СИСТЕМЫ И КОМПОНОВКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

 

При проектировании ЛА прежде всего вырабатывается его концепция (от лат. conceptio - понимание, система представлений) - замысел, основной конструктивный принцип, который закладывается в проект и обеспечивает возможность выполнения ТЗ, выданного заказчиком, в соответствии с заданными критериями эффективности.

На этой стадии проектирования основное внимание уделяется формированию облика ЛА. Выбирается схема, оцениваются возможные летно-технические характеристики ЛА как транспортной (несущей) системы, намечаются состав и функциональные возможности систем (оборудования) ЛА, определяемые спецификой выполняемой ЛА задачи, оговоренной в ТЗ на проект, определяется в первом приближении взлет­ная масса самолета, которая (см. гл. 9) может служить (при прочих равных условиях) критерием эффективности при выборе проектного решения.

Создание проекта ЛА - это сложный, многоступенчатый процесс. Выполняются несколько итераций (от лат. iteratio - повторение) -циклических проработок проекта с возрастающими детализацией и точностью, в результате которых с системных позиций согласованно решаются все вопросы и создается техническая документация, регламен­тирующая все этапы жизненного цикла ЛА.

В основе проектирования с системных позиций лежит предположение о возможности расчленения системы на составляющие ее относительно самостоятельные подсистемы - системы нижнего уровня. В качестве таких систем при проектировании самолета обычно выделяют системы, приведенные на рис. 1.4. Здесь же показана функциональная связь систем самолета с требованиями ТЗ и характерными массами самолета. Характерными массами обычно являются: т₀-взлетная масса самолета; т_к - масса конструкции самолета; т_пн- масса полезной (коммерческой) нагрузки; т_сн-масса снаряжения и оборудования, которое обеспечивает определенные условия комфорта для полезной нагрузки на борту; т_оу -масса оборудования управления, которое обеспечивает эксплуатацию самолета в заданных условиях; т_су - масса силовой установки, обеспечивающей необходимую скорость полета для доставки полезной нагрузки за время Т на расстояние L; m_Т- масса топлива на борту.

Показанный на рис. 1.4 пассажирский само­лет Ил-86 - иллюстрирует облик самолета. Облик и компонов­ку самолета в основном определяют:

планер самолета - крыло с рулевыми поверхностями (элеронами), фюзеляж (франц. fuselage от fusele - веретенообразный, fuseau -веретено), горизонтальное оперение с рулями высоты, вертикальное оперение с рулями направления;

система управления самолетом;

взлетно-посадочные устройства - шасси, взлетно-посадочная механизация крыла (закрылки и предкрылки).

Планер самолета, система управления, взлетно-посадочные устройства и силовая установка (двигатель и топливная система) образуют собственно самолет, т.е. транспортную (несущую) систему.

Остальные системы, показанные на рис. 1.4, определяют специфику (тип) самолета, т.е. обеспечивают выполнение самолетом основной задачи, сформулированной в ТЗ на проектирование.

Пассажирское бортовое или специальное оборудование и системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения создают необходимые условия комфорта и обслуживания полезной нагрузки.

Системы спасения и десантирования и системы защиты (противопожарная, антиобледенительная) обеспечивают выживаемость полезной нагрузки и самолета в целом в аварийной ситуации.

Пилотажно-навигационное и радиотехни­ческое оборудование обеспечивает навигацию и пилотирование самоле­та в заданных условиях эксплуатации.

Энергетическое оборудование (электрические, гидравличес­кие и газовые системы) обеспе­чивает функционирование основных систем самолета.

 

 

Условия комфорта и обслуживания К

Заданная дальность доставки L

Заданное время доставки полезной нагрузки Т

Условия эксплуатации и применения У,

Параметры и характеристики полезной нагрузки

Показатель эффективности

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рис. 1.4. Функциональная связь систем и характерных масс самолета с требованиями ТЗ

САМОЛЕТ

Планер самолета |

Система управления

Взлетно-посадочные устройства

Силовая установка

Пассажирское бортовое или специальное оборудование

Системы конди­ционирования и индивидуального жизнеобеспече­ния

Системы спасения и десантирования

Системы защиты

Пилотажно-навигационное оборудование

Радиотехническое оборудование

1976 г. Ил-86 mо=208 ООО кг

оборудование

Рис. 1.6. Укрупненная компоновочная схема орбитального космического комплекса "Мир"

 

 

В самолете, как и в любой другой системе нет резких функциональных границ между подсистема­ми (системами нижнего уров­ня). Взаимосвязи между под­системами достаточно сложны, поэтому границы между ними размыты. Одна из основных задач при проектировании -максимально точно и объек­тивно определить роль каждой системы и описать взаимосвязи этой системы с другими систе­мами в процессе функциониро­вания. Проследим некоторые группы связей между система­ми самолета.

1. Тяга двигателя, входящего в состав силовой установки,
передается на конструкцию планера самолета. Двигатель получает воздух от воздухозаборников по воздуховодным каналам, а топливо - из баков-отсеков. Воздухозаборни­ки, воздуховодные каналы и баки-отсеки органически входят в силовую конструкцию планера самолета.

2.С вала двигателя снимается мощность для привода генераторов электроэнергии. От компрессора двигателя отбирается горячий воздух для подачи его в кабину и приборные отсеки (система кондиционирова­ния) и для борьбы с обледенением конструкции (система защиты).

3.Электротехническое оборудование вырабатывает электроэнергию для работы практически всех систем самолета (например, радиостанций, системы освещения пассажирских салонов, привода подкачивающих насосов в топливных баках, электромеханизмов в системе управления).

4.Пилотажно-навигационное оборудование выдает информацию практически для всех систем самолета (например, для системы управле­ния работой силовой установки и управления рулевыми поверхностями при автоматическом пилотировании самолета).

Другой пример - показанная на рис. 1.6 укрупненная компоновочная схема орбитального космического комплекса на базе орбитальной станции "Мир" (базовый модуль) 3, дооснащенной состыковавшимися с ним на орбите технологическими и исследовательскими модулями "Кристалл" 7, "Природа" 5, "Квант" 2, "Квант-2" 4, "Спектр", который на рисунке не виден (его загораживают панели солнечных батарей 6 базового модуля "Мир").

Связь орбитального комплекса "Мир" с Землей осуществлялась с помощью одноразовых транспортных кораблей "Союз ТМ" 1 для доставки на орбиту и возвращения на Землю экипажей и грузов и "Прогресс" для доставки грузов, а также американского многоразового орбитального корабля "Спейс шаттл" 9, стыкующегося с комплексом через универсальный стыковочный узел 8.

Даже первое знакомство с этими летательными аппаратами дает представление о сложности проблем, которые приходится решать специалистам, работающим в ОКБ, НИИ и авиакосмической промыш­ленности.