Компоновка и центровка самолета

Задачи компоновки, ее связь с синтезом схемы и составляющие процесса компоновки. Под синтезом схемы понимается последовательность действий, направленных на определение числа, типов и взаимного расположения функциональных агрегатов самолета, в существенной мере влияющих на его внешнюю (аэродинамическую) конфигурацию и определяющих, таким образом, его облик.

Под компоновкой (как процессом) подразумевается последовательность действий, целью которых является уточнение внешней конфигурации ЛА, размещение функциональных элементов внутри этой конфигурации, минимизация размеров конфигурации самолета с целью достижения минимальной его массы, центровка и др.

Компоновка самолета и синтез его схемы относятся к этапу структурного проектирования, целью которого является определение в самом общем виде схемы (структуры) ЛА, т.е. выявление количества, типов и взаимосвязей (в том числе и взаимного расположения) составляющих функциональных элементов.

Объектами структурного проектирования являются дискретные элементы, а методами решения задач на данной стадии, как правило, являются методы дискретной математики: аппарат комбинаторики, теория графов, теория матриц и др.

К этапу синтеза схемы самолета (выбору схемы, порождению схемы) относятся:
- разработка принципов размещения целевой нагрузки и экипажа;
- определение состава и взаимного размещения элементов системы несущих и стабилизирующих поверхностей (крыла, ГО, ВО), т.е. определение балансировочной схемы самолета;

- определение типа, числа и положения двигателей относительно планера самолета; выбор схемы шасси;
- разработка особых мероприятий, позволяющих выполнить специальные требования технического задания, например, малое значение эффективной поверхности радиоотражения (ЭПР).

Большинство из перечисленных операций являются типичными для структурного синтеза. Этот этап проектирования выполняется на основании рекомендаций, данных в специальной литературе, и к началу этапа компоновки должен быть уже в основном выполнен и оформлен в виде предварительного эскиза общего вида самолета (рис. 2.5.1).

Рис. 2.5.1. Эскиз общего вида самолета, полученный в результате синтеза схемы

К этапу компоновки самолета (компонованию) относятся:
- размещение функциональных элементов (целевой нагрузки, экипажа, оборудования, топлива) внутри заданной аэродинамической конфигурации, а также контроль осуществимости выполнения самолета в рамках ранее выбранной схемы;

- процесс минимизации размеров (объема) принятой аэродинамической конфигурации для достижения наиболее плотной компоновки и снижения массы проектируемого самолета;

- уточнение отдельных геометрических параметров принятой аэродинамической конфигурации, в частности, корректировка положения некоторых агрегатов с целью обеспечения наиболее плотной компоновки;

- расчет геометрических и весовых характеристик сформированных вариантов компоновки самолета, определение их центра масс (центровка), а также предоставление необходимой информации для оценки вариантов в блоках анализа эффективности проекта.

Этап компоновки самолета завершается конкретным физическим обликом (образом): размерами, массами, ЭПР и другими характеристиками.

Присутствие физического образа самолета на всех последующих этапах проектирования является необходимым условием корректного определения его аэродинамических и эксплуатационных свойств.

Этапы синтеза схемы и компоновки тесно взаимосвязаны. Например, на этапе синтеза схемы определяются только принципы размещения целевой нагрузки (на пилонах снаружи или, наоборот, во внутреннем отсеке фюзеляжа), но конкретное ее положение находится только при компоновке.

Положение двигателя или воздухозаборника относительно других элементов конфигурации в общем виде задается на этапе синтеза схемы, а окончательно определяется только на этапе компоновки. Тесная взаимосвязь этих этапов иногда обусловливает стремление рассматривать их как единый этап — синтез компоновочной схемы.

Существенно различные функции этих этапов требуют в методическом плане отдельного их рассмотрения. При этом этап синтеза схемы безусловно является первичным (задающим) по отношению к этапу компоновки, но в то же время схема самолета не может быть окончательно принята, пока не будет конкретно исследована (реализована) на этапе компоновки.

Компоновка представляет собой совокупность трех взаимосвязанных процессов: аэродинамической, объемно-весовой и конструктивно-силовой компоновок, которые выполняются параллельно, как правило, с использованием ЭВМ.