Главная Проектирование самолета 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 - критерий должен учитывать основную цель, ради которой создается объект (самолет), а также условия и ограничения эксплуатации; - критерий должен включать те параметры и характеристики объекта, влияние которых требуется оценить или которые необходимо оптимизировать; - необходимо, чтобы на каждом уровне принятия решения (на каждой стадии проектирования) критерии были непротиворечивыми; - желательно, чтобы на всех стадиях проектирования критерий был единственным. Последнее требование выражено в виде пожелания, так как иногда трудно отдать предпочтение какому-либо единственному критерию и желательно знать решения по нескольким возможным критериям. Принятие компромиссного решения в этих случаях представляет самостоятельную проблему. Один из первых методов решения многокритериальных задач предложил итальянский математик Парето. Его метод основан на следующих допущениях: - эффективность системы возрастает, если возрастает эффективность по всем критериям (по сравнению с некоторым начальным состоянием); - эффективность системы увеличивается, если улучшаются значения одного или нескольких критериев, а значения остальных не изменяются. Состояние, при котором нельзя больше улучшить значение хотя бы одного из критериев оценки, не ухудшая значения хотя бы одного из других критериев, свидетельствует о достижении оптимума Парето. Все известные критерии можно систематизировать по различным признакам, например, по содержанию (технические, экономические, военные, социальные, смешанные, и т. д.), по способу исчисления (детерминированные, вероятностные), по структуре (в виде суммы, произведения, дроби). Одним из наиболее распространенных критериев в самолетостроении является критерий типа стоимость-эффективность . Требуется найти параметры самолета, соответствующие либо наибольшей эффективности его при заданной стоимости, либо, наоборот, соответствующие минимальной стоимости (самолета, программы, операции и т. п.) при фиксированном уровне эффективности системы (самолета или парка самолетов с учетом наземных средств обеспечения). Требование найти максимальную эффективность при минимальных затратах не может быть реализовано. Рассмотрим расчет критерия оценки транспортных самолетов - приведенных затрат, в основе которых лежат себестоимость тонна-километра и капитальные вложения. Приведенные затраты в коп/(т-км), выраженные относительно одного самолета: Япр = а + кап. вл- (3.1) Здесь а - себестоимость перевозок, коп/(т-км); акашвл - приведенные капиталовложения, коп/(т-км). Себестоимость перевозок рассчитывается по формуле (3.2) комкомрейс где А - расходы на эксплуатацию самолета в течение летного часа, руб/ч; от ом - коммерческая нагрузка, соответствующая данной дальности полета, т; Vc - рейсовая скорость самолета, км/ч; йком - коэффициент коммерческой нагрузки, учитывающий среднегодовую неполную загрузку самолета из-за сезонности перевозок. Значения ом даны в табл. 3.1. Рейсовая скорость самолета или скорость полета по расписанию учитывает потери времени на следующие этапы полета: запуск и прогрев двигателей, рулежка до ВПП перед взлетом и после посадки, взлет и набор высоты, маневрирование в воздухе после взлета и перед посадкой, снижение и посадка. Для сверхзвуковых самолетов дополнительно учитывается время на разгон самолета до крейсерской сверхзвуковой скорости полета и на торможение. Рейсовая скорость определяется по следующей формуле: Vpeftc = (i-в.п)/кpeйc + в.п + Д крейс ,. + (в.п + Дд крейс (3.3) где L - расстояние между аэропортами взлета и посадки, км; ts. п - время, затрачиваемое на взлет, набор высоты, снижение и посадку, ч; Ьв.