автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Повышение технологичности конструкции панели крыла самолета на ранней стадии проектирования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

Зуев Алексей Владимирович

Повышение технологичности конструкции панели крыла самолета на ранней стадии проектирования.

Специальность 05.07.04 Технология производства летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата Технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московском государственном авиационном институте.

Научный руководитель - д.ф.-м.н., доц. Коровайцев А.В.

Официальные оппоненты - д.т.н., проф. Молодцов Г.А.,

к.т.н., Лауль A.A.

Ведущая организация - Ракетно-космическая корпорация "Энергия"

Защита состоится "_"_ 1997 г. в_час

на заседании диссертационного Совета Д 053.18.03 при Московском государственном авиационном институте по адресу: 125871, Москва, ГСП, Волоколамское шоссе, дом 4, МАИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.

Автореферат разослан "_" января 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д 053.18.03 при МАИ

Ю.Ю. Комаров

Общая характеристика работы.

Актуальность. Одним из главных направлений развития авиационной промышленности в 80-90г.г. является сокращение сроков проектирования и улучшения качества авиатехники. Одним из способов достижения последнего видится всесторонний анализ различных вариантов элементов конструкции на стадии проектирования с целью выбора из ряда альтернативных вариантов наиболее рационального. Качество силовых элементов планера самолета определяется прежде всего технологичностью при условии безусловного соблюдения требований технического задания в отношении массы элемента и требований аэродинамики, конструктивности, прочности, устойчивости, живучести и др.

Приходится констатировать, что в настоящее время вопросы совместного решения основных задач проектирования - задач технологичности и прочности, а также экономического обоснования оптимальности выбранного конструкторского решения не рассмотрены в требуемых объемах, хотя указанная проблема поднимается во многих исследованиях и публикациях, авторы которых справедливо считают ее одной из важнейших.

Как следствие этого, конструкция планера некоторых отечественных самолетов обладает низкой технологичностью, что неприемлемо для серийного производства. Данный вопрос заслуживает особого внимания, поскольку в условиях новых рыночных взаимоотношений появилась потребность в создании высокотехнологичных конструкций, т.е. конструкций, обеспечивающих требуемый уровень прочностных, аэродинамических и др. характеристик при минимальных затратах на производство.

Представленная диссертация посвящена решению отмеченной проблемы применительно к подкрепленным стрингерным и гофровым панелям которые широко используются в конструкции планера самолета, корпуса ракеты, являясь одним из основных несущих элементов. Попутно рассматриваются панели из многослойного композиционного материала и сотовые трехслойные панели, которые также имеют весьма широкую область применения.

Важно отметить, что практическая потребность в программных средствах для проведения комплексного

автоматизированного проектирования, во время которого вопросы технологичности, прочности и конструктивного исполнения решались бы совместно вызвана прежде всего целесообразностью их использования на ранних стадиях проектно-конструкторских работ, стоимость которых не столь значительна (на порядок ниже стоимости изделия), но значимость принимаемых на них решений чрезвычайно высока.

Наибольшие концептуальные трудности при создании такого программного обеспечения возникают при попытках учета производственной и эксплуатационной технологичности, а наибольшие технические трудности связаны с вопросами создания расчетных блоков оптимизации конструкции и прочностного анализа. Их наличие в составе конструкторских САПР обеспечило бы • проведение многовариантного альтернативного

проектирования на основании анализа различных типов стрингерного подкрепления, марок конструкционных материалов, схем укладки монослоев в многослойном композиционном материале и др., а также проведение оптимизации по массе.

Вследствие вышеизложенных причин, поставленная в диссертации задача создания программного обеспечения, предназначенного для '"совместного решения проблем технологичности, и прочности в оптимальном проектировании панельных конструкций является актуальной, а ее решение может помочь созданию конкурентоспособной авиатехники.

Целью работы является разработка комплексной методики повышения технологичности панелей крыла самолета путем создания специализированного

программного обеспечения для проектирования панельных конструкций из условий прочности и устойчивости с учетом технологических факторов. Проводимые исследования направлены на решение конкретных производственных задач и призваны:

1. повысить качество и снизить себестоимость проектируемых элементов планера самолета типа панель за счет мпоговариаптного анализа, комплексного подхода к вопросу проектирования;

-£- -

2. сократить сроки проведения проектно-конструкторскнх работ за счет организации автоматизированного целенаправленного поиска проектно-конструкторского решения и использования элементов банков данных по технологии производства подкрепленных стрингерных панелей, панелей из многослойного композиционного материала и сотовых трехслойных металлических панелей различных конструктивно-технологических вариантов панелей.

