РОЗДІЛ 2 МЕТОДОЛОГІЯ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧНОГО ГЕОМЕТРИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ НА ПРИКЛАДІ ПРОЕКТУВАННЯ БАЗОВОЇ ГЕОМЕТРІЇ ЛІТАКА
Базовою геометрією літака (БГЛ) є еталона геометрична інформація на основі якої виконується розробка конструкторської та технологічної документації (креслень та комп'ютерних моделей). Від геометричних баз БГЛ (зовнішня або теоретична поверхня, базові лінії та поверхні конструктивно-силового набору, інші конструктивні та технологічні бази) відкладаються всі розміри при проектуванні літака та підготовці його дослідного та серійного виробництва.
2.1. Системний підхід - методологічна основа проектування базової геометрії літака
Системний підхід до моделювання базової геометрії літака застосовується при описі її як об'єкта проектування в САПР. Основними положеннями, що визначають реалізацію цього підходу, є:
- структурна декомпозиція БГЛ на складові елементи;
- математичний опис можливих проектних рішень;
- системне узагальнення можливих простих рішень по елементах базової геометрії літака.
Головною задачею геометричного моделювання частини літака є забезпечення оптимальної форми цієї частини. Однак з теорії проектування складних систем відомо, що система, яка складається з локально оптимальних частин, у загальному випадку не є оптимальною. З цього не випливає, що оптимізація лише частин не має рації. Оптимізація частин системи має сенс проводити якщо:
- оптимізація частин збігається з оптимізацією системи в цілому;
- параметри окремих частин системи незалежні;
- критерій оптимізації є єдиним для частин і системи в цілому або є частиною загального критерію оптимізації.
Наприклад, єдиним критерієм оптимізації для літака в цілому і його частин зокрема може бути одержання найменшої маси літака. Для фюзеляжу це забезпечується круговими поперечними перерізами, для крила й оперення використанням більш ефективних аеродинамічних профілів і т.д.
Проблеми геометричної оптимізації зовнішнього вигляду літака зручно й оперативно можуть бути вирішені за допомогою структурно-параметричних геометричних моделей (СПГМ), які дозволяють одержати відповіді на такі питання:
- вибір оптимальних величин геометричних параметрів;
- вибір оптимальної форми;
- вибір оптимальних зовнішніх поверхонь;
- вибір оптимальної конструктивно-силової схеми агрегату;
- забезпечення зручності і мінімальних витрат на експлуатаційне обслуговування даного агрегату;
- забезпечення зручного виконання необхідних нівелювально- регулювальних робіт.
Процес проектування, вцілому, може бути поданий, як послідовність ітераційних процедур вирішення наступних задач [33]:
- формування вимог;
- синтезу проектних рішень (ПР);
- аналізу ПР;
- оцінки ПР.
Зазначені вище задачі можна представити у вигляді проектних процедур моделювання базової геометрії літака. Проектною процедурою [40] називається формалізована задача проектування, виконання якої забезпечує одержання інформації, необхідної й достатньої для розгляду й визначення подальшого напрямку проектування.
Більш детальний опис цих процедур може бути представлений в такий спосіб.
Постановка загальної задачі проектування базової геометрії літака - на множині відомих проектних даних Y виділити підмножину даних
Y? ? Y,
що конкретизує вимоги, до результату моделювання базової геометрії й складу критеріїв його оцінки.
Синтез проектного рішення - на множині характеристик проектного рішення Х, що описує можливі ПР по базовій геометрії літака виділити підмножину Х? ? Х, яка розглядається як структурний синтез. Задавши вектор х? ? Х?, що описує ПР певного типу виходячи з обмежень
S(x) ? 0, де r = 1, ... , m (число обмежень)
і умов
max q(x), де p = 1, ... , l (число критеріїв оптимізації),
що виражають існуючі вимоги до об'єкта проектування, враховуючі прийняті критерії оцінки ПР.
Завдання х?? Х?? Х можна розглядати як параметричний синтез.
Розрахунок параметрів - для заданої множини характеристик проектного рішення Х, що відповідає ПР певного типу, визначити вектор х?? Х?? Х, при якому виконуються відомі обмеження S(x) ? 0 і умови max q(x). В окремому випадку, коли відсутня умова max q, проектування може виконуватися тільки по обмеженнях.
Аналіз ПР - для множини характеристик U об'єкта визначити вектор u(x) при відомому векторі характеристик проектного рішення х? Х, що описує конкретне ПР по об'єкту проектування.
Ухвалення рішення - з наявних множин проектних даних Y?, Х? і U відшукати ті, які необхідні для продовження проектування.
Оформлення результатів - задану множину відомих проектних даних Y?, Х? і U, що відповідають конкретному ПР по об'єкту проектування, перетворити в множину проектних даних Z, що задовольняють вимогам оформлення результатів. Конкретним видом оформлення результатів може бути як документування проектної інформації, так і оформлення завдань на проведення інших процесів проектування.
Визначення необхідної загальної задачі оптимального проектування літального апарату забезпечується самостійною складовою процесу проектування - керуванням проектною розробкою. У загальному випадку метою керування проектною розробкою є реалізація процесу проектування літального апарату з необхідною якістю й припустимим рівнем витрат часу, трудових і технічних ресурсів.
Однією з головних комплексних характеристик цього процесу є якість проектування, яка містить у собі дві складові:
- проектну інформацію;
- результати проектування.
Перша з них відображує не стільки методичну, скільки організаційну досконалість проектування. Її конкретним показником є ймовірність випадкових помилок, що попадають у проектну інформацію, призначену для використання в подальшому процесі проектування. Друга із цих складових визначається такими характеристиками як точність (або оптимальність) і вірогідність результатів проекту