автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Концептуальное оптимальное проектирование бортовых электроэнергетических комплексов легких боевых самолетов

. МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА к ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЁРШИЧЕЮКИЙ ИНОТИТУТ

Рг6 ол

'0 №гпАко»

На правах рукодиои

БОРИС СЕРГЕЕВИЧ

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БОРТОВЫХ ЗЛШРОЭНЕРГШЧВСШ КОШЛЖСОВ ДПШХ БОШИ САМОЛЁТОВ

05.09.03 - элэктротехничеокиа комплексы и системы,

включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических Наук

1993

Работа выполнена на Московском машиностроительном заводе "Скорость".

- заслуженный деятель науки и техники РСФСР, д.т.н., профессор, академик Щ. России ЛАЗАРЕВ И.А.

-д.т.н., профессор, оден-кор. РАГ

КШЗВДЕЭ В.И,

- к.т.н. Ш1НЕРЕВ 8,В.

- А.О. "Аэроэлектрик".

., /5Т. а ирОД3 199.4 г>

в аудитории на заседании

специализированного Совета К 053.16.04 при Московском одоена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического институт« по адрес/: 105835, Москва, Красноказарменная ул., 17.

Отзывы в двух вкэемплярах, заверенные печатью организации просим направлять по адресу: 105835, Москва, Красноказарменная ул., 14, Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Ученый' секретарь специализированного Совета ^.А. МОРОЗОВ

к.т.н.

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

Защита состоится в ^ час, ^ мин.

и*ЦАЯ А/РмТ^СТйКА РАШГЦ

Актуальность темы. Ь настояцее время лёгкий боевым самолетам (ЛБС) в военных действиях, как показала война в персидском заливе, отводится важнейшая роль при проведении воздушо-наэемних операций. На мировом рынке сохраняется широкий спрос на такую технику. Ведудйе'страны мира продолжают работы в области создания высокоэффективных ЛШ.

От ЛВС требуются высокие степени боевой эффективности, .швучести и безотказности, готовность к повторшм вылетал, ремонтопригодность, наде.кность, малозаметность, скороподъемность, высокая маневренность, разнообразный профиль лолета, большой диапазон высот и скоростей от сверхзвуковых до сверхнизких и др. Соответственно, такие самолеты дол/лны иметь малые размеры, высокую энерговооруженность, нести максимально возможную полезную нагрузку, ооладать высокой надежностью и боевой живучестью, требовать минимальных затрат на обслуживание и иметь приемлемую стоимость.

Л результате противоречивости указанных требований достижение желаемых результатов при проектировании Л£С; как целостного сложного многодисциплинарного технического комплекса, является крайне слокной задачей, требуюцей поиска оптимальных компро;лиссных решений "с использованием строгих математических методов. Такая задача'решается на этапе концептуального проектирования, а ошибки этого этапа в дальнейшем исправить трудно.

Одной из основных бортових систем летательного аппарата (ЛА) является его система электроснабжения (СХ), оказываюдая значительное влияние на все основные.характеристики ЛА и образующая в совокупности с потребителями электроэнергетический комплекс (ЭЬН). лд. Критериальные технико-экономические и эксплуатационные показатели с)ЬИ ЛА в об чем случае зависят от состава и конструктивного исполнения оортоиых потребителей п агрегатов ЬЭН, их взаимного пространственного расположения на борту, от численного значения их параметров.

Таким образок, строгое решение задачи поиска оптимального варианта пространственно-структурно-параметрической организации &ЭК ЛА требует совместного рассмотрения факторов комбинаторного и параметрического характера, использование для решения этой задачи традиционных методов многофакторной, параметрической оптимизации встречает трудности принципиального характера вви^у нарушения условий монотонности целевых функций, а такие в результате несовпадения условий оптимальности элементов ЬсК и ЭЬа в целом. Кроме того, решение данной задачи услокняэтся существенной нелинейностью целевых функций, как правило разрывного и вогнутого характера.

Разрешение этой проблемы возмогло путем применения методов оптимальной композиции, обеспечивающих совместное решение задачи пространственно-структурно-параметрического синтеза, либо путем приведения к множеству задач параметрического синтеза при дискретно заданных пространственно-структурных организациях дЫ ЛА. Второй подход позволяет использовать относительно простые методы решения экстремальных задач, но его применение практически возможно при относительно небольшой размерности допустимых вариантов пространственно-структурной организации ЭЭК ЛА. При определенном упрощении данной задачи последнее условие можно достичь за счет агрегирования и эквиваленти-рования бортовых потребителей {т.е. заменой множества реальных потребителей эквивалентными группами однородных потребителей при ста- . тистически установленном их пространственном распределении). Естественно, это вносит определенные погрешности в искомое решение, однако на концептуальном этапе проектирования эти погрешности для ЭЬК Л! практически приемлемы. Доэтоцу в данной работе использован второй подход как более простой в своей практической реализации применителI к задаче проектирования оЭК ЛЬС, являющегося одним из важнейших компонентов ЛВС. Значимость оаК для ЛБС обусловлена влиянием характеристик ЬЬК на работу вс-зх бортовлх систем лЬО. Одновременно, состав и

. технические характеристики веек бортовых систем ЛШ определяют струк-• турно-параметрическую организацию с£)К.

Целью работы является исследование проблемы повышения эффективности концептуального проектирования Ü3K ЛЕС с обеспечением возможности . достижения рационального компромисса мв.\иу технико-экономическими показателями бортовых систем как единого сложного технического комплекса. Для достижения поставленной цели потребовалось решение еле,дуюцих. научных задач:

- исследование проблема модернизации технологии проектирования ЬЬН в условиях кооперативного принципа разработки ЛВС,

- обоснование технико-экономических требований к ЬЭгС перспективных ЛВС,

- разработка информационная модели Öbri и подхода к решений оптимизационно it задачи,

- выбор и обоснование путей совершенствования указанных cöii.

Общие вопросы решения оптимизационных задач в настоящее время опубликованы в значительном количества работ. Начало разработке теоретических основ оптимизации ЬЭК ЛА поло-кили работа академика Б.С.Кулеба-иина, а такяе его учеников. Непосредственно проблема математического синтеза оптимальных ЬУК впервые била поставлена В.Т.морозовским. Опубликованы работы Д.А.Аветисяна, К.П.КривенцеБа, И.М.Синдаева, Г.Ш.Супруна, С.А.Вороновича, и.К.Лубврга по вопросам исследования и синтеза электроэнергетических систем Да, судов, танков. Дальнейшее принципиальное углубление в проблему пространственно-структурно-парамотрической оптимизации ЬаК ЛА сделано в работах академика Add R¿ И.А.Лазарева. Конкретное применение научных положений требует их адаптации к решаемым задачам, что и мотивировало данную работу.

Научная новизна данной работы заключается в разработке методического подхода к повышению эффективности процесса проектирования ЭЭК пер-' спэктивных ЛЕС с учетом новых технико-экономических требований, в формализации рассматриваемой задачи и адаптации многокритериальных методов её решения с использованием вычислительных средств, а так-ка в разработ-

ù

ке рекомендаций по возможным направлениям совершенствования указанных эак.

Практическая значимость работы состоит в создании база для прак-ческого применения новой технологии проектирования бортовых ЭЭК ЛВС и ; её реализации:

- в разработанном руководяще« техническом материале PIM "Методика определения эффективности СЭС по массо-энергетическим показателям",

- в применении предложенного подхода к синтезу ЭЭУ для палубного самолета, разрабатываемого на №<13 "Скорость",

—создании машинной программы "Вычисление взлетной массы системы генерирования электрической энергии", включенной в создаваемую на ММЗ "Скорость" систему автоматизированного проектирования самолетов. На основе полученных результатов выполнен анализ путей дальнейшего совершенствования ЗЭК ¿ВС и даны рекомендации по: увеличению коэффициента готовности ЬЭК на <¡0 чел.час, снижению массы йЬК на 50 *■ 60 кг (10^). Получены авторские свидетельства [673097 , 674613 , 702923, 736254, ?5Ь35Ь, 7ЬЪ370 , 649374, T5472I6, 16Ы72ь]~на новые схемные, и конструктивные решения.

Апробация основных положений работы была осуцесвлена на II Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективность и оптимизация . систем и процессов в авиации", на научно-технических советах Московских машиностроительных заводов им. А.И.Микояна и "Скорость", в Московских авиационном к энергетическом институтах в I97b + 199®гг.

