Методика расчета весового, масса взлетная, тяговооруженность, нагрузка удельная на крыло, формула статистическая, масса относительная, масса абсолютная, уравнение существования, сводка весовая (стр. 17 из 39)

Оценка взлетных масс в первом приближении для рассматриваемых проектов значительно отличается от реальных значений: для проекта по прототипу Ту-154 расчетная взлетная масса составляет

79518,96 кг (реальная - 92000 кг); для проекта по прототипу Ту-204 расчетная взлетная масса равна 77929,23 кг (фактическое значение - 94000 кг); для проекта по прототипу Ил-96-300 расчетная взлетная масса составляет 238450,4 кг (реальное значение взлетной массы - 216000 кг).

Оценка взлетной массы в первом приближении очень важна, так как на ее основе определяются основные абсолютные размеры самолета, проводится расчет самолета во втором приближении, вычисляется абсолютная масса топлива и потребная тяга двигателей. Так, для проекта по прототипу Ил-96-300 вследствие завышенной оценки взлетной массы в первом приближении масса топлива составляет ≈ 80 тонн вместо реальных 60 тонн (см. Таблицу Л.7), кроме того, необходима установка более мощных, но менее экономичных двигателей Роллс-Ройс RB211-22. Характеристики двигателей представлены в ПРИЛОЖЕНИИ К.

Большой разброс в значениях взлетных масс, скорее всего, явился следствием оценки относительной массы пустого самолета. В рассматриваемой комбинированной методике оценка взлетной массы самолета в первом приближении была заимствована из методики Реймера, в которой относительная масса пустого самолета для всех реактивных транспортных самолетов вычисляется по статистической экспоненциальной зависимости (3.3.3). Вполне очевидно, что одним уравнением невозможно обеспечить высокую точность оценки для всех магистральных самолетов, так как даже в рамках данной дипломной работы видно, что диапазон взлетных масс самолетов данного класса велик. Таким образом, подход к оценке относительной массы пустого самолета требует дальнейшего усовершенствования.

Расчет взлетной массы во втором приближении был также заимствован из методики Реймера. Расчет второго приближения состоит в определении абсолютных масс основных компонентов самолета и составлении результирующей весовой сводки. Абсолютная масса топлива определяется как произведение относительной массы топлива на взлетную массу в первом приближении. На основе весовых сводок, представленных в ПРИЛОЖЕНИИ Л, а также диаграмм, представленных в графической документации к данной дипломной работе, можем сделать вывод, что оценка массы конструкции и силовой установки в соответствии с комбинированной методикой весьма точно соответствует реальным значениям, в то время как масса оборудования в два и более раза меньше реальных значений. Как было указано выше, оценка массы оборудования в соответствии с методикой Реймера, возможно, наиболее объективно отражает современные тенденции к миниатюризации оборудования и по многим параметрам весьма обоснованно не зависит от взлетной массы самолета. Именно оценка массы оборудования явилась причиной больших расхождений расчетных и фактических взлетных масс: для проекта по прототипу Ту-154 расчетная взлетная масса равна

77446,9 кг, реальная - 92000 кг; для проекта по прототипу Ту-204 расчетное значение взлетной массы составляет 75699,7 кг, фактическое - 94000 кг; для проекта по прототипу Ил-96-300 расчетная взлетная масса равна 221291,9 кг, реальная - 216000 кг. Причины завышенной оценки взлетной массы для проекта по прототипу Ил-96-300 рассмотрены выше.

На основе проведенного анализа можем сделать вывод, что рассматриваемая комбинированная методика позволяет достаточно точно оценить основные параметры проектируемых самолетов, а также вычислить взлетную массу самолета в первом и втором приближениях, хотя необходимо дальнейшее совершенствование отдельных этапов процесса эскизного проектирования.

5 ПЕРСПЕКТИВЫ ВЕСОВОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ САМОЛЕТОВ

Расчетные параметры самолетов, полученные в соответствии с тремя рассмотренными методиками, а также в соответствии с уточненной методикой, отражают существующий в настоящее время уровень технологий проектирования самолетов. Но по оценкам специалистов (см. /8/) примерно к 2010 году технологии проектирования и производства самолетов смогут достичь нового уровня и позволят уменьшить взлетную массу самолета на величину порядка 25%. На основе данных, представленных в /8/, усовершенствование процесса создания самолета будет проводиться по следующим направлениям: совершенствование характеристик обтекаемости крыла; совершенствование других аэродинамических характеристик, к которым относятся активное регулирование распределения нагрузки по крылу с целью уменьшения индуктивного сопротивления, совершенствование аэродинамики всех подвижных поверхностей управления и др. Совершенствование систем управления включает в себя комплексное модульное управление полетом, использование механически простой механизации крыла, обеспечивающей увеличение подъемной силы во взлетно-посадочных условиях, но одновременно не требующей больших эксплуатационных расходов и др. Совершенствование технологий проектирования конструкции планера подразумевает широкое использование композиционных материалов в конструкции крыла и оперения, а также обеспечение полностью подкрепленной обшивки фюзеляжа с целью придания ему большей жесткости. Совершенство силовой установки прежде всего определяется по величине удельного расхода топлива.

На основе данных из /8/ можем построить диаграмму, изображенную на Рисунке 5.1, которая отражает характерный вклад в уменьшение взлетной массы самолета отдельных направлений совершенствования технологий проектирования и производства самолета.

Рисунок 5.1 – Анализ влияния совершенства технологий на взлетную массу самолета

Таким образом, взлетная масса проектируемых самолетов с учетом применения технологий 2010 года примет значения, указанные в Таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Оценка влияние уровня технологий на величину взлетной массы

Взлетная масса для проекта по прототипу, кг
Ту-154	Ту-204	Ил-96-300
Существующий уровень технологий	77446,85	75699,693	221291,6
Технологии 2010 года	58085,13	56774,77	165968,7

6 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МАССЫ ПУСТОГО САМОЛЕТА НА ЕГО СТОИМОСТЬ И РАСХОДЫ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ С УЧЕТОМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Целью данной дипломной работы является рассмотрение трех методик поэлементного расчета масс и разработки на их основе новой наиболее оптимальной методики. Рассматривается три основных подхода к определению массы самолета: методика Егера, методика Торенбика и методика Реймера. Расчеты проводятся для трех проектов, прототипами для которых являются существующие самолеты Ту-154, Ту-204 и Ил-96-300.

Критерием экономичности для проектов будем рассматривать стоимость самолетов без двигателей, а также расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание самолета. Данные величины непосредственно определяются значением массы пустого самолета. В результате проведенных расчетов в соответствии с методиками Егера, Торенбика и Реймера, а также новой комбинированной методики получаем следующие результаты для массы пустого самолета рассматриваемых проектов:

Рисунок 6.1 – Масса пустого самолета для проекта по прототипу Ту-154

Рисунок 6.2 – Масса пустого самолета для проекта по прототипу Ту-204

Рисунок 6.3 – Масса пустого самолета для проекта по прототипу Ил-96-300

Таким образом, мы видим, что методика Егера и Торенбика позволяют получить наибольшую массу пустого самолета, в то время как в соответствии с методикой Реймера получаем значительно меньшие значения массы при тех же исходных параметрах. Новая разработанная методика дает наилучшие результаты, так как мы получаем наименьшую массу пустого самолета, а, следовательно, можем говорить об экономии средств на основе нижеприведенных формул: