Разработка концепции проектируемого самолета

Проектирование нового самолета начинается с разработки концепции – общего замысла его создания. Концепция определяет, какими путями и средствами, какими параметрами будут обеспечены высокая эффективность и конкурентоспособность проектируемого самолета, его превосходство по сравнению с самолетами, находящимися в эксплуатации или в процессе разработки.

Концепция будущего самолета закладывается уже при разработке заказчиком технического задания на проектирование соответствующим выбором функциональных и летно-технических характеристик, указанных в этом задании. Далее в процессе разработки проекта исполнителем концептуальные идеи выражаются в обоснованном выборе перспективных значений основных параметров самолета при составлении тактико-технических требований и при выборе его схемы. Все основные параметры, выбираемые и назначаемые в этих разделах, должны опираться на статистику и учитывать динамику развития авиации путем прогнозирования изменений наиболее важных параметров и характеристик самолетов с течением времени. Это требует знания последних достижений в основных областях авиационной науки и техники – аэродинамике, двигателестроении, конструкции и конструкционных материалах, оборудовании, вооружении, технологии, эксплуатации и др.

При разработке концепции проектируемого самолета при выполнении лабораторных работ, в курсовом и дипломном проектировании необходимо составить перечень новых технических достижений в области авиации, которые предполагается использовать при проектировании, с примерной оценкой их положительного влияния на основные параметры и характеристики самолета: возможное уменьшение масс конструкции, топлива, силовой установки самолета, ожидаемое улучшение его летно-технических характеристик. В этом перечне должны указываться конкретные технические новинки, которые должны обеспечить улучшение показателей эффективности проектируемого самолета. Например, в области аэродинамики – использованием новых суперкритических профилей, установкой концевых рассеивателей вихрей, ламинаризацией обтекания; обеспечение конструкционного совершенства – путем повышения монолитности конструкции, применения сотовых конструкций, использованием новых материалов – алюминиево-литиевых и титановых сплавов, широким применением композиционных материалов; повышение экономичности силовой установки – использованием новейших двигателей с высокой степенью двухконтурности и т.д. Составляя подобный перечень, можно по каждому из указанных новшеств давать приближенную оценку его влияния на соответствующие показатели и параметры самолета. Такие сведения часто приводятся в литературе, и их следует использовать при выполнении данного раздела.

В качестве примера оценки положительного влияния новых решений на свойства самолета можно привести научно-технический прогноз пятнадцатилетней давности одной зарубежной самолетостроительной фирмы, согласно которому магистральные пассажирские самолеты, спроектированные и построенные в технологиях 2010 года, должны иметь взлетную массу на 23–25% меньше, чем самолеты 1995 года. Это существенное снижение взлетной массы будет достигнуто путем использования следующих компонентов технического прогресса: ламинаризация обтекания крыла – 4–6%; аэродинамическая компоновка – 6%; конструкция – 8–10% за счет применения новых материалов; силовая установка – 3%; оборудование и системы – 1%. Приведенные численные данные указаны в качестве примера и сейчас их значения возможно несколько устарели. Более свежие прогнозы следует искать в новой и особенно в периодической литературе за последние годы, совмещая этот поиск со сбором статистического материала. Хороший обзорный материал по развитию авиационной науки и техники, новейшим техническим разработкам можно найти в выпусках Технической информации ЦАГИ за последние годы, а также в справочных сайтах в сети Интернет [29].

Разработка концепции будущего самолета базируется на широком использовании прогнозов изменения важнейших параметров и характеристик самолетов данного назначения с течением времени. Методологические вопросы составления таких прогнозов вылились в специальную научную дисциплину [4], общие положения которой излагаются далее (в разделе 1.3).