Публикация. Основные положения работы изложены в 7 научно-технических отчетах за 1974 + 1УЬЬ гг .на специальное, темы, в сборнике докладов ТТ-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективность и оптимизация систем и процессов в авиации", КНИГА, 1974г, в 9 'aBïop-ских свидетельствах.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературч, содер-кацего 70 наименований, и изложена нч 212 страницах, шслючао^их. 1Ь0 стр. текста, таблицы и У рис.

СОДеР.ШШс; РлиЛй

Йо введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, излокена научная новизна и практическая значимость работи, дана структура работы.

В первой глава рассмотрена современнее проблемы концептуальном оптимального проектирования ЭиС лШ и практические задачи реализации такого проектирования.

При проектировании ЛА варьируется состав и пространственное размещение потребителей электрической энергии, что делает возмолним многочисленные варианты их пространственно-структурно-параметричаского построения и оказывает "сильное" влияние на структурно-параметрическую организаций системы электроснабжения (СоС) и ЙЙК.

В этих условиях выбор строго оптимального или наилучшего решения по принятым показателям представляет' опрецеленную могодологически-информационно-оргьнизационную проблем. Бвиду ело -.мости строгого решения данной оптимизационной задачи при взаимной совместной координации выбора структуры комплекса, пространственного размещения на 5орту его элементов и определения их оптимальных параметров, в обцем злучаа требуется.совместное решение зцидч комбинаторного и параметри-1бского синтеза.

Как укв отмечалось, при относительно небольшой размерности коы-¡инаторного аспекта данная задача мо-квт бить привецена к некотороцу тожеству независимых задач параметрического синтеза с фиксированными ^левыми функциями. 1аков приведение осуществляется за счет эквивален-ирования потребителей и связей агрегатов, а также замецения обобцен-ой структуры проектируемой системы тожеством независимых вариантов трук!ур с их локальной параметрической организацией,

процесс концептуального проектирования ЭЙК с использованием предписанной методики разделен на два основных этапа, таблица I.

ь

Лап I - предконцептуальное проектирование, охватывает задачи, относящиеся к рассматриваемого класса ЛА, и имеет подготовительный характер. В перечень аадач этапа входят уточнение критериев оценки Ьак перспективных дЮ, получение адекватных целевых функций и информационных моделей устройств агрегатной базы, эквивалентирование групп потребителей и -источников электрической энергии и их пространственного размещения на иорту ЛА, определение полного набора функционально-необходимых вариантов структурно-параметрических организаций ЭЬК.' В результате решения задач этапа I определяется многообразие безусловно оптимальных решений по кащому принятому критерию, для всей используемой агрегатной базы и для полного диапазона параметров Йто многообразие образует банк решений, который упреждает проектирование конкретного лБС.

На этапе И концептуального проектирования решается задача наилучшей организации екМ конкретного яБО. С этой целью выполняется инвентаризация состава потребителей и их пространственно-структурное эквивалентирование. Затем, в соответствии с полученными результатам требованиями по экономической и функциональной эффективности 9&К и при использовании банка решений и экспертных оценок формируются воз мо-шые рациональнее варианты структурно-параметрических организаций ЭЭК. Параметры полученных структур являются границами области эффек тивных ранений в принятом критериальном пространстве, а структуры, попадающие в эту'область- конкурентоспособными. Среди последних выбирается наилучшая структурно-параметрическая организация, являю-ца* ся оптимальной в этих конкретных условиях.

Решение упомянутых задач шполнено в следующих разделах работ!

у

Концегиуальноа оптимальное проектирование аЖ лБС

Таблица I

Йтап I Предконцептуальное проектирование

Блок 1.1.

Блок 1.3.

Определение требований к ЙЙК перспективных лБС

Определение системных, критериальных показателей ЬЭК ЛВС-

Определение требований к инфор мациониьм моделям агрегатной базы ййК ЛВС

Блок I.а.

Опоеделение статистически устойчивых групп потребителей ЛБ

Определение статистически устойчивого пространственного распределения злеыентов ЬУК на оорг»у Л А

Лростпенствеино-структурное экаиьалентиравание возможных вариантов боргов >гх потребителя.

4?.