Методика выполнения работ состоит в использовании:

1. элементов теории выбора и принятия решения при формировании подходов к решению задачи учета технологических факторов при проектировании.

2. Метода декомпозиции при разработке набора частных критериев эффективного для решения задачи оценки производственной технологичности.

3. Подходов, сформированных в рамках теории оптимального проектирования и используемых применительно к проектированию панельных конструкций минимального веса, работающих в конструкции в условиях комбинированного нагружения, включая температурное.

4. Дискретного подхода при организации оптимизационных процедур, обеспечивающих требуемую эффективность и надежность при поиске оптимального решения.

5. Решений задачи прочности и устойчивости для стрингерных и гофрированных металлических панелей, трехслойных металлических панелей, а также прочности и устойчивости сжато-растянутых панелей из многослойного композиционного материала.

6. Результатов, полученных при изучении особенностей поведения человека при решении задач выбора (принятия решения) в многокритериальной постановке.

Научная новизна состоит в:

1. Новом подходе к решению проблем технологичности и прочности в оптимальном проектировании элементов летательного аппарата, состоящим в использовании в комплексном единстве алгоритмов, методов и программ решения задач технологичности и прочности.

2. Разработке на основе теории принятия решений модели оценки производственной технологичности сборной конструкции типа панель.

3. Реализации в виде прикладного программного обеспечения алгоритмов анализа прочности и устойчивости панельных конструкций (стрингерных металлических, гофрированных металлических в условия неравномерного нестационарного прогрева, панелей из многослойного композиционного материала и сотовых панелей), работающих в диалоговом режиме по специально разработанной схеме.

4. Разработке и программной реализации усовершенствованных оптимизационных процедур.

5. Проведении многочисленных параметрических исследований в напрпавлении создания оптимальных в весовом отношении панелей, спроектированных из условий технологичности, прочности, устойчивости.

Достоверность проведенных исследований основывается на достоверности исходных научных посылок и подтверждается хорошим совпадением результатов анализа со статистикой по экспериментальным данным, а также полным совпадением выводов по результатам проведенных параметрических исследований с результатами, полученными другими авторами.

Практическую_ценность работы составляют

эффективные расчетные методики, реализованные в виде прикладного программного обеспечения, позволяющие получать достоверные данные о технологичности (себестоимости производства) и прочности (критических нагрузках и запасах прочности и устойчивости) панельных конструкций, а также отдельные выводы по результатам проведенных параметрических исследований, которые указывают на принципиальную необходимость учета технологических факторов как равноправных при проектировании, одновременно представляя информацию о путях достижения этого. В частности, практическую ценность имеют:

1. использование результатов исследования в практике конструирования в виде элемента автоматизированной подсистемы конструирования "Панель крыла", в функции

которой входит информационная поддержка конструктора в ходе выполнения им прочностного анализа и весовой оптимизации, минимизации уровня производственных затрат для основных типов панелей, использующихся в конструкции планера современных летательных аппаратов (стрингерных и гофрированных металлических, сотовых и панелей из композиционных материалов, работающих в условиях комбинированного нагружения и нестационарного неравномерного прогрева).

2. Оценка производственной технологичности стрингерной металлической панельной конструкции.

3, Результаты многочисленных параметрических оптимизационных исследований, в том числе оценка влияния размеров, схемы установки и конфигурации поперечного сечения стрингерного набора, а также схемы расстановки нервюрного набора на технологичность, прочность, устойчивость и суммарную весовую оптимальность верхней панели и нервюрного набора крыла.

Апробация_работы. Основные положения

диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1. Второй научно-технической конференции молодых специалистов ММЗ "Опыт" им. Туполева по прочности самолетов "Ту", Москва, май 1987г.

2. Четвертой научно-технической конференции молодых специалистов ММЗ "Опыт" им. Туполева по прочности самолетов "Ту", Москва, май 1989г.

3. Второй научно-технической конференции молодых ученых и специалистов НИИАС, Москва, 19-20 апреля 1989г.

