WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

СВЕДЕНИЯ О СОИСКАТЕЛЕ И ПРЕДСТОЯЩЕЙ ЗАЩИТЕ

Ф.И.О.

ДЕЯНОВ ЕВГЕНИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

Тема диссертации:

Разработка формализованной методики синтеза проектных параметров пассажирских самолетов, использующих дозаправку в полете с целью повышения топливной экономичности

Специальность:

05.07.02 - Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Отрасль науки:

Технические науки

Шифр совета:

Д212.110.02

Тел. ученого секретаря диссертационного совета

915-31-29

E-mail:

dc2mati@yandex.ru

Предполагаемая дата защиты диссертации:

25 декабря 2008г. в 15-00

Место защиты диссертации:

г. Москва, Берниковская наб., дом 14,

каф. ИЛА, ауд. 102-5

Председатель

диссертационного

Совета Д212.110.02, д.т.н., профессор Соколов В.П.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

Д 212.110.02, д.т.н., профессор Силуянова М.В.

На правах рукописи

Экз.№____

Деянов Евгений Анатольевич

Разработка формализованной методики синтеза проектных параметров пассажирских самолётов, использующих дозаправку в полёте с целью повышения топливной экономичности

Специальность 05.07.02 – Проектирование, конструкция и

производство летательных аппаратов

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре «Технологии проектирования и эксплуатации летательных аппаратов» «МАТИ» - Российского Государственного технологический университет имени К.Э. Циолковского.

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор Рулин В.И.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Павловец Г.А.

- кандидат технических наук,

доцент Клочков В.В.

Ведущая организация: - ФГУП «Государственный

научно-исследовательский

институт гражданской авиации»

Защита состоится « » 200 года в час. 00 мин. на заседании диссертационного Совета Д212.110.02 в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского по адресу: 109240, г. Москва, Берниковская наб., д. 14, стр. 2.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском Государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения) просим присылать по адресу: 121552, г. Москва, Г-552, ул. Оршанская, д.3, ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского, учёному секретарю диссертационного Совета Д212.110.02.

Автореферат диссертации разослан « » 200 года

Учёный секретарь

диссертационного Совета Д212.110.02

доктор технических наук, доцент Силуянова М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В последнее десятилетие большое внимание в промышленно развитых странах уделяется разработке транспортных систем, способных обеспечить существенную экономию энергоресурсов. Созданная структура обеспечения энергией, на базе нефти и газа, позволяет удовлетворить обширные энергетические потребности. Вместе с тем всё активнее проявляются факторы, направленные на ограничение применения углеводородов, в виду: снижения темпов нефтедобычи, роста цен на нефтепродукты, большой нагрузки на окружающую среду.

Поэтому перед разработчиками авиационной техники стоят две задачи:

  1. В ближнесрочной перспективе, до 2050 года – выработка мероприятий по экономии углеводородного топлива, в рамках существующих технологий воздушного транспорта.
  2. В долгосрочной перспективе до 2100 – создание технологий, позволяющих перевести авиацию на альтернативные виды топлива, что потребует изменения, как внешних форм ЛА, так и методик обслуживания и эксплуатации воздушных судов.

Для того чтобы российской авиапромышленности, в ближнесрочной перспективе, успешно конкурировать на мировом рынке гражданской авиатехники, уже мало предложить изделия, сравнимые по своей эксплуатационной эффективности с изделиями конкурентов. Необходимо «прорывное» превосходство. В то же время, пределы совершенствования традиционных конструкций самолетов и двигателей уже почти достигнуты.

Дозаправка в воздухе пассажирских самолётов – одно из возможных «прорывных» решений, позволяющее, в рамках существующих технологий производства ЛА, не только получить значительный экономический эффект, обусловленный уменьшением размеров самолетов и расходов топлива при том же объеме выполняемой работы, но и повысить экологические показатели воздушных судов.

Возможность применения дозаправки в воздухе открывает и новые подходы к решению актуальной научной проблемы, обеспечения экологически приемлемых показателей сверхзвукового пассажирского самолёта 2-ого поколения, эксплуатационные показатели которого были бы сравнимы с дозвуковыми самолётами.

Перспективы использования дозаправки в полёте пассажирскими самолётами обсуждалась с авторитетными специалистами, хорошо знакомыми с проблемой. Идея внедрения дозаправки в полёте в практику гражданских авиаперевозок всеми оценивалась как перспективная, при условии обеспечения автоматизации, гарантированной надёжности и безопасности процесса дозаправки.

19 мая 2008 года на расширенном заседании НТС ЦАГИ по аэродинамике и динамике летательных аппаратов, с привлечением специалистов ОАО «Авиапром», ФГУП «ЛИИ», «НПП Звезда», ОАО «Туполев», «МАТИ» и ряда других организаций, на ряду с общими вопросами использования инновационной технологии заправки топливом в полете при гражданских авиаперевозках, обсуждался вопрос обеспечения гарантированной надёжности и безопасности автоматизированного процесса дозаправки. Были представлены результаты исследований, показывающие, что современные средства определения пространственного положения самолётов позволяют реализовать автоматическое управление самолётами, как на этапе сближения и контакта приемной штанги с конусов, так и на этапе полёта в связке при перекачке топлива. Были представлены результаты математического моделирования сближения при автоматизации управления самолетами Ил-78 и Ан-124 с использованием штатных систем управления (Рис.1). Точками отмечено положение заправочной штанги относительно кольца заправочного конуса в момент прохождения его плоскости. С увеличением степени атмосферной турбулентности уменьшается вероятность попадания штанги в приёмное кольцо заправочного конуса. Картина в корне менялась при использовании управляемого конуса. В этом случае, при максимальной степени турбулентности, вероятность попадания приемной штанги в заправочный конус приближалась к единице.

