Путевской Виктор (vipernn) wrote,
Путевской Виктор
vipernn

И еще раз о микросхемах, дюрале и углепластике...

После первого полета МС-21 проснулись иксперды. Поскольку старый пост от 2013 года стал недоступным для общего доступа, дублирую его еще раз с небольшими изменениями и дополнениями.

К вопросу о «Вставляем их микросхемы в наш дюраль (углепластик)».

Для тех, кто считает, что вставить их микросхемы в наш дюраль (углепластик) легко и просто, в двух словах о легкости проектирования самолетов.

Итак, дано:

Техническое задание на самолет с всеми требуемыми характеристиками.
Набор компонентов («их микросхемы»).

Требуется:

Спроектировать («вставить их микросхемы в наш дюраль (углепластик)») самолет соответствующий техническому заданию и куче регламентирующих документов, дабы получить сертификат типа и начать производство самолета.

Легко? Давайте посмотрим.

Во-первых, многие из компонентов, которые предполагается установить на самолет, к моменту начала проектирования могут находится в состоянии разработки и часто кроме заявленных характеристик, массы и габаритов мы ничего от разработчика компонентов получить не сможем. Весьма часто именно в таком состоянии находятся двигатели будущего самолета (Вот поэтому-то на МС-21 сейчас стоят Пратты, а не ПД-14).

Во-вторых, все эти компоненты (а также топливо, коммуникации и полезную нагрузку) надо разместить в самолете так, чтобы соблюсти требуемую центровку, минимальную длину коммуникаций и еще множество противоречивых требований. Весьма увлекательная задачка – внутренние объемы ограничены, все эти ящики приходится вертеть и так и эдак, чтобы «впихнуть невпихуемое», да еще и обеспечить доступ, да еще соединить их друг с другом в самых причудливых сочетаниях.

С «нашим дюралем (углепластиком)» тоже весьма непросто. Форма и взаимное расположение фюзеляжа, крыла, оперения и стоек шасси определяется аэродинамиками и бригадой (отделом) общих видов. Тоже задача не из простых. Надо обеспечить заданные летные характеристики которые часто противоречат друг другу, да еще и выполнить различные требования, такие как, например, непопадание воды, грязи и камней в двигатель при взлете и посадке.

Конструктивно-силовая схема (лонжероны, шпангоуты, нервюры и прочие стрингеры и балки) должна обеспечить требуемую прочность при минимальной массе конструкции. А требуемую прочность обеспечить ой как нелегко, тем более, что кроме статической есть ресурсная и еще более страшная динамическая (флаттер, шимми, бафтинг и прочие прелести). Прочнисты люди злые (да, да, мы такие!), нам бы только увеличить, усилить и сделать потолще, а это масса. Вот и мучаются конструкторы с прочнистами с оптимизацией КСС. Да, существуют комплексы программ конечно-элементного анализа, которые и посчитают, и оптимизацию сделают, но не за конструктора и прочниста, а вместе с ними.

Участие в проектировании нескольких КБ легко добавляет проблемы связанные с несогласованностью моделей, схем и чертежей. Вот, например, вполне реальный крик души представителя КБ: «Шеф!!! Все пропало!!! Они другой самолет делают!!! У них теория не совпадает с нашей!!! Что делать???»

Но допустим чертежи готовы, прочность обеспечена и камни в двигатель не попадают, но тут приходят технологи и говорят, что мы такое не сделаем… И все с начала. А еще может выясниться, что блок №13 наконец-то спроектирован разработчиком, но почему-то с увеличенной на 13% массой и с совершенно другими габаритами. Вот вам и еще одна итерация. А дальше в дело вступает производство. Детали изготавливаются с отклонениями несмотря на то, что изготавливаются на супер-пупер станках с ЧПУ, отдельные агрегаты не стыкуются, болты невозможно установить в связи с отсутствием подхода, жгуты упорно не укладываются там где надо. Доработки, доработки и еще раз доработки – здесь вырезать, здесь поставить кронштейн и так далее, и тому подобное. Прочнисты не дремлют, считают и выдают служебные записки «По результатам расчета прошу установить накладку и увеличить толщину стенки ….». А для полного счастья что-нибудь да треснет на статиспытаниях (или, что более вероятно, на ресурсных) в самом неожиданном месте и снова «По результатам статиспытаний…». В итоге к первому полету самолет обрастает накладками и прочими доработками, которые массу отнюдь не уменьшают.

И что характерно, все эти проблемы вылезают при широком использовании программ компьютерного моделирования и документооборота.
А потом, когда все испытания и сертификации пройдены (а этот этап тоже может добавить изменений конструкции) и начинается эксплуатация, то выясняется, что такой-то лючок неудобен для доступа, керосин просачивается через 100 500 слоев герметика, а болты самопроизвольно раскручиваются в полете и еще куча сюрпризов. Доработки, увеличение массы, дополнительные испытания.

Ну так как, легко «вставить их микросхемы в наш дюраль (углепластик)»?

Ну и добавки чисто по текущему моменту.

1. Винглеты, они же шарклеты. Для тех, кто не в теме поясняю - винглеты - это такие дополнительные загнутые вверх (как правило, но есть и более экзотические варианты) крылышки на конце консолей. Чем полезны? Увеличивают аэродинамическое качество самолета, за счет снижения индуктивного сопротивления. Эффект аналогичен эффекту от увеличения удлинения крыла. Минусы: увеличение массы крыла, увеличение влияния боковых порывов ветра и от болтанки. Поскольку есть плюсы и минусы, то необходимость установки винглетов определяется путем решения оптимизационной задачи. И если на основном режиме эксплуатации самолета винглеты действительно дают больше плюсов, чем минусов, то они будут установлены. В данном случае (МС-21) имеем крыло очень большого удлинения (за счет применения композитов), которое дает тот же положительный эффект, что и винглеты. Таким образом, особой нужды в них нет. Стоит отметить также, что винглеты устанавливаются отнюдь не на каждом современном самолете. На многих их нет совсем, на других установка винглетов опция.

2. Як-242. Да, действительно был такой проект. Дошел до стадии эскизного проекта в начале 90-х (1993 год ЕМНИП). Да, действительно, его можно считать предшественником МС-21. И это нормально и правильно - свои наработки надо использовать (если кто-то не в курсе, то "Иркут" это практически и есть ОКБ им. А. С. Яковлева). МС-21 реально начал проектироваться во второй половине 2000-х, естественно на новом уровне с использованием новых методов, технологий и материалов (вряд ли в проекте самолета 80-х годов было заложено черное крыло). То есть, основой для МС-21, Як-242 безусловно является, но и только. МС-21 - самолет спроектированный и сконструированный заново.
Tags: авиация, интересное, рабочее
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 6 comments