Автореферат (Методика определения рационального облика коммерческого тяжелого рампового грузового самолета на этапе концептуального проектирования из условия его прибыльности)

На правах рукописиАрутюнов Артем Георгиевич«МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ОБЛИКАКОММЕРЧЕСКОГО ТЯЖЕЛОГО РАМПОВОГО ГРУЗОВОГО САМОЛЕТАНА ЭТАПЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗ УСЛОВИЯ ЕГОПРИБЫЛЬНОСТИ»Специальность 05.07.02«Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов»Автореферат диссертациина соискание ученой степени кандидата технических наукМосква 2017Работавыполненавфедеральномгосударственномбюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Московский авиационныйинститут (национальный исследовательский университет)».Научныйруководитель:Официальныеоппоненты:Ведущеепредприятие:Ендогур Аскольд Иванович – доктор технических наук,профессор, профессор кафедры №101 «Проектирование исертификация авиационной техники» федеральногогосударственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Московскийавиационный институт (национальный исследовательскийуниверситет)»Комаров Валерий Андреевич – доктор технических наук,профессор, заведующий кафедрой«Конструкцияипроектирование летательных аппаратов» федеральногогосударственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Самарскийнациональный исследовательский университет имениакадемика С.П.

Королева»Скворцов Евгений Борисович – кандидат техническихнаук, заместитель начальника НИО-10, НИК-УНП,федеральное государственное унитарное предприятие«Центральный аэрогидродинамический институт именипрофессора Н. Е. Жуковского»Акционерное общество «Гражданские самолѐтыСухого»Защита состоится «___» __________ 2017 г. в ____ часов на заседаниидиссертационного совета Д212.125.10 в федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Московский авиационныйинститут (национальный исследовательский университет)» по адресу: 125993,Россия, Москва, Волоколамское шоссе, д.4, главный административный корпус, залзаседаний ученого совета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московскийавиационныйинститут(национальныйисследовательскийуниверситет)» и на сайте http://mai.ru/events/defence.Автореферат разосланУченый секретарьДиссертационного совета Д212.125.10кандидат технических наук, доцент«___» __________ 2017 г.Денискина А.Р.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы.На рынке авиационных грузовых перевозок сформировались три обширныесферы применения транспортных самолетов (ТС):-перевозкигенеральныхгрузовсиспользованиемунифицированныхконтейнеров и поддонов;- перевозки нестандартных грузов, таких как колесная и гусеничная техника,промышленное оборудование, воздушный и водный транспорт и т.п.;- перевозки уникальных негабаритных грузов, таких как агрегаты воздушныхсудов, аэрокосмические грузы, крупногабаритные строительные конструкции и т.п.Объектомисследованиянастоящейдиссертационнойработыявляетсякоммерческий тяжелый рамповый грузовой самолет (КТРГС), предназначенный дляперевозок грузов различного типа, размеров и назначения.

Такие самолеты могутприменяться во всех трех сферах грузоперевозок (рисунок 1), от транспортировкистандартныхподдоновдофюзеляжейсреднемагистральныхсамолетов,обеспечивать доставку грузов на аэродромы, необорудованные специальнымпогрузочно-разгрузочным оборудованием (ПРО). К рамповым грузовым самолетам(РГС) относятся такие воздушные суда (ВС), как Ан-124-100, Ил-76ТД, MD-17 (С17), L-100 (С-130), L-500 (С-5) и другие.Рисунок 1 - Сферы применения транспортных самолетовСовременные РГС, эксплуатируемые на рынке перевозок нестандартныхавиационных грузов, выработали значительную часть своего ресурса.

По различнымоценкам ресурса сверхтяжелых транспортных самолетов типа Ан-124-100 хватит в3среднем примерно на 15-20 лет. Создание нового КТРГС является сложным,трудоемким и дорогостоящим процессом. К тому же рынок сбыта для такогосамолета ограничен.Успешная реализация нового проекта КТРГС зависит от решений, принятых наэтапе концептуального проектирования (рисунок 2), когда разрабатываетсятехническое предложение о создании нового самолета и необходимо рассмотретьнескольковариантовконцептуальногообликасамолета,выполнитьихпараметрические и оптимизационные исследования.Рисунок 2 – Жизненный цикл самолетаПод концептуальным обликом самолета понимается синтез внешнейформы, размеров и взаимного расположения агрегатов самолета, определяющих еголетно-технические, эксплуатационные и экономическиехарактеристики.

Вкоммерческой авиации особую роль при проработке технического предложенияиграют выявление и удовлетворение экономических потребностей потенциальногозаказчика самолета.В настоящее время не известны методы оценки экономической эффективностиКТРГС на рынке чартерных грузовых перевозок. В связи с этимконцептуальномпроектированиикоммерческоготранспортногоприсамолета,вособенности тяжелого рампового, возникла необходимость в создании методики,позволяющей:- выбирать наиболее оптимальные конструктивные решения и проектныепараметры для возможных вариантов самолета;4- определять летно-технические и экономические характеристики проектныхвариантов;- объективно оценивать разработанные варианты КТРГС с точки зрения ихкоммерческой привлекательности;- сравнивать выбранный вариант самолета с возможными конкурентами,учитывая его технико-экономические преимущества и прогнозируемые сценарииразвития рынка авиационных грузоперевозок.Анализ научной литературы показал, что проблемы проектированиятранспортных самолетов затрагиваются в работах отечественных и зарубежныхспециалистов:- О.К.

Антонова и В.И. Толмачева, в работах которых рассмотрены основныеаспекты общего и весового проектирования РГС, их место в транспортной структуреи перспективы развития, а также проведена классификация грузов, перевозимых наданном типе ВС;- С.М. Егера и Н.К. Лисейцева, в трудах которых рассмотрены особенностипроектирования фюзеляжей ГС;- Г.В. Новожилова, И.Я. Катырева, М.С. Неймарка, в работах которых описанывопросы экономической эффективности самолетов и методов сравнительной оценкивариантов;- J. Roskam и E. Torenbeek, в работах которых рассмотрены основныеособенности конструкции фюзеляжа и аэродинамики ТС, описаны методы расчетаэксплуатационных расходов и стоимости создания самолета;- Terrence A.

Weisshaar, R.G. Smethers , J.C. Muehlbauer, M. Hepperle, в трудахкоторых предложены варианты облика перспективных транспортных самолетов.Создание КТРГС вносит в процесс проектирования ряд особенностей, которыенедостаточно освещены в существующих трудах отечественных и зарубежныхавторов.Место настоящей работы заключается в создании методики оценки влияниярынка грузовых перевозок на концептуальный облик КТРГС.Целью диссертационной работы является разработка методики определениярационального облика коммерческого тяжелого рампового грузового самолета5(КТРГС) из условия его прибыльности, составляющей научно-методическоеобеспечение (НМО) процесса концептуального проектирования.В качестве основного критерия оценки конструкторских решений в настоящемНМО предлагается использовать прибыль (П) производителя и эксплуатанта. Этоткритерий показывает, будет ли проект данного самолета приносить прибыль нарынке грузовых авиаперевозок.Изучение рынка авиационных перевозок позволяет определить потребныеэксплуатационные качества самолета, такие как: массу полезной нагрузки,характеристики базирования, габариты и основные свойства грузовой кабины,размер и расположение грузовых люков.

Эти параметры влияют не только настоимость производства и эксплуатации КТРГС, но и на прибыль от авиаперевозок.Для достижения цели диссертационной работы поставлены и решеныследующие задачи:• сформулированытребованиякКТРГСнаосновеанализарынкасуществующих транспортных самолетов;• на основе анализа требований предложены варианты концептуальных обликовКТРГС для среднесрочной и долгосрочной перспективы;• разработаны математические модели для определения концептуальногооблика КТРГС и расчета его характеристик;• определены рациональные по критерию прибыли параметры КТРГС.Объектом исследования является концептуальный облик коммерческогорампового тяжелого транспортного самолета для перевозки широкой номенклатурыгрузов различного типа, размеров и назначения.Предметом исследования является методика, позволяющая выбрать наиболеерациональные параметры коммерческого тяжелого транспортного самолета на этапеконцептуального проектирования из условия его прибыльности.Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:• определена функциональная связь между параметрами КТРГС и прибылью отего эксплуатации на рынке авиационных грузоперевозок;• обоснован единый критерий (прибыль), позволяющий оценивать техническиеи экономические параметры КТРГС и их максимальное соответствие рынку;6• уточнена методика весового и аэродинамического проектирования самолета сучетом особенностей КТРГС;• разработано научно-методическое обеспечение процесса концептуальногопроектирования;• сформирована концепция развития перспективных транспортных самолетов.Практическая значимость.Результаты диссертационной работы могут быть использованы для:• определения рационального варианта КТРГС для разработки эскизногопроекта;• оценкиобъемовпроизводстваиэкономическойэффективностиперспективного самолета по сравнению с существующими и проектируемымианалогами;• обоснования конкурентоспособности выбранного концептуального обликаперспективного КТРГС;• определения областей применения проектируемого КТРГС на рынкегрузоперевозок;• обучения специалистов по общему проектированию в авиационных вузах.Достоверностьполученныхрезультатовопределяетсяданнымиверификационных исследований, которые заключались в сравнении фактическиххарактеристик существующих тяжелых транспортных самолетов с рассчитаннымипри помощи разработанного НМО.