Рис.1 Положение точек «контакта» при различной интенсивности атмосферной турбулентности

Дополнительно в диссертационной работе приведены предварительные оценки вероятности возникновения функциональных отказов отдельных узлов системы дозаправки, которые свидетельствует, что суммарная вероятность функциональных отказов не превышает 2,32*10-6, что соответствует возникновению лишь «сложной ситуации», т.е. возможности продолжения полёта.

Приведенные результаты исследований свидетельствуют в пользу заключения о том, что создание системы автоматизации заправки для гражданских самолётов, при современном уровне развития техники, задача решаемая.

Однако, для общей оценки эффективности внедрения данной процедуры, остается нерешённой актуальная научная задача - разработка формализованной методики синтеза проектных параметров пассажирских самолётов, использующих дозаправку в воздухе.

Актуальность темы подтверждается многочисленными программами по технико-экономическому развитию авиации, среди которых можно отметить:

- Программа «Развития гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года" в рамках Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)».

- программа «NACRE» проводимая в рамках контракта между ЕС и «Эрбас», в рамках которой перед разработчиками поставлены задачи: уменьшить расход топлива на 20%, снизить массу конструкции планера на 20%, уменьшить уровень эмиссии двуокиси азота на 50%, обеспечить уменьшение времени ожидания пассажиров.

- программа «Point to point» реализуемая компанией «Boeing» для создания экономичного дальнемагистрального самолета 787DL. В рамках данной программы решаются задачи: уменьшения расход топлива на 20%, поиска путей существенного снижения массы конструкции планера.

- программа «QSP» (Quiet Supersonic Platform) - создание тихой сверхзвуковой платформы, предусматривающая создание пассажирского самолета с величиной звукового удара приемлемой для населения.

Цель и задачи исследования

Целью работы является определение возможности повышения эксплуатационных характеристик дальнемагистральных пассажирских самолётов.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Проанализировать проблемы повышения эксплуатационных характеристик дальнемагистральных пассажирских самолётов и основные пути улучшения топливной эффективности.

2. Провести анализ направлений и основных методов оптимизации проектных параметров пассажирских самолётов, использующих дозаправку в полёте.

3. Разработать формализованную методику синтеза проектных параметров пассажирских самолетов, использующих дозаправку в воздухе.

4. Выполнить численный эксперимент (на базе разработанной методики) по определению:

- проектных параметров пассажирских самолётов, использующих дозаправку в воздухе;

- топливной и эксплуатационной эффективности найденных конструктивно-технологических решений;

5. В рамках численного эксперимента исследовать влияние дозаправки в полёте на проектные параметры сверхзвукового пассажирского самолёта 2-ого поколения, обеспечивающие требуемые эксплуатационные и экологические показатели самолёта данного класса (L=12000км при Nпасс=200):

- топливная эффективность – <50г/пасс*км;

- звуковой удар – 40Па;

- уровень шума при взлёте и посадке – в соответствии с нормами ICAO;

- протяжённость взлётно-посадочной полосы 3000м;

6. Провести экспериментальные исследования по влиянию обдувки верхней поверхности внутренних элевонов реактивной струёй двигателя на крыле сверхмалого удлинения для оценки увеличения подъёмной силы при взлёте и посадке СПС-II.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

диссертации заключается в следующем:

  1. В отличие от существующих математических моделей, новизна разработанной формализованной методики состоит в том, что возможность реализации дозаправки в полёте закладывается в процедуру проектирования уже на предварительных этапах, как один из важнейших факторов, влияющих на выбор проектных решений.
  2. Новая методика синтеза проектных параметров позволяет учитывать дополнительную существенную информацию при формировании облика пассажирского самолёта, дозаправляемого в полёте, в частности:

- изменение массы самолёта за счёт установки системы дозаправки;

- превышение взлётной массы самолёта после дозаправки;

- корректируемые параметры самолёта-заправщика.

  1. Получены новые результаты, показывающие возможность: - уменьшения размерности дозвуковых дальнемагистральных самолётов;

- снижения взлётной массы на 20-40%;

- улучшения топливной эффективности на 15-30%;

- существенного сокращения типов и модификаций пассажирских самолетов для выполнения транспортной работы.

4. Новые исследования проектных параметров сверхзвукового пассажирского самолёта 2-го поколения (СПС II) показывают, что применение дозаправки в воздухе позволяет решить сложную научно-практическую задачу – создание СПС II с эксплуатационными и экологическими характеристиками, сравнимыми с показателями дальних дозвуковых самолетов.

Методы исследования

Теоретические исследования влияния: проектных параметров пассажирского самолёта, силовой установки, конструкционных и технологических свойств, базировались на основных методах и моделях системного анализа, статистических и полуэмпирических подходах, ряде положений теории вариационного исчисления и многопараметрической оптимизации.

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для верификации и установления адекватности математической модели и закономерностей предметной области использовались вычислительные эксперименты, сравнение расчётных данных базовых самолётов с результатами статистического анализа.

Практическая значимость и реализация результатов

Комплексная методика синтеза проектных параметров пассажирских самолетов, использующих дозаправку в воздухе, обеспечивает оптимальный выбор основных параметров облика самолёта, что позволит, согласно расчётам, значительно повысить топливную эффективность перевозок и уменьшить их себестоимость, материалоёмкость и стоимость парка авиатехники, а также уменьшить неблагоприятные экологические воздействия.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»