Ьлок 1.4

Разработка ин,}..цмационтйс моделей элементов агрегатной базы ЬЭК лБС

Формирование целевых функций многокритериального параметрического синтеза

Блок 1.5

Ж

Определение возлот'л-ых варианте структура оа< .¡ВС п^и лростран стьенно-с грукчурних эквивалентные потребителях

Определение праделоь ожидаемого варьирования параметров зк-ьивалентных групп потребителей ЛьС

Решение задач параметрического синтеза с определением безусловно оптимальных решений по принятии критериям

Формирование многообразия статиста 1вски оптимальных решений

Этап И Концептуальное проектирование

Блок ¿.1./и

ОЛ01С '¿.'¿.

Задание состава потребителей параметров проектируемого

¡¡рострш.ст ивнно-структурнов эквивалентитвалие бортовых потребителей ЛБС

Направленный поиск наилучших ьариантов по принятым критериальном показателям

Умрмированиэ области наилучших решений

Блок <¡.3.

_5Л.

ВыОор оптимального варианта ЙЬЙ. ЛШ

до второй главе выбраны представительные критерии оценки ЭУК, получены информационные модели -электроэнергетических элемента и комплекса, сформулирована задача, поиска оптимальной организации ЬЭК при многокритериальной! оптимизации и проанализирован опыт достижения лучших значений выбранных критериев сопоставлением электроэнергетических установок современных ЛВС.- ;

Критерии оценки ЬЭК, направленные на повышение эффективности Я8С, получены путем одновременного учета технико-экономических требований критерия боевой эффективности ЛВС и критериев оценки электрооборудования ЛШ. 6 результате получено Ь критериев: показатель боевой жигу чести К^ сэ,коэффициент готовности К ^ со , время безотказной работы КуСоТн, взлётная масса показатель затрат К^соЗ. Для обобцен-

ной оценки, учитываюдей все Ь критериев, получен показатель эффективности с/эК„.

Множество критериальных показателей ^^^_____^ ^ множест-

во параметров элементов агрегатной базы | Рп^ « Р^,.., , множест-

во параметров пространственно-структурных организаций ЬЭК ■/ Рп ■ * Р| • ,.

_ 1 J о

. , ,РП' С и множество уравнений связи критериев с параметрами элементов

и структур | «= К^у ,.., задают 4-х местный предикат инфор-

мационной модели рассматриваемого варианта структурной организации ЭЭК

<{«»}}' ЛЧЛ >> "ъ^Зсг(1)

справедливый для множества структурных организаций и устройств. располагаемой агрегатной базы. Принятые критерии, параметры и их уравнения связи приведены в таблице И.

Оптимальная композиция ЭЭК в данной работе отыскивается как лучшая среди возмошых вариантов, синтезированных, с учетом состава агрегат ной базы, параметров агрегатов, пространственно-структурной организацт и оцененных по мнолеству^принятых критериальных показателей. Решается набор з^цач параметрического синтеза при дискретно заданных прострал-ственно-структуршдх организациях ЬЭК.

Информационная модель комплекса

Критерии Индекс

Множество параметров

.4 |

Кс; 1

п 4 У;

Рч. >

Рз.|

Р<4.г ) • • ■

Ра.

' г

Таблица а

! Уравнения связи ' (критериальные зависимости) 1

п

П р,;

2.г

¿Ш-

/ Рз.с

-17 п

г.

I сI

¿л-

Принятые обозначения: Ри с? ^ - коэффициент отношения стойкости материалов стенок -го оцениваемого устройства и принятого за эталон; ^г'-'Т;' Р|4'УЭ Т0 " тол^ны стенок корпусов оцениваемого устройства и эталонного; о? 5; ( р,$ со математические ожидания площади поранения (мидэлевое сечение) оцениваемого устройства и эталонного; Рци>Тп - вреия полетное и регламентных работ, час; Р3 ~ интенсив-

ность отказов; со -конструктивная масса устройства, кг; гсо И -

- масса дополнительного оборудования, связанного с функционированием устройства на борту ДА, кг;р(|}<о МГ(~ масса топлива, расходуемого на

<покрытие потерь при производстве и доставке ол.онергии, кг; со

- масса хладагента с учетом времени его расхода, кг; Р3(со С0~ стоимость устройства; С.,- стоимость проектирования; СггГ стоим°сть топлива, затраченного на покрытие потерь при производстве и доставке эл.анергии; Р^^л Сэ - стоимость эксплуатации; со - знак соответствия.