п - горизонтальная проекция пути, проходимого самолетом за время в. , км; 1крейс - крейсерская скорость полета, км/ч; Агм - время, затрачиваемое на запуск и прогрев двигателей, на рулежку и маневрирование после взлета и перед посадкой, ч. Время на набор высоты и снижение, на разгон самолета до крейсерской скорости и торможение и соответствующая этому времени горизонтальная проекция пути самолета берутся из аэродинамического расчета. Для реактивных магистральных самолетов Aij, = 0,167 ч (10 мин). Для приближенных расчетов можно принимать (в км/ч) (3.4) Для дозвуковых самолетов (в ч) Ai = 0,16-f 1,85-10 * Я (Я - высота полета, км). Для сверхзвуковых пассажирских самолетов Дг = 0,3/ ... 0,40 ч, если М рейс = 2,2 ... 2,3. Рис. 3.1. Типовая зависимость величины коммерческой нагрузки пассажирского самолета от дальности полета (Lpac4 соответствует минимуму себестоимости перевозок): I - ограничение по числу пассажирских мест и объему багажных и грузовых помещений; 2 - ограничение по максимально допустимой взлетной массе; 3 - ограничение по максимально возможному запасу топлива Максимальная коммерческая нагрузка (кг) определяется в зависимости от числа пассажирских мест и емкости багажных и грузовых помещений на самолете: / ком = ЭОлпас + + 290(Убаг-). (3.5) где пас - ЧИСЛО пассажирских мест; 90 - средняя масса пассажира(75 кг) и личного багажа пассажира (15 кг); 290 - средняя удельная масса почты и груза, кг/м ; Vgjr объем багажных и грузовых помещений, м*; 120 -средняя удельная масса багажа пассажиров, кг/м*. Максимальную коммерческую нагрузку пассажирский самолет может перевозить на определенную, так называемую расчетную дальность, зависящую от максимальной взлетной массы и от запаса топлива на самолете. При заданной максимальной взлетной массе полет на дальность, больщую расчетной, выполняется с уменьшенной коммерческой нагрузкой вследствие соответствующего увеличения запаса топлива. Типовой график, показывающий зависимость величины коммерческой нагрузки пассажирского самолета от дальности полета, показан на рис. 3.1. Расходы на эксплуатацию самолетд в течение одного летнего часа А. состоят из расходов на амортизацию самолета Лд.с и двигателей /1а. д> расходов на текущий ремонт и техническое обслуживание самолетов А.о. с и двигателей А.о. д, стоимости расходуемого топлива А, заработной платы экипажа с начислениями Лз.п и косвенных ( аэропортовых ) расходов fign, учитывающих затраты на содержание аэропортов и различных административно-технических служб авиакомпании. Таким образом, в руб./ч - а. с + Л. д + т. о. с + т. о. д + л + 4. п + 5ап- (3.6) Расходы на амортизацию самолета (руб/ч): А..о = КС, +Vc(rc/<c-i) (3 где = 1,05 - коэффициент, учитывающий непроизводственный налет (тренировки, обучение, облет и т. п.); Сд - стоимость (руб.) самолета без двигателей: уот(40 + 4.10-Хуот)Ч- 4 10* 1 -f 500/mnycT J (3.8) Здесь m , в кг; fecep.c и - коэффициенты, учитывающие серийность и расчетную скорссть полета проектируемого самолета, / 35.105 \о.4. 3 9j сер. с ----- fftnyCT 2j о ] fe, = i-(l-f К рейс/800), (3.10) Крейсерская ско- где 2 с - число самолетов в серии; Ккрейо рость, км/ч. В формуле (3.7) коэффициент fep. с - отношение стоимости одного капитального ремонта к первоначальной стоимости самолета, fep., = 0,ll+2-10VC,. (3.11) В (3.7) Тд - амортизационный или полный срок службы самолета, ч; tc - срок службы самолета между капитальными ремонтами, ч. Для магистральных самолетов в среднем Го = 30 ООО ч, = = 5000 ч. Для самолетов местных воздушных линий = 25 ООО ч, и = 5000 ч. По аналогии с (3.7) рассчитываются и расходы (руб./ч) на амортизацию двигателей 1Ч-А;р.д(Гдв/<дв-1) (3.12) где yfeo = 1 07 - коэффициент, учитывающий непроизводственный налет; - число двигателей, установленных на самолете; г стоимость одного двигателя, руб. Для ТРДД можно принимать = -сх-оер. дво* (34 - 0,4 УТ;[), (3.13) где Poj - взлетная тяга одного двигателя, даН; kcx и сер.дв - коэффициенты, учитывающие тип (схему) двигателя и серийность, усх = 0,85 для ТРД; k = I - для ТРДД при М < 1; kx = = 1,5 - при М > 1; оер.