Системы автоматизированного проектирования самолетов

- разработка программ формирования облика перспективных самолетов (первый уровень);

- разработка программ оптимизации параметров и форм отдельных частей самолета (второй уровень);

- оптимизация конструктивно-силовых схем самолета (третий уровень);

- разработка автоматизированного каталога авиационной техники:

- автоматизированная система изготовления аэродинамических моделей на станках с числовым программным управлением;

- конструирование и изготовление отдельных деталей на станках с программным управлением;

- автоматизация чертежных работ.

Вопросам разработки программ формирования облика самолета, с помощью которых могут решаться следующие задачи:

- определение предварительного .облика самолета, удовлетворяющего заданным ТТТ, с одновременной оптимизацией основных параметров по заданному критерию;

- сравнение различных компоновочных решении самолетов данного класса;

- формирование рациональных ТТТ к самолету (например, определение рациональной пассажировместимости и расчетной дальности пассажирских самолетов).

Рекомендации о рациональном облике самолета могут быть сделаны только на основе комплексных проработок с участием проектировщиков различных специальностей.

Поскольку комплексная программа должна включать значительное число блоков («Аэродинамика», «Прочность», «Аэроупругость», «Устойчивость и управляемость», «Силовая установка», «Акустика» и т.д.), то целесообразна модульная структура программы, при которой отдельные блоки (модули) разрабатываются специалистами в данной области. Однако ряд вопросов, рассматриваемых при проектировании (компоновка, ограничения эксплуатационного характера, прочность, типовая операция применения и т.д.), специфичен для каждого типа самолетов, что требует создания специализированных блоков, применимых только к данному типу самолетов. Кроме того, обеспечение возможности расчета характеристик самолетов различных типов и схем вызывает увеличение объема программ универсальных блоков («Аэродинамика», «Масса», «Силовая установка» и т.д.) и усложнение их структуры.

Таким образом, при создании блоков расчета характеристик необходимо установит в первую очередь разумную степень универсализации этих блоков.

Рассмотрим следующую структуру программы формирования (Рис. 12.1). Блоки задания исходной схемы, компоновки, ограничений являются специфическими для каждого типа самолетов, т. е. они могут иметь различную структуру в зависимости от типа проектируемого самолета. Блоки «Аэродинамика», «Масса», «Силовая установка», «Механика», «Акустика», «Экономика» и т. д. предназначены для расчета различных характеристик скомпонованного варианта самолета могут обладать различной степенью универсальности. Блоки «Экстремум», «Риск», «Функция (аппроксимация)» являются универсальными. Взаимодействие блоков осуществляется с помощью программы «Диспетчер», структура которой должна быть специфична для каждого типа рассматриваемых летательных аппаратов.

Рис. 12.1 Структура блоков формирования облика самолета.

Задачами этого блока являются формирование .предварительной схемы самолета путем набора возможных комбинаций из некоторого заранее заданного множества элементов схем в режиме диалога конструктор - ДВМ, настройка модулей в соответствии с выбранной схемой и задача изображения схемы на экране дисплея.

Блок предварительного формирования облика самолета содержит следующие основные подпрограммы (Рис. 12.2).

Подпрограмма «Архив» содержит предусмотренный конструктором набор возможных элементов, из которых может быть сформирована желаемая схема.

Подпрограмма «Схема» непосредственно формирует схему самолета и может работать в следующих режимах:

- формирование схемы из элементов, содержащихся в подпрограмме «Архив»;

- частичная замена элементов а схеме, выбранной на основе прототипа, содержащегося в информационном модуле;

- работа со схемой, соответствующей прототипу.

В каждом из указанных режимов работы данной подпрограммы предусматриваются операции по вводу исходных данных для выбранной схемы.

Подпрограмма «Проект» формирует по желанию конструктора изображение элементов к комментарии к ним на экране (или графопостроителе).

Подпрограмма «Запрет» определяет, не является ли выбранная конструктором схема запрещенной. Запрет может быть обусловлен либо нереализуемостью схемы, либо отсутствием алгоритма расчета каких-либо характеристик выбранной схемы.

Подпрограммы «Код» и «Пить» ставят в соответствие схеме, выбранной конструктором, определенный цифровой или буквенный код, согласно которому производится настройка модулей программы.

Блок предварительного формирования схемы должен обеспечивать возможность быстрой замены элементов схем как по отдельности, так и в определенной последовательности, задаваемой оператором.

Рис. 12.2. Блок предварительного формирования схемы самолета

Блок «Компоновка»

При любом способе проектирования самолета, после того как выбрана схема самолета и каким-либо образом определен или задан ряд параметров, возникает задача компоновки самолета при имеющемся сочетании параметров.

