Уточнение массы агрегатов планера на основе поэлементных расчетов.
Уточнение размеров самолета и SKР для обеспечения заданных летно-технических характеристик.
Составление подробного перечня оборудования самолета и определение массы отдельных систем или отдельных агрегатов оборудования,
После расчетов третьего приближения весовой "облик" самолета можно считать установленным.
После этого разрабатываются лимитные массы, которые выдаются конструкторским бригадам, выпускающим рабочую документацию (чертежи, ТУ, спецификации, подетальные расчеты на прочность) и расчетные массы, выдаваемые в расчетные бригады. Однако весовой контроль и расчеты продолжаются на протяжении всего процесса проектирования.
Графическое
определение взлетной массы
во втором
приближении
При проектировании приходится оперировать с силами, поэтому наряду с понятием массы, широко используется понятие веса, а также термины "весовое проектирование", "весовые расчеты", "весовая культура" и пр. Используя эти понятия, следует помнить, что связь между весом G и массой т определяется соотношением G = mg.
В разработке лимитных и расчетных весов отражается техническая политика, Например, политика может быть такой: каждый конструктор и прочнист, рассчитывая прочность силовых элементов, как правило, выбор размеров делают с запасом
5... 10%. Так как они действуют последовательно, теоретически должен существовать запас прочности; f1 = (1,05,..1,1)2 = 1,1...1,2, следовательно, конструкция всегда тяжелее оптимальной на 10...20%.
Поэтому расчетные веса выдаются примерно на 10% меньше, чем это ожидается по третьему приближению.
Лимитные веса для конструкторских бригад выдаются с коэффициентом 0,9...0,95, учитывая, что все приближения сделаны на основе статистики и учитывают теоретическое и практическое перетяжеление конструкции.
Могут быть и другие идеи в весовой политике, В процессе выпуска рабочих чертежей конструкторские бригады ведут подсчет массы каждой деталей, узла, агрегата. Специальные весовые бригады осуществляют весовой контроль, выборочную проверку, собирают весовые данные по агрегатам и рассчитывают реальную практическую массу самолета. Перед началом летных испытаний самолет взвешивается в различных вариантах: пустой, со снаряжением, с топливом.
Отметим, что на практике каждое конструкторское бюро, занимающееся проектированием самолетов, использует собственные подходы и методики определения массы самолета.
В последнее десятилетие, в связи с внедрением в практику проектирования ЭВМ и численных методов анализа напряженно-деформированного состояния конструкции, активно развиваются программы расчета силовой (участвующей в восприятии силовых факторов) массы конструкции. Это, несомненно, ведет к повышению качества прогнозирования массы, особенно нетривиальных конструкций.
Изложенные выше методы расчета массы являются составной частью понятия "весовое проектирование", в которое входят также методы пересчета масс при изменении параметров и характеристик, весовое планирование и весовой контроль.
5.3 Весовое проектирование и контроль массы самолета.
При анализе массы самолета и его частей изучаются закономерности и связи между размерами, нагрузками и массой элементов конструкции, изучается наиболее благоприятное распределение массы конструкции, оборудования и целевой нагрузки. Результатом этой части весового проектирования является разработка теории весового проектирования, алгоритмов весовых расчетов, выработка рекомендаций для выбора схемы, компоновки и основных параметров самолета, объединяемых понятием «облик» самоотдачу весового планирования входят:
- разработка технических концепций и методов оптимального проектирования, в частности методов минимизации массы конструкции и взлетной массы самолета;
- разработка исходных данных, ограничений и системы лимитов для весовых расчетов.
Задачами весового контроля являются:
- составление планов мероприятий в области проектирования, конструирования, расчета прочности и жесткости, а также технологии изготовления самолета с целью снижения массы;
- контроль выполнения указанных выше планов;
- контроль выполнения весовых лимитов;
- разработка системы оперативного учета изменений массы в процессе проектирования самолета;
- разработка системы весового контроля в опытном и серийном
производстве самолета;
- разработка системы материального и морального стимулирования с целью снижения массы деталей, узлов и агрегатов самолета.
Весь этот сложный аппарат весового планирования и контроля приходится создавать для того, чтобы сдержать увеличение массы, удержать ее в заданных (проектируемых) пределах. Фактическая масса пустого самолета, как правило, превышает своё проектное (теоретическое) значение. Это обстоятельство является объективной закономерностью, отражающей диалектический характер процесса проектирования, итеративность его.
Объективными причинами роста массы пустого самолета в процессе его создания являются:
- недостаточная глубина проработки вследствие ограниченной или неточной информации на начальной стадии проектирования, когда определяется масса самолета;
- дополнительные требования заказчика;
- уточнение расчетных данных, отклонения от проекта с целью улучшения общей эффективности самолета (чаще всего сопровождаемые ростом массы);
- трудности реализации новых разработок (новые двигатели, материалы, технология, оборудование и т.п.);
- доработки после статических и динамических испытаний на прочность, доводка после летных испытаний.
При весовом проектировании следует учитывать, что:
- рост массы и перетяжеление это различные явления; - совпадение фактического и проектного значений массы пустого самолета возможно в пределах некоторого допуска;
- недостаточная точность весовых расчетов может привести к перетяжелению самолета.
Для снижения роста массы самолета стремятся отделить перетяжеление, в основе которого субъективные факторы, недостаток опыта или времени, от объективных причин роста массы. Опыт свидетельствует о том, что взлетная масса самолета увеличивается в среднем на 6 ... 8 % в процессе проектирования и изготовления опытного образца и еще на 1,5 ... 2 % — во время внедрения в серию, итого — на 7,5 ... 10 % (по сравнению с первоначальной теоретической массой).
Для сдерживания роста массы самолета применяются различные методы, в частности:
- проектирование с весовым резервом, когда заранее планируется рост массы пустого самолета. Резерв в этом случае используется для корректировки весовых лимитов;
- планирование модификаций самолета на ранних стадиях проектирования;
- использование резервов прочности, которые в большинстве случаев выявляются при испытаниях. В соответствии с этим методом прочность самолета рассчитывается на несколько заниженные нагрузки;
- метод повторного проектирования, когда без значительных затрат времени и средств, без кардинальных изменений перерабатываются рабочие чертежи агрегатов, узлов и деталей (известно, что любая конструкция может быть усовершенствована и облегчена путем уточнения нагрузок, более тщательного конструирования, внедрения новых конструктивных схем, новых материалов, технологий и т.п.).
В процессе контроля массы на всех стадиях проектирования самолета разрабатываются весовые лимиты для каждого агрегата планера, на самолетные системы и бортовое оборудование. По мере продвижения проекта самолета к завершению лимиты систематически уточняются.
Разработка весовых лимитов ведется инженером весового отдела совместно с конструктором данного агрегата. Лимиты утверждаются и контролируются Главным конструктором самолета.
В начале конструирования агрегата выполнение лимитов требуется обычно с точностью 3 ... 5 % (т.е. допускается завышение массы), затем требования становятся более жесткими: перетяжеление допускается не более чем на (1,5 ... 2)%.
Весовой контроль ведется непрерывно, начиная с разработки чертежей и постройки опытного самолета, заканчивая серийным производством.