4. Второй общезаводской научно-технической конференции молодых специалистов ММЗ "Опыт" им. Туполева, Москва, октябрь 1989г.

5. Семинары кафедры "Сопротивление материалов" МАИ под руководством А.Г. Горшкова, Москва, 21 декабря 1995, апрель 1996.

6. Семинар кафедры 104 МАИ под руководством Б.В. Бойцова, Москва, май 1996.

Публикации и внедрения. Число опубликованных работ по теме диссертации - 8, комплекс программ "Панель" введен в пробную эксплуатацию на АНТК им. Туполева (см.

Приложение 1 к диссертации - "Акт о вводе в пробную эксплуатацию программного комплекса "Панель" на АНТК им. Туполева" от 30.12.88г.).

Структура и объем диссертации. Основное содержание диссертационной работы изложено на 183 страницах машинописного текста, иллюстрировано таблицами и рисунками на 41 страницах и состоит из Введения, четырех глав, Заключения, Приложения и списка литературы из 174 наименований.

На защиту выносятся:

. 1. Создание и реализация комплексного подхода при проектировании несущей панельной конструкции минимального веса с учетом факторов технологичности (себестоимость поизводства), который обеспечивает выявление рационального проектно-конструкторского решения на основе многокритериального выбора и сокращение сроков проектирования.

2. Разработка и программная реализация алгоритмов проектирования (оценка производственной технологичности, расчеты на прочность, устойчивость, оптимизация по массе) панельных конструкций, работающих в условиях сложного температурно-силового нагружения, включая и нестационарное.

3. Методика повышения быстродействия автоматизированного проектирования на базе создания гибких быстрых алгоритмов, формализации процедур поиска и принятия решения.

Содержание работы.

Работа состоит из Введения, четырех глав и Заключения.

Во введении дается обоснование актуальности и практического значения работы. Дан анализ современного состояния проблемы, подчеркивается важность совершенствования не только методик прочностного анализа и процедур оптимизации, но и сбалансированного учета конфликтных требований (прочность - масса технологичность - возможность конструктивного

— у —

исполнения) при проектировании, т.е. комплексный подход к вопросам проектирования, за счет которого достигается рациональность (комплексная оптимальность) конструкции. Приводится описание структуры работы и ее краткое содержание по главам. Показана практическая значимость и перспективность работы.

В первой главе проанализированы конструктивно-технологические особенности различных типов панелей. Выделены основные этапы существующих технологических процессов изготовления типовых панелей. Отмечены достоинства и недостатки различных методов изготовления. Выполненный анализ используется для выявления основных операций процессов изготовления панелей а также путей решения проблем повышения технологичности панелей. При этом выделены три основные группы взаимосвязанных факторов, оказывающих наибольшее влияние на технологичность. На основе анализа производственных факторов отмечается конфликтность путей повышения технологичности, что делает актуальным комплексный подход. Обосновывается выбранный в диссертации путь решения проблемы повышения технологичности панелей и избранный дополнительный технологический критерий сравнения различных вариантов конструкций. Рассмотрены различные факторы, определяющие рациональность конструкции и связанные с производственной технологичностью, прочностью и массой конструкции. Обосновывается важность каждого из факторов в итерактивном цикле проектирования. Детально рассматривается процесс оптимизации силовых конструкций с учетом ряда ограничений. При этом выделен ряд проблем. Одной из главных считается проблема сокращения времени процедуры поиска оптимума. В качестве путей решения проблемы учета различных, порой противоречивых, факторов при проектировании панелей предлагается многокритериальный подход с последующей разработкой многокритериальной модели оценки рационального варианта конструкции.

Анализ трудоемкости различных расчетов при проектировании панелей показывает, что наиболее трудоемкими в цикле проектирования являются расчеты на прочность, жесткость и устойчивость. В первой ¡лаие

-го-

диссертации выполнен анализ инженерных методов расчета при проектировании конструкции панелей. Отмечается недостаточный анализ изгибно-крутильной формы потери устойчивости и необходимость доработки методов расчета. Наряду с методами расчета стрингерных металлических панелей проанализированы методики расчета панелей из композиционный материалов, трехслойных сотовых металлический панелей. Б обзоре существующих работ применительно к сверх- и гиперзвуковым самолетам рассмотрены и задачи термопрочности панелей. На основании обзора применительно к особенностям задач рационального проектирования с учетом технологических факторов выделена актуальность доработки аналитических методов расчета и расширения области их применения в комплексных расчетах панельных конструкций.

В первой главе рассмотрены методы повышения эффективности расчетных и проектировочных работ при рациональном проектировании несущих элементов конструкций Отмечается необходимость доработок систем принятия решения с использованием ЭВМ, особенно при учете технологичности конструкций. Сформулированы основные задачи повышения эффективности проектных решений, среди которых ключевое место занимает задача учета технологичности.

В заключении первой главы поставлены задачи исследований диссертационной работы и обосновано выбранное направление работ.

Вторая глава диссертации посвящена решению проблем технологичности и прочности при проектировании панелей крыла самолета. При этом используется комплексный многокритериальный подход к решению взаимосвязанных проблем проектирования. Подробный анализ особенностей принятия решений при таком подходе позволил впервые при проектировании панелей крыла отказаться от последовательного пути решения проблем и интуитивности. Последующие исследования второй главы используют только количественный подход к принятию проектных решений и комплексность при решении противоречивых проблем технологичности, прочности и устойчивости.

Новым элементом исследований второй главы является разработка многокритериальной модели учета технологических факторов при проектировании панелей

- -

крыла. Предлагается учитывать требования технологии не только в виде жестких ограничений, но и в виде критериев, измеряемых количественно. Для создания критериальной структуры использована процедура- декомпозиции обобщающей цели, опирающаяся на детерминированный анализ технологичности отдельных этапов производственного процесса. Для панелей крыла большого удлинения набор критериев эффективности сведен к трем независимым критериям, агрегированных в обобщенный критерий эффективности. Для измерения всех критериев используется числовые характеристики. В главе обоснован выбор в качестве меры технологической эффективности стоимости, что позволило решить • проблему вида критериально-целевой структуры, выбора метода и шкалы измерений критерия качества, определения значений коэффициентов относительной важности частных критериев в обобщенном критерии качества, обеспечения ортогональности частных критериев эффективности. При этом изначально факторы неопределенности и риска не учитываются. Существенное внимание в главе уделено особенностям расчета стрингерных металлических, сотовых трехслойных металлических панелей и панелей из композиционного материала. Расчетная модель стрингерной панели строится путем вычленения из общего набора отдельного стрингера с присоединенной обшивкой. При анализе устойчивости рассмариваются две возможные формы потери устойчивости - местная отдельных тонкостенных элементов и общая (как симметричная, так и несимметричная). Общая форма потери устойчивости при этом рассматривается как сложный вид изгибно-крутильной деформации. Проведено упрощение дифференциальных уравнений устойчивости для случая отсутствия деформаций в боковом направлении и близости центра жесткости сечения к точке крепления стрингера к обшивке. При этом простейшие из использованных при исследовании главы уравнения имеют вид:

Е1хУ" + сА(У"-Хоф") + КуУ = О, Е1у/ср" - (СТк-г'аА)(р" - аАХоУ" + Куср = О

где Е1х, в1к - жесткости при изгибе и кручении, Е1\у - !

секториальпая жесткость, V - перемещение центра изгиба, ср |

]

—

- угол поворота сечения, а - критические напряжения общей формы потери" устойчивости, А - площадь поперечного сечения, Хо - координата центра тяжести сечения, г - радиус инерции сечения, Ку - жесткость обшивки на изгиб.

Упруго-пластические деформации при анализе потери устойчивости учитываются путем интерполирования диаграмм устойчивости. Исчерпание несущей способности панелей оценивается по комплексному критерию с учетом ранее вычисленных значений критических напряжений общей и местной .потери устойчивости.

Панели из композиционных материалов, рассмотренные в главе, считаются составленными из различно ориентированных однонаправленных слоев с ортотропными свойствами. Подробно рассмотрены прочностные свойства композиционного материала при одновременном действии нормальных и сдвигающих усилий, а также представлен расчет жесткостных характеристик пакета. Для проведения расчетов в ходе решения диссертационной задачи рассмотрены наиболее типичные виды нагружения: равномерное осевой сжатие, чистый сдвиг и совместное действие сжатия и сдвига.

Для расчета на прочность и устойчивость панелей, связанными с новыми конструкторскими решениями в области гперзвуковой авиации, разработан итерационный алгоритм, позволяющий найти внутренние силовые факторы в конструкции крыла, провести поверочный расчет панели на прочность и устойчивость, оптимизацию сечения панели по массе, расчет поля температур на внешней поверхности планера и термических напряжений по высоте сечения. При расчете термической составляющей напряжений используется решение плоской задачи теплопроводности методом элементарных тепловых баллансов по неявной конечно-разностной схеме. Решающее уравнение выглядит следующим образом:

и-51-а -рь ел - №) / Ах = да + ой +

1= Л.И, п=0,1,2,..,

где Ат - шаг расчета по времени; п - номер шага; 11,81, р1, (л/П - длины, толщины, плотности, удельные теплоемкости и температуры элементов; (¡)1а, С}л1 -

- уз-

тепловые потоки, подводимые к элементу за счет теплопроводности, конвекции и лучистого обмена.

Во второй главе наиболее важное место занимает алгоритм совместного решения задач прочности и технологичности. Основная проблема состоит в создании такой количественной модели учета факторов технологичности, которая по точности была бы сопоставима с с точностью прочностного анализа. Для. ее решения процесс проектирования рассматривается как многоэтапный и итерационный. На первом этапе с помощью конечно-элементных систем рассматриваются вопросы прочностного анализа панели при условии действия на нее аэродинамических, массовых и сосредоточенных нагрузок. На втором этапе на основе решения статической задачи устойчивости в упруго-пластической постановке проводится подбор основных параметров сечения панели, обеспечивающих минимальную массу панели. На третьем этапе проводится оценка производственной технологичности на основе разработанной модели. В заключение выбирается текущее приближение к рациональному проектно-конструкторскому решению на основании обобщенного критерия эффективности. Новые элементы главы 2 связаны с решением научно-технической задачи разработки методики и алгоритма совместного решения проблем технологичности и прочности, ориентированных на использование при рациональном проектировании элементов конструкции типа панель в комплексной постановке.

В третьей главе диссертации изложены результаты работ и исследований по созданию средств принятия решений при проектировании элементов конструкций планера самолета. Часть результатов этой главы имеет большую значимость, чем это необходимо для повышения технологичности панелей крыла, что связано с развитием общих подходов, ориентированных на использование ЭВМ. Основные результаты связаны с количественной оценкой производственной технологичности панелей крыла. При этом используется стоимостная оценка технологичности с привлечением нормативных данных авиапромышленности. Предлагается использовать усеченный набор критериев оценки технологичности, который учитывает накладные расходы на полуфабрикаты, затраты на механообработку, сборку, герметизацию, формообразование. Наибольшая

трудоемкость той части исследований, что представлена в данной главе, связана с программной реализацией методик расчета различных панелей на прочность и устойчивость. Новые элементы этих разработок в диссертации связаны с возможностью многовариантного анализа различных конструктивно-технологических решений, их

использованием как в процедурах прямого счета, так и оптимизации, а также интеграцией их с другими программными средствами, используемыми в практике проектирования. Для различных типов панелей представлены алгоритмы программ расчета, структуризация исходных данных и результатов расчета. Важным моментом является направленность представленных в данной главе работ на интегрируемость с известными мощными расчетными комплексами программ при основном акценте на решение проблемы повышения технологичности конструкции панели уже на ранних стадиях проектирования. Такая постановка открывает возможность минимизации расходов по доработке ранее отмеченных комплексов в направлении как можно более раннего учета факторов технологичности при проектировании элементов авиационных конструкций. Соответствующие результаты внедрены в отраслевой фонд алгоритмов и программ.

Важнейшим элементом рационального проектирования панельных конструкций минимального веса является использование оптимизационных процедур. В главе 3 обоснован выбор примененного в работе метода дискретной оптимизации. Новым элементом работы в этом направлении является достижение конкурентоспособности данного метода по сравнению с известными методами поиска оптимального решения, которые оказались неэффективными при решении поставленных в диссертации задач. Для достижения этого использован прием автоматического многоступенчатого сужения области допустимых значений вокруг найденного на предыдущей итерации локального оптимума, процедура отбора вариантов для сравнения, которая использует для этого, в первую очередь, наименее трудоемкие вычислительные процедуры, а также прием перевода части варьируемых параметров в условноварьирусмые. Достигнутое при этом снижение трудоемкости оптимизационных процедур позволило при работе па ЭВМ в режиме текущего времени расширить круг решаемых задачи наряду с

повышением технологичности панелей крыла и рассмотреть задачу совместной оптимизации верхней панели крыла и шага расстановки нервюрного набора по размаху крыла. Особое внимание при проведении этих работ уделено строгости математической постановки, с учетом того, что нервюры в большинстве случаев выполняются конструктивно.

Для расширения прикладной значимости исследований диссертации и их внедрения в главе 3 проанализированы проблемы адаптации создаваемого программного обеспечения к требованиям пользователя. Новым элементом работ этого направления является попытка построения специального интерфейса для принятия решения за пультом ЭВМ в условиях целенаправленности и логической упорядоченности действий проектировщика, комфортности в работе. Предложен унифицированный кадр принятия решения и процедуры диалогового взаимодействия оператора-конструктора и ЭВМ. На основании этих данных разработана ориентировочная основа действий конструктора для достижения необходимого уровня технологичности панелей крыла уже на ранней стадии проектирования.

В последней, четвертой главе диссертации, на конкретных примерах решаются задачи повышения технологичности различных типов панелей. Разработанная в диссертации методика позволила впервые на ранней стадии проектирования дать рекомендации по повышению технологичности панелей в комплексе совместного решения проблем минизации массы, почности, устойчивости и технологичности. В первой из решенных задач была проанализирована конструкция верхней панели крыла пассажирского среднемагистрального самолета традиционной схемы, использованные при этом конструктивно-технологические решения. По разработанным в диссертации методикам проведена оценка производственной технологичности данной конструкции, выявлены конкретные причины низкой технологичности, связанные с повышенной материалоемкостью. На последующем этапе решения задачи был предложен и рассчитан на прочность, устойчивость и технологичность ряд прооптимизированных по массе альтернативных вариантов с различным значением коэффициента использования материала (до 85%, для сравнения - этот же показатель у базового варианта

составляет всего 15%). При этом предложенные варианты были практически эквивалентны базовому по прочностным и массовым показателям. Проведенные многочисленные параметрические исследования панельных конструкций, спроектированных из условий устойчивости, выявили пологий характер изменения функции массы панели, что послужило основанием для возможности совместного решения проблем прочности и технологичности. Таким образом, преимущества созданного комплекса программ выразились не только в возможности оценки совершенстве конструкции как в комплексном смысле, так и по отдельным критериям, но также и в возможности получать новые выводы.

Вторая из решенных в диссертации задач связана с проектированием технологичных верхних и нижних панелей крыла перспективного гиперзвукового летательного аппарата. Принципиальное отличие данной задачи от предыдущей связано с отсутствием данным по базовому варианту, а также упрощенной постановкой задачи минимизации технологических затрат на производство. Последнее обусловленно преждевременностью постановки задачи о серийном производстве такого самолета. Для вышеотмеченных панелей было выполнено комплексное проектирование, включающее весовой, прочностной анализ, оценку технологичности и оптимизацию проектных параметров по массе. Новым элементом явился учет нетрадиционных условий эксплуатации самолета, связанных со значительным нестационарным и неравномерным прогревом элементов панели на режиме разгона. Показана необходимость учета термических напряжений в совокупности с учетом влияния внешнего температурного воздействия на механические характеристики используемого конструкционного материала. Необходимо отметить существенно большую трудоемкость решения такой, что связано, например, с некорректностью использования, поэтому, балочной теории при расчете внутренних силовых факторов в крыльевых панелях и необходимостью использования в данном случае конечно-элементных моделей, а также необходимостью применять более сложные теории и методы решения (метод тепловых балансов в решении плоской задачи теплопроводности).

коэффициент использования материала:

1. Зависимость производственных расходов от коэффициента шьзовання материала (КИМ). Потенциальный экономический эффект пиемия значения КИМ: "А" - для стрингерного набора верхней панели он-бака крыла самолета Ту-204, "Б" - то же для самолета Ту-334. чечание: величины затрат приведены в масштабе пен 1987г.

В Заключении приведен перечень выполненных исследований и сделаны выводы. Отмечены основные результаты работы, которыми являются:

1. Модель оценки производственной технологичности, основанная на сравнении различных вариантов изготовления типовой конструкции типа "панель" по себестоимости.

2. Программный комплекс "Панель" для технологического, прочностного анализа и весовой оптимизации панельных конструкций, который позволяет вести многовариантное альтернативное оптимальное проектирование (различные типы стрингерного подкрепления, конструкционных материалов, различные варианты схем укладки и числа монослоев в многослойном композиционном материале, и др.).

3. Результаты проведенных многочисленных параметрических исследований, позволившие сделать ряд практических выводов о степени влияния основных конструктивно-технолошческих параметров панели (размеров поперечного сечения стрингеров и обшивки, схемы установки стрингерного и нервюрного набора), конфигурации поперечного сечения стрингерного подкрепления и марки конструкционных материалов на массу панели.

4. Результаты решения практических задач, связанных с проектированием верхней панели крыла большого удлинения среднемагистрального самолета традиционной схемы, а также верхней и нижней панели крыла перспективного гиперзвукового летательного аппарата.

На основании полученных результатов сделаны выводы в отношении способа учета факторов производственной технологичности, влияния набора критериев оценки на результат проектирования.

Основными из них являются:

1. Учет аспектов технологичности при оптимизации конструкции по массе переводит исходную оптимизационную задачу из разряда однокритериальных в многокритериальную, для решения которой требуется специальное обоснование.

2. Наиболее приемлемой формой оценки производственной технологичности является количественная. Анализировать данное понятие удобно с использованием

критериальной иерархической структуры, построенном на принципе декомпозиции обобщающей цели.

3. Результаты параметрической весовой оптимизации существенно зависят от набора критериев оценки, вследствие чего их выбору должно уделяться особое внимание.

Здесь же отмечается место представленной диссертации среди работ, посвященных созданию конструкторских САПР, призванных обеспечить комплексную автоматизацию проектирования элементов конструкции планера самолета. Подчеркивается, что целью исследования было не дальнейшее уточнение уже существующих расчетных методик, а получение решения для еще нерешенных задач. Обосновывается перспективность выбранного направления, намечаются пути дальнейшего развития положений работы и очерчивается область возможного использования полученных результатов.

Основные результаты и выводы.

Основные положения и результаты работы опубликованы в следующих работах:

1. Зуев A.B., Коровайцев A.B. К вопросу учета факторов технологичности стрингерной панельной конструкции на стадии проектирования. // Статика и динамика структурно-неоднородных конструкций - М.: МАТИ им. Циолковского -1994.

2. Зуев A.B., Коровайцев A.B. О влиянии набора критериев оценки на примере результатов оптимизации верхней панели кессон-бака крыла самолета большого удлинения // Проблемы математики в физико-технических и экономических задачах: Междуведомственный сборник - М.: Изд. МФТИ - 1993.

3. Зуев A.B. Автоматизация проектирования панелей на долговечность // Информационный сборник прикладных программ по аэромеханике самолета, вып. б, ном. 324-И. -М.: Изд. отдел ЦАГИ. - 1987.

4. Зуев A.B. Автоматизация проектирования сотовых панелей // Информационный сборник прикладных программ по аэромеханике самолета, вып. 6, ном. 323-И. - М.: Изд. отдел ЦАГИ. - 1987.

5. Зуев A.B. Автоматизация проектирования стрингерной панели // М.: Деп. в ВИНИТИ, УДК 629.735.33.023, ном. гос. У40455, инв. 66044, Г8203 - 1987.

6. Зуев A.B. Автоматизация проектирования стрингерных гофрированных панелей И Информационный сборник прикладных программ по аэромеханике самолета, выл. 6, ном. 320-И. - М.: Изд. отдел ЦАГИ. - 1987.

7. Зуев A.B. Автоматизация проектирования стрингерных панелей летательных аппаратов // Информационный сборник прикладных программ по аэромеханике самолета, вып. 6, ном. 321-И. - М.: Изд. отдел ЦАГИ. - 1987.

8. Горбатовский A.A., Зуев A.B. Поля температур, возникающие в валках прокатных станов при закалке их с помощью подвижного индуктора // 3-я Всесоюзная конференция по расчетам на прочность металлургических машин, тезисы докладов, ч.2 - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш - 1985. - с.66-67.