Выполнить компоновку самолета -- значит:

-- определить внешние обводы отдельных агрегатов и самолета в целом;

-- разместить агрегаты на самолете в соответствии с принятой силовой схемой;

-- выполнить условия, наложенные на взаимное расположение агрегатов;

-- обеспечить размещение на самолете потребного запаса топлива;

-- выполнить требования устойчивости и управляемости;

-- рассчитать все необходимые для работы других блоков комплексной программы геометрические параметры

В качестве исходных данных для компоновочного блока используется набор характеристик параметров, полученных на выходе из блока формирования схемы самолета или задаваемых в ТТТ:

-- характеристики схемы и взаимного расположения агрегатов на самолете (двигатели под крылом, в крыле, на хвосте; шасси в крыле, фюзеляже и т. д.);

-- расчетная перегрузка (для расчета масс и центровок);

-- режимы полета;

-- габариты двигателей и их число;

-- параметры, характеризующие расход воздуха через двигатели;

-- условия базирования самолета;

-- габариты отсеков, кабины;

-- массовые (объемные) характеристики оборудования;

-- относительные параметры крыла;

-- параметр, характеризующий абсолютные размеры крыла (площадь, размах);

-- относительные параметры оперения;

-- относительные параметры носовой к хвостовой частей фюзеляжа;

Компоновочный блок должен выполнять следующие операции:

-- определение параметров шасси;

-- расчет геометрии гондол двигателей;

-- расчет геометрических параметров отсеков оборудования;

-- формирование обводов фюзеляжа;

-- расчет параметров крыла;

-- выбор размеров оперения;

-- расчет объемов отсеков и их центров тяжести;

-- взаимную увязку агрегатов;

-- определение центровки по заданному запасу статической устойчивости;

-- определение формы и площадей поперечных сечений самолета.

В процессе проведения расчетов возможно обращение к другим блокам комплексной программы, а именно к блоку «Масса» и к блоку «Аэродинамика» расчет аэродинамического фокуса самолета).

После проведения компоновки в принципе становятся известны все размеры и геометрические параметры самолета. Для ряда целей необходимо математическое описание указанных характеристик.

Блок «Описание геометрии самолета»

Этот блок предназначен для формирования цифровых моделей внешних обводов самолета, пригодных для проведения расчетов аэродинамических характеристик и визуализации форм самолета, подготовки управляющей информации для изготовления аэродинамических моделей, а также для задания части исходных данных, необходимых для автоматизации построения цифровых моделей для расчета на прочность по методу конечного элемента.

Блок состоит из двух частей: программы формирования приближенных (в частности, кусочно-плоских) моделей поверхности; программы формирования кусочно-гладкой модели поверхности.

Вся программа построена по принципу деления на агрегаты, что позволяет производить исследования, компоновку и модификацию агрегатов (крыла, фюзеляжа, оперения, гондол двигателей и их элементов) по отдельности.

1) расчет геометрических параметров и дифференциальных характеристик поверхности:

-- пересечение поверхностей и кривой с поверхностью:;

--- сечения, объемы и площади;

-- нормали и эквидистантные кривые;

2) визуализацию геометрической информации:

-- формирование центральных проекций агрегата и самолета в целом для случая произвольного положения наблюдателя;

-- формирования ортогональных проекций (вида в плане, сбоку, спереди);

-- сглаживание элементов изображения (при необходимости);

-- стирание невидимых линий (элементов) изображения;

--формирование теневых и цветных изображений, включая стереоизображение;

-- процедуры вывода изображений на графопостроители и дисплеи;

3) подготовку управляющей информации для станков с ЧПУ;

4) подготовку геометрических исходных данных для формирования цифровой модели конструкции но методу конечного элемента.

При работе блоков предварительного формирования схемы самолета и компоновки особую роль играет возможность визуализации геометрических параметров самолета.

Блок «Учет ограничений и условий применения»

В процессе формирования облика самолета необходимо учитывать совокупность ограничений, удовлетворение которым обеспечивает безопасность эксплуатации и регламентируется нормами летной годности, техническими требованиями к проектируемому самолету и др. Эти ограничения являются специфичными для каждого типа самолетов. Так например, для пассажирских и транспортных самолетов необходимо учитывать:

1) ограничения, связанные с обеспечением безопасности на различных этапах полета:

Использование ЭВМ в процессе проектирования

Разработка программ формирования облика самолета

Структура блоков формирования облика самолета.

Блок предварительного формирования облика самолета

Компоновочный блок

Блок предварительного формирования

Блок учета ограничений и условий применения

Размещено на Allbest.ru