Для решения оптимизационной задачи поочередно назначаются 1+5 критерии из таблицы ¡¿; а соответствующее уравнению связи придаётся смцсл целевой функции. Задача поиска оптимальной организации ЗЗК решается по--':

4

следуидецу алгоритм. Шаг I. Инвентаризация состава и зквивалцитирование потребителей, агрегирование источников эл.энергии, экшвалентирование связей. Шаг '¿. Нормирование множества рациональных вариантов пространстэенно-структурих организаций ¡ааК из располагаемой агрегатной базы. , Шаг 3. Решение задач поиска безусловного экстрецума по 1саздоцу I (■ Ь критериям таблицы а. Цри этом варьируется состав используемой агрегатной базы, связи и параметра элементной базы: парциальные модности источников эл,анергии, стоимость, трудозатраты на регламентные работа, материал и толдина стенок конструкций агрегатной база.

Шаг 4. итбираятся коьмурентосяособные струкчуры с параметрами, отвеча-юдими требованиям ТЗ на ЬЬи.

нормируемся область элективных решений (ОЬР), границами которой является значения параметров конкурзнтоснособных структур. Шаг Ь. Для структур, попаших в иЬР, определяются значения показателя эффективности К6- . Лучшая среди отобранных структур бу-,лет обладать меньшим значением показателя эффективности. Полученное решение является неулучшаемим в конкретных условиях, т.е. 1 оптимальным.

Сравнительный анализ 10 структур иоУ лумшх отечественных и зарубежных лЬО показал, что лучшие значения принятых показателей качества получены у одного из отечественных самолетов и у самолета П6 за счет дублирования источников, монопитания потребителей (увеличения доли переменного тока) и высоких удельных характеристик применяемых источников.

Вопросы поиска безусловно оптимальных вариантов структур рассматриваются в следующих, разделах работы.

В третьей главе с целью генерации возможных вариантов структурных организаций ЭЭК и их параметрической оптимизации разработаны обобщенная структурная схема ВйУ, информационные параметрические модели источников электрической энергии, их фидеров и эквивалентиронанной распределительной сети, а такла выполнен анализ возможности перевода потребителей на питание постоянным или перепетый током.

Полученная обобщенная структура ЬаУ ЛсС, необходимая при формальном описании оборудования для машинного поиска безусловно оптимальных каналов электрической энергии и структур, учитывает 7 родов тока, применяемых. на ЛБС, '1 первичных и Ь вторичных каналов электрической энергии.

Уравнения связей

М_ « /(Р) Мя источников электрической энергии построены в соответствии с принятым в данной работе подходом к взлетной массе. Зависимости кусочно линеаризованы по метода наименьших квадратов, что обеспечило точность аппроксимации не хуже Ъ%. Разработана алгоритм и программа расчетов на сШ.

Масса распределительной сети гЛ на этапе концептуального проектирования оценивается по выражении

к пг^гГп

где: й - конструктивная масса; дМТ11 - масса топлива, затрачиваемого на покрытие потерь в сета; - длина '^,-го участка сети; ^ - удаль-нал масса провода ¡,~го участка сети; - масса автомата зн.,(ичы (,-го участка сети; Д Р^ - потери энергии на {, -ом участке сети; 1 = 1р ~ произведение дифференциальных коэффициентов полезного

действия генератора, его привода и редуктора; КПр - коэффициент приведения переменной массы топлива к эквивалентной средней величине за время полета ^ ; - удельный расход топлива,

Для эквивалентирования сети использованы вирахения

1-1 11 г 1/с^ и а 5,

где: !/; ; tcp l ¿i . S ; (j¿ - реальные и приведенные значения длин« сечышй и удельных масс проводов.

С целью решения организационной проблемы оптимального проектирования ЬаК лШ ь бшк решений вьедены зависимости * для фидеров, полученные с применением математического аппарата планировании вкспе-j риментов. ¿«то позволило отсеять незначимые факторы, сократить объем ■ вычислительной работы.

Разработана методика оценки адекватности полученных аависимостой

v

при расчетном характере экспериментов, когда точность расчетов не является источником дисперсии експериыентов, и когда взлетную массу получить непосредственном взвешиванием навоамо.кно. tí методике аа источники колебания величины валетной массы приняты отклонения реальных данных от каталожных (технологический рааброс) для проводов. Показано, что при отклонениях етих данных не более ХО^обеспечивается точность уравнений регрессии не ху.«.& Ы. Отклонения взлетной массы определяются выражениями ^ (м * ) ,= ^ ^ + ^ ^ ^

^ ÍM») = 'к -n¿

ifcuvfrp) = iiгг--^-r. • к ■ - r¿Гдi¿ к-ч

AJ¿ ■ „ t

( 4 )

1Гаг (лМт) = ifo, (6p)-t- Кпр. Ц> = едт

где: отклонение удельной конструктивной массы провода; а*2-с -отк-^

лонение удельного сопротивления провода; -удельный расход топлива. Йти отклонения определялись для нулевой точки плана, поскольку исполь-■овалось ортогональное планирование, дисперсия воспроизводимости опыта определялась как квадрат суммы отклонений

' ( 5 )

Обработка результатов факторных экспериментов выполнена с применением сШ по специально разработанной программе. Методика иллюстрирована примером построения интерполяционной модели питающего фидера в трех-факторном вксперименте. Получены таблица уравнений регрессии для фиде-

'ров всех типов применяемых источников.

Множество структурных организаций ЭЭЛ определяется вариациями состава применяемых источников эл.энергии. Размеры параметрт*олл!5 задачи определяются располагаемым разнообразием типономиналов источников эл.энергии каждого рода тока, а также возможной вариацией парциальных мощностей потребителей различных родов тока. Соответственно, целевая функция задачи поиска структуры, безусловно оптимальной по массе, имеет вид . . u6-7, m i Ш

M£"=min £f(P) = mi«zf(t10 + HCJ0„ + П0,л + Mr.,.) . J „ f ( 6 )

и справедлива при следующих функциональных условиях и ограничениях

п ИГ tV 1 л ' tV 5 in > tV „

ЕР\Рг.о1 i P^PS0 •■■.?P}Pn0 i?) i i 1 i i i ■ < i

где: m - число видов преобразований эл.энергии одного рода тона, it - количество родов тока, используемых на JIA, Pro ■■■f>no - мощности нагрузок по родам токов.

■ Решение этой целевой функции получено адаптированным к данной задаче математическим аппаратом динамического программирования. Для решения задачи все применяемые источники разделены на 5 групп по видам преобразования напряжений. Задача сведена к нахождению набора истопников (от I до К из 5 групп, .С < S ), который доставляет минимум массы ЭЭК, и требует определения парциальных мощностей источников

(Р,,. А <*>g m4i.[oiin М^ (Р>.. +min (Pj ] •

. * р<«ч <8)

где: Si... S^- группы источников эл.энергии по видам преобразования напряжений; - мощности источников из кавдой группы; МК(Р) -

- масса источника.

Рассмотрены функциональные возможности и технические пути перевода потребителей на питание током другого рода или напряжением другого уровня. Ограничивает перевод потребителей на питшие от сети переменного тока ппшенечив ъккум/.тяторнюс батарей аварийного источника электроэнергии, выгодное соотнопенив мс^иосгей клналоя постсянчсг? й

переменного токов определяется уровнем ыоцности потребителей и требует ь шоднжйя рисчотов. С вюй цельо построен» матеглатичэские модели потрс^ите-лои.

Алгоритм поиска структуры с минимальной массой и апробация раара- ! ботышого подхода к выбору оптимальной структуры выполнены в следую- 1 щей главе.

ii четиоо'гсй главе получено «тематическое решение задачи поиска структуры, безусловно оптимальной по массе, и разработан алгоритм этого решения, выполнен анализ оптимальности сШ одного из ЛЕС и получены оценки путей швьглэния эффективности öürt Jiiß с целью экспериментальной проверки разработанного подхода к оптимизации ЭЭК.