дв = [1500/(2 дв)Р. (3.14) Здесь 2 дв - число двигателей в серии. Стоимость одного ТВД вместе с воздушным винтом в среднем равна Ствд = 1 .Збйоер. двЛог (40 - 0,52 Vl (3-15) где Not - взлетная мощность одного двигателя, кВт. В формуле (3.12) коэффициент йр,д - отношение стоимости одного капитального ремонта двигателя к его первоначальной стоимости. Для ТРД и ТРДД V = 0,15+ 4,15-10-1 -0,2(Гдв/дв-1)]7дз. (3.16) где Тдв - амортизационный или полный срок службы двигателя; дв - срок службы двигателя между капитальными ремонтами. Для расчетов принимается Тдв = 6000 ч и = 3000 ч, т. е. считается, что за свой срок службы двигатель ремонтируется один раз. Для ТВД можно принимать йр.д 0,6. Расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание самолета, руб./ч: т. о. о = КггЧс-10 (4.4 - 0,1 >; + 0,15- 10-*т у ), (3.17) где fes = 1 - для дозвуковых самолетов с ТРД и ТРДД; = = 1,13 - для самолетов с ТВД; /jg = 2 - для сверхзвуковых пассажирских самолетов. Расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание двигателей, руб./ч: где ki = 1,07; 4 = 1 для ТРД и ТРДД дозвуковых самолетов; = 1,5 - для двигателей СПС, а также для ТВД. Расходы на заработную плату экипажа А.п (Руб./ч) рассчитывают исходя из числа членов летно-подъемного состава (летчики, штурманы, бортинженеры и радисты) Пд. . о и числа бортпроводников Пбп: 3. п = Сл. п. о л. п. с + СбП%П (3.19) Здесь Сл. п.о и Cgn - средняя часовая заработная плата летно-подъемного состава и бортпроводников. Значения Сд. п. с при среднем налете экипажа 550 ч в год даны в табл. 3.1.
(3.20) Стоимость расходуемого в полете топлива, руб./ч: i4j = 0,0515/Пт. расхрейс/расч> , , где /Ит.расх - масса расходуемого в полете топлива, кг; ее значение берут из аэродинамического расчета с учетом дополнительного расхода за время [см. формулу (3.4)]; 0,051 - цена топлива (с учетом непроизводственных затрат на опробование двигателей, на тренировочные и контрольные полеты), руб./кг; 5 = 1,0 - 46 (3.21) для дозвуковых самолетов с ТРД и ТРДД, 1,03 - для самолетов с ТВД, 1,06 -для сверхзвуковых пассажирских самолетов. Косвенные (аэропортовые) расходы, руб./ч: бап == 0,083mS где /По - в кг. Приведенные капиталовложения [коп./(т-км) ], входящие в (3.1), - 10£(1.05Сс-Ь1.03СдвПдвг>) ,о ппч Здесь Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; £ = 0,12 1/год (£ = 1/Гок, где Ток - нормативный срок окупаемости капиталовложений в годах); Со и Сдв - стоимость (руб.) самолета и двигателя [формулы (3.8), (3.13), (3.15)]; ком. ком. peiic - СМ (3.2); Ь - отношение числа двигателей, предназначенных для эксплуатации самолета с учетом замен, к числу двигателей, установленных на самолете; по формуле Е. А. Овруцкого 6- 1,17 4-0,29бгод/дв- (3.23) Здесь и в (3.22) Вод - налет часов на самолет в год: где Ьрасч - расчетная дальность полета для проектируемого самолета, км; 1/ ейс - рейсовая скорость, км/ч; k, fe, - коэффициенты (см. табл. 3.1). 3.2. МЕТОД ГРАДИЕНТОВ ВЗЛЕТНОЙ МАССЫ. ВЕСОВАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ И КОНСТРУКТОРСКИХ РЕШЕНИЙ 3.2.1. Понятие о коэффициентах роста и градиентах взлетной массы самолета В процессе проектирования самолета постоянно приходится сталкиваться с решением задач на противоречия массы и аэродинамического сопротивления, массы и ресурса, массы и стоимости конструкции и т. д. Изложению методики решения подобных задач и посвящен разд. 3.2. На всех стадиях проектирования самолета обычно вносятся различные изменения и улучшения, сравниваются варианты конструкторских решений. Вопрос состоит в том, как достаточно корректно произвести эти операции, как связать частные изменения различных величин с общим изменением критерия оценки самолета? Решение может дать приближенный метод, основанный на линеаризации малых (конечных) приращений. Наиболее просто задача решается в тех случаях, когда за критерий оценки принимается величина взлетной массы самолета. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |