Яровой Марк Олександрович. Проектування раціональних силових конструкцій багатостінкових крил малого подовження безпілотних літальних апаратів

brief description

Яровой Марк Олександрович. Проектування раціональних силових конструкцій багатостінкових крил малого подовження безпілотних літальних апаратів : Дис... канд. наук: 05.07.02 - 2007.

Яровой М.О. Проектування раціональних силових конструкцій багатостінкових крил малого подовження безпілотних літальних апаратів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.07.02 - проектування літальних апаратів. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАІ», Харків, 2006 р.
Дисертація присвячена розробці методики проектування багатостінкових крил малого подовження. Досліджено декілька математичних моделей задач, що виникають на різних стадіях проектування.
Вирішено задачу вибору зони кріплення крила до корпусу літального апарата. Для побудови алгоритму вибору жорсткісних параметрів елементів крила запропоновано концепцію, що дозволяє різко скоротити кількість трудомістких прямих розрахунків.
Вирішено задачі визначення напружено-деформованого стану і оцінки стійкості трапецієподібної панелі змінної товщини.
Розроблені алгоритми і методики, а також їх програмна реалізація дозволяють синтезувати раціональну силову конструкцію багатостінкового крила з урахуванням повної системи обмежень.

Відповідно до поставленої мети в дисертації отримані такі наукові та практичні результати.
1. Вирішено задачу пошуку раціональної зони розташування контурного вузла стикування моноблокового крила з корпусом ЛА. Вперше рішення одержано в постановці математичного програмування, що, на відміну від існуючих підходів, дозволяє знайти глобальний оптимум. Показано, що довжину вузла кріплення більш ніж 40% від бортової хорди робити недоцільно, а його положення значною мірою залежить від стрілоподібності крила.
2. На основі запропонованої концепції побудови оптимізаційних алгоритмів, що полягає в лінійній апроксимації залежності напружень від жорсткісних параметрів панелей крила і дозволяє істотно (до 25 разів і більше) зменшити кількість трудомістких прямих розрахунків у порівнянні з традиційним підходом, синтезовано алгоритм пошуку раціональної топології й розподілу жорсткісних параметрів багатостінкового крила малого подовження. Перевірний розрахунок спроектованої конструкції крила за кінцево-елементною програмою типу Cosmos показав високу точність моделей, що використовуються (запас міцності склав 1,1). Використання крил із змінною по розмаху товщиною обшивки може забезпечити виграш по масі до 40% в порівнянні з обшивкою постійної товщини.
3. Вперше аналітично вирішено задачу врахування обмеження на стійкість трапецієподібної пластини змінної товщини в оптимізаційних алгоритмах. Проведені числові дослідження показали, що неврахування трапецієподібності панелі може призвести до похибки в оцінці стійкості в два рази, а неврахування змінності товщини - в п’ять разів.
4. Розроблено уточнену методику визначення маси крила, що дозволяє вже на етапі технічної пропозиції врахувати обмеження по міцності, стійкості і конструктивно-технологічні.
5. Основні результати досліджень, проведених в дисертації, впроваджені й використовуються на АНТК «Антонов» і ДП «ДержККБ «Луч», що дозволило на цих підприємствах вирішити ряд практичних задач, пов'язаних з проектуванням крил. Результати, одержані в дисертації, впроваджені також у навчальний процес Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ».