1.3. Математическое моделирование и типы проектных моделей

Соответственно на основе методологии системного проектирования нет смысла стараться разработать универсальную модель проектирования вертолета, которая охватывает все типы задач, связанных с разработкой проекта. Типы моделей, их полнота и достоверность зависят как от этапа разработки проекта, постановки задачи проектирования, так и от типа разрабатываемого вертолета.

При разработке проектных моделей используется блочный принцип моделирования. Суть его состоит в том, что отдельные группы связей, которые характеризуют геометрические, весовые, аэродинамические, экономические, компоновочные и другие свойства вертолета, объединяются в отдельные системы уравнений – блоки. Достоинствами такого подхода есть возможность параллельной разработки модели специалистами, компетентными в определенных областях, большая гибкость в построении расчетных моделей при различных постановках задачи проектирования, а также определенные преимущества программной реализации моделей для решения задач на ЭВМ.

Основными проектными моделями для вертолёта могут быть: геометрические модели, весовые модели, аэродинамические модели, модели силовой установки, динамическая модель, модели устойчивости и управляемости, модели прочности, модели компоновки и центровки, экономические модели.

Достаточно хорошо разработаны инженерные методы расчетов характеристик вертолета и оценок эффективности.

Менее изучены математические методы описания компоновки вертолета, особенно его внутренней компоновки. Это объясняется сложностями формализации учета очень большого количества факторов в процессе компоновки вертолета.

Для оценки вариантов проектно–конструкторских решений применяются различные показатели технико–экономического совершенства. Для их расчета используются эффективностные модели. Они позволяют рассчитывать показатели эффективности (весовой, топливной, экономической) вертолета (или его отдельных подсистем) в зависимости от его параметров. Так, экономические модели транспортного вертолета отражают связи между транспортной производительностью вертолета, определяемой уровнем его технического совершенства, и затратами на проектирование, изготовление и эксплуатацию вертолета.

Следует отметить, что для тяжёлых транспортных вертолётов основными проблемами остаются:

• передача большой мощности к несущему винту;

• выбор оптимальных параметров несущего винта с оптимизацией аэродинамической компоновки лопастей, позволяющей увеличить КПД несущего винта;

• выбор двигателей с огромной мощностью, но отличающихся молой удельной массой, низким удельным расходом топлива и низким уровнем шума;

• динамическая неустойчивость конструкции;

• увеличение приведенной транспортной производительности дальности и скорости полёта;

• повышение весовой отдачи;

• повышение безопасности, ресурса, упрощение техобслуживания;

• повышение уровня погрузочно-разгрузочных работ и надёжности вертолёта про проведении краново-монтажных работ;

• создание конструкций с широким использованием КМ.

Таким образом для вертолетов будут характерны следующие особенности развития вертолетостроения:

бóльшая скорость полета за счет уменьшения лобового сопротивления и создания высокоэффективных винтов, способных использовать большие мощности силовой установки на повышенной скорости;

увеличение относительной массы коммерческой нагрузки за счет совершенствования эффективности НВ на режиме висения и снижения массы пустого вертолета в результате применения новых конструкционных материалов;

снижение километровых расходов топлива за счет улучшения обтекаемости фюзеляжа и сокращения удельного расхода топлива двигателей;

более высокая эффективность выполнения полетных заданий, повышение живучести и надежности за счет внедрения конструкций из КМ;

снижение рабочей нагрузки на пилота за счет комплексного внедрения электронных систем;

уменьшение летного и технического персонала.