Релоние задачи (b) выполнено поэтапным. Сначсла проведен поиск ■ структуры \ П }(\ £ iVl и оолодаюцэй минимальной массой, во всем

диапазоне мощностей, с шагом д Р.

min Н к: = j (Pi<i)

где: M)tt^ j PKj_ - масса и моцность U-го источника из к-ой группи. На' втором и последующих этапах попарно и последовательно объе1Чинены груши источников, сначала первичные, а зат^ совместимые с ними вторичные. Объединение групп означает В'лбор на заданную моцность одного источника, обладающего минимальной массой, или двух, если их суммарна^ масса меньше массы одного, а су^ма мощностей равна зад.анной. Такое объединение групп источников выполнено >,ля всего диапазона изменения мод- -костей' min C«t i P« ■i c шагом Рекуррентное соотношение,

описьшаюцее процесс объединения первичных источников, имеет вид

muiflö(Po) — mm [/ (Ро-"Рк) + /(Р«)] ' < 10 >

где; Р0 - теку дев значение моцности.

При вовлечении в перебор вторичных источников реиуррентнио соотношение принимает вид

. minMe(P0)=mcfl{{i[P.-(Pn.p Ptr)-.. -(R.(p-PtT)V C И )

где: Pnep> РдТ ~ модности первичнчх и вторичных источников. Задача поиска локально-оптимальной струкауры cv.M разбит яч дно подзадачи. Сначала решается задача. (9) для потребителей, тробучтрх снродо-ленного рода тока и заданной мощности источников, ¿¿ля оставшегося .значения мощности Р0 - Рзад решается задача (II).

Для экспериментальной проверки эффективности разработанного подхода к проектирования вчполнен анализ оптимальности ЭЬл о^дпго из лучших в мире ЛВС. Анализ показал, что возможности совершенствования 0ЭК данного ЛА далеко не исчерпаны.

Разработанч рекомендации по возможным путям повчшения технико-экономических характеристик оЭК ЛБС за счэт уменьшения числа ро^ов тока, перевода максимально возмо.чного числа потребителей на питание переменным током <¿00 Б 400 Гц, изменения структурной организации с/М, улучшения характеристик потребителей с целью экономии расхода электроэнергии. Рассмотрены технические возможности отказа в структурах от напряжений 3 х. 36 В 400 Гц и I х IIb В 1000 Гц и условия реализации структур с одним видом напряжения. Исследовали альтернативные варианты структур ÖÖK при питании всех «изненно-валных потребителей постоянным током и ^оказало преимудество структуры, содержащей КШ' и выпрямительное устройство.. Рассмотрен!,i недостатки оудестпуюцих источников аварий-( ного электроснабжения и продлокени пути уменьшения этих недостатков, и в том числе техническое решение по а.с. о73ЭУ7, иозволжтцэе увеличить время аварийного полета на чд°, уменьшить, взлетную массу аварийных источников на 20-+ 23 кг « сократить трудозатраты на проведение регламентных работ на ¿0 челчас. Дальнейшее повышение эффективности ЭЭК связано с экономией электрической энергии потребителями.

№

ЗАЛЫЧлаШ

1. и розультат^ проделанной работы достигнута поставленная цель - раэ-приход к оптимальному концептуальному проеквированию оУК I

, Л I

.иС с ¿¿ьепзланиед! шэао-кности синтеза оптимального <Ш и дости.ке- }

ипя радиального компро-исса мазд показателями бортовых систем |

!

■к.чк единого зло/лого технического комплекса. V

/

И. У?и><(мш сиьро.-.юнние технико-экономические требования к ¿0К, напра-г олоннле на повышение тактиког-технических характеристик перспективных дШ, путем одновременного учета требований критерия боевой зффе- • ктишости диН и первислых оценок электрооборудования ЛЬЮ. В качество критериев оценки принята показатель боевой ■ливучести, коэффициент готовности, вре.ад безотказной работы, взлетная масса и затраты.

3. Разработана методика оценки боевой живучести ЗЗН, в которой устройства агрегатной базы рассматриваются как тела, работоспособность которых при воздействии средств поражения зависит от габаритов, материала и толдинн стенок корпусов, что позволяет сравнивать и парь-ириьать ооццуо ^лвучесть электроэнергетических устройств и ЗЭК в целом на стадии их разработки.

4. Разпс.битана информационная база концептуального оптимального проектирования оо1\ содерка^ая критериальные зависимости в функции выбираемых параметров для располагаемых агрегатных средств, и критериальную математическую модель оа{, что позволило применить на указанном этапе разработки математические методы и высокопроизводительную вычислительную технику для повышения обоснованности принимаемых решений по организации ойК.

