Особенности проектирования легких боевых и учебно

Особенности проектирования легких боевых и учебно-тренировочных самолетов.

Целями исследований были разработка и реализация методологии проектирования учебно-тренировочного самолета нового поколения, обладающего повышенными летными характеристиками и эффективно обеспечивающего как основную, так и повышенную подготовку летного состава фронтовой авиации для боевых самолетов 4-го и 5-го поколений.

Задачи исследований:

• разработка мероприятий проектного, производственного и организационного характера по повышению и сохранению в течение длительного времени экспортного потенциала создаваемого самолета;

• определение путей снижения временных и материальных затрат на проектирование и производство самолета с повышенными лет-но-техническими характеристиками;

• выявление критических технологий и рациональных направлений совершенствования процесса проектирования перспективного учебно-тренировочного самолета;

• разработка методов и методик, позволяющих реализовать полученные на предыдущих этапах исследований рекомендации по совершенствованию методологии проектирования самолета.

Для УТС такими особенностями являются:

• низкая летная квалификация обучаемых, повышающая вероят­ность возникновения опасных ситуаций;

• необходимость управления уровнем нагрузок на психику обу­чаемых с целью ускорения привития необходимых навыков;

• сложные зависимости предельных режимов полета перспектив­ного УТС от настроек репрограммируемой системы управления.

Применение на перспективных УТС и ЛБС дистанционной системы управления и оснащение их современными интегрирован­ными комплексами бортового оборудования позволяют использо­вать на этих самолетах высокоэффективные многофункциональ­ные адаптивные БСОБ без усложнения их конструкции и увеличе­ния массы, что обеспечивает существенное повышение эффектив­ности самолетов.

Разработчиками и производителями авиационной техники осознана и учтена потребность в УТС повышенной подготовки. Так, в 2002 г. начинает разворачиваться программа "Евротренинг" по созданию усовершенствованного УТС для ВВС 12 европейских стран. На конкурс среди четырех отобранных самолетов был представлен УТС Аления М-346, родственный Як-130.

Эксплуатацию единого европейского УТС предполагается начать в 2010 г. Аналогичные программы разворачиваются и в других странах, например в Китае и Польше, причем для польского УТС ЕМ-10 "Велик", летные испытания которого начаты в 2003 г., при весьма малой размерности (взлетная масса до 2500 кг) предусмотрена модификация, оснащенная электродистанционной системой управления (ЭДСУ) и двигателем с отклонением вектора тяги, предназначенная для повышенной подготовки военных летчиков.

Обострилась конкуренция и на рынке УТС, ориентированных преимущественно на основную подготовку летного состава.

В последнее время в мире модернизируется в среднем 1000 военных самолетов в год. Основными объектами модернизации являются УТС Л-39 и Т-37. Англия приступила к модернизации созданного в 1986 г. УТС "Хоук" Т. 1. "Хоук" Мк. 128 с новым бортовым радио-электронным оборудованием (БРЭО) и увеличенной на 25 % тягой двигателя должен поступить на рынок в 2008 г. по цене, превышающей 16 млн дол.

Таким образом, анализ потребностей внешнего рынка с учетом особенностей самолетных парков и возможностей предполагаемых стран-импортеров позволяет внести следующие коррективы в планы создания перспективного УТС: самолет должен быть ориентирован на основную и, особенно, повышенную подготовку летного состава для боевых самолетов 3-го и 4-го поколений при обеспечении учебной эффективности выше, чем у УТС семейства "Хоук". При проектировании самолета необходимо предусмотреть возможность ускоренного выпуска учебно-боевого варианта, а в перспективе — обеспечение превосходства по отношению к разрабатываемым для подготовки пилотов самолетов 5-го поколения и поколения 4+ (Еврофайтер "Тайфун", F-35) УТС "Хоук" Мк.128 и Аления М-346.