Ь. иредлокш методический подход к решению проблемы достикения оптимальности ол, нклкмаюций в себя новую технологию поиска решений, созданную информационнув оазу по устройствам игрегатной базы, комплект программных средств и банк лучших параметрических решений на уровне каналов генерирования. 1акой подход позволяет сократить длительность

проектирования ЭЭК примерно на 6 мес. и обеспечить возможность оперативного принятия решений по рациональным компромиссным построениям ЛА.

Основные положения работы получили следующую практическую реализацию:

1. Разработанный методический подход использован в интересах проектируемого На ММЗ "Скорость" самолета для синтеза конкурентоспособных вариантов 33/, оценки вариантов и выбора лучшего варианта.

2. Разработанная машинная программа "Вычисление взлетной массы системы генерирования электрической энергии" и собранная база данных по ио-пользуемым электроэнергетическим устройствам включены в создаваемую на ММЗ "Скорость" систему автоматизированного проектирования JIA.

3. Для практического проектирования на ММЗ им.А.И.Микояна выпущен руководящий технический материал РШ "Методика определения эффективности систем генерирования электрической энергии по массо-знерге-тическим показателям", в которой использовано разработанное информационное обеспечение.

4. Выполненные исследования и полученные научные результаты позволили обосновать дйя самолотов разработки ММЗ им.А.И.Микояна:

- увеличение времени аварийного полета на 40t,

- сокращение трудозатрат на выполнение регламентных работ на 20 ччао,

- уменьшение мае;- а 50 + 60 яг (10£),

- ликвидацию в ctpyxrypax ЭЭК каноа 3 х 36 В 400 Гц.

5. По теме диссертации получены 9 авторских свидетельств на новые схемные и конструктивные решения.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Морозовский В.Т., Писанников B.C., Иващенко В.В, Сравнительная оценка структур электроэнергетических систем летательных аппаратов. Сб. "Эффективность и оптимизация систем и пр-тмссов гравданской авиации". Тезисы докладов. М. МИИГА. 1974г. с 89 - 90.

2. A.c. .673097 СССР, М.Кл2 Н 01 К 7/16 Система защиты аккумуляторная

батареи от разряда/Б.G.Пксанников, А.Ф.Громов, Г,А.С&кулин.-8с:ил. 3. A.c. 674613 СССР, М.Кл2 Н 02 Н 3/20 Устройство для защиты электроустановки от перенапряжений /■ Б,С.Писанников.-5с:ил. . 4. A.c. 702923 СССР, М.Кл2 Н 02 Р 9/10 Автономная система элекгро- ! снабжения / Б.С.Писанников, А.Ф.Громов.-5с;ил. !

5. A.c. 736254 СССР, М.Кл2 Н 02 Н 3/20 Устройство для защиты гене- ; ратора переменного тока дв.ухканальной системы электроснабкения самолета от коротких замыканий в распределительной сети / B.C. Писанников, li.C.XeHKMH, ¡З.В.Иваценко, Г.А.Сакулин.-Зс;ил.

6. A.c. 7Ь8355 СССР, М.Кл3 Н 02 Н 3/20 Устройство для защити автономной системы электроснабжения от перенапряжений / В.С.Писанников,

B,В.Иващенко, Г. А.Сакулин.-Зс:ил.

7. A.c. 758370 СССР, М.Кл3 Н 02 3/00 Стенд для и стланий автономной системы электроснабжения / B.C.Писанников.-Зсз:ил.

8. A.c. 8493;4 СССР, М.Кл3 Н 02 3/00 Автономная система энергоснабжения / Б.С.Писанников, А.Ф.Громов, ti.В.Иващенко, Г.А.Сакулин, -4с:ил.

• 9. A.c. 3547216 СССР, М.Кл3 ß 64 Д 15/12 Противообледенительное устройство самолетного винтовентилятора / Б.С.Писанников, С.И.Засып- ' кин, Б.Г.Тигов.-4с:ил. i

10. A.c. 1651728 СССР, М.Кл3 Н 02 Н 3/34 Устройство для контроля чередования фаз в трехфазной сети / Б.С.Писанников, М.С.Романеев,

C.И.Засьткин, В.М.Дьяков.-4а:ил.

Заказ i£Ui

Типография МЭИ, Крадюказармошач, 13,