Результаты изучения конкурентной обстановки на внешнем рынке и прогнозирование экспорта УТС позволяют уточнить требования к характеристикам самолета, сформулировать обоснованные предположения об условиях его будущей эксплуатации и целях использования, т.е. скорректировать проектные задания. Корректировка и уточнение ТТЗ ведутся в ходе внешнего проектирования УТС с использованием специализированных методик [1.7]. На основе прогноза объемов и сроков экспортных поставок также возможно оценить, хотя и косвенно, допустимые материальные и временные затраты на проектирование, производство и испытания. Эта информация служит исходной для решения задачи по обеспечению превосходства создаваемого самолета над выпускаемыми и проектируемыми самолетами-конкурентами.

Обеспечение превосходства создаваемого УТС над выявленными аналогами является задачей повышенной сложности. Основные трудности связаны с тем, что от УТС в первую очередь требуется высокая учебная эффективность, показатели которой сложным и не выявленным до конца образом связаны с характеристиками самолета. Существующие методики позволяют оценить показатели учебной эффективности УТС при основной подготовке летного состава без учета эргономики самолета. С их помощью можно про-ранжировать летно-технические характеристики по их влиянию на обучающие возможности УТС. Гамма возможных вариантов силовой установки перспективных отечественных УТС и УБС весьма ограничена, поэтому улучшение указанных характеристик достижимо в основном за счет повышения аэродинамического совершенства самолета.

Для УТС и УБС кроме типовых программных комплексов (предварительного проектирования, аэродинамического проектирования и др.) разработана и реализована специальная методика определения и обеспечения усталостного ресурса планера. Формирование такого специализированного комплекса продиктовано необходимостью учета ряда специфических особенностей требований к самолетам этих классов, среди которых: повышенная продолжительность срока эксплуатации; значи­тельное заданное число посадок; большой заданный налет; низкая квалификация пилотов (обучаемых при самостоятельных вылетах). Следует отметить также важность решения задачи по определению остаточного ресурса УБС при использовании его в качестве боевого самолета после определенного периода учебной эксплуатации.

Использование самолета в боевых целях — модификация в ЛБС.

Первая из перечисленных задач не требует особых изменений самолета и сводится к перестройкам ЭДСУ (репрограммированию), системы ограничения предельных режимов полета, а также к замене части бортового оборудования, направленной в основном на достижение эргономического подобия УТС и целевого самолета.

Вторая задача реализуется при максимальной унификации УТС и УБС без применения специальных приемов в ходе проектирования. Возможность этой модификации учитывается в процессе проектирования и создания самолета на уровне внесения дополнительных требований. Значительный интерес в данном случае представляет задача обеспечения необходимого ресурса использования самолета в боевых целях после заданного периода учебной эксплуатации.

Третья задача — разработка ЛБС на базе УТС — весьма специфична. В этом случае должен быть решен ряд вопросов. Важнейший из них связан с необходимостью повышения запасов прочно­сти некоторых узлов, увеличения объемов и т.д., требуемых для модификации УТС в ЛБС без снижения эффективности первого.

Анализ показал, что в ходе модификации практически неизбежна замена двигателей. Потребная степень унификации УТС и ЛБС предопределяет необходимость сохранения конструкции планера, соответственно, масса специфичных для одноместного боевого самолета агрегатов должна быть близка к резерву массы, образующемуся вследствие исключения агрегатов, использующихся только в учебных целях, и замены двухместной кабины на одноместную

Наибольшее число модификаций было создано с целью поддержания соответствия самолета возрастающим требованиям и внедрения новых достижений авиационной науки и техники. Такие модификации создаются в рамках последовательной стратегии и отражают процесс усовершенствования самолета в течение обычно длительного периода развития концепции.

Методика предварительного внешнего проектирования УТС

Учитывая чрезвычайную сложность оценки эффективности обучения летного состава по сочетанию основных характеристик УТС на протяжении длительного периода его использования, можно заключить, что для внешнего проектирования перспективного УТС рационально использовать экстраполяционные методы прогнозирования, обеспечивающие необходимую достовер­ность при низкой стоимости.

Задача состоит в определении нулевого приближения вектора

обликоформирмирующих характеритик УТС