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

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Арутюнова Артема Георгиевича «Методика определения рационального облика коммерческого тяжелого рампового грузового самолета на этапе концептуального проектирования из условия его прибыльности», представленную к защите в диссертационный Совет Д 212.125.10 на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 — Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов Диссертация Арутюнова А.Г. представляет собой во многих отношениях оригинальную научную работу, заявленная цель которой — разработка методики определения рационального облика коммерческого грузового самолета сопровождается решением нескольких новых научных задач. Их необычность связана с особой областью приложения, а именно, с исследованием перспектив развития авиационной техники для перевозки уникальных негабаритных и иных грузов коммерческими авиатранспортными компаниями.

Актуальность темы диссертационной работы Арутюнова А.Г. представляется очевидной, поскольку обеспеченное научно-техническим заделом создание отечественного тяжелого транспортного самолета позволило бы сохранить и развить в перспективе рынок грузовых перевозок, созданный отечественными гражданскими перевозчиками, эксплуатирующими парк самолетов Ан-124.

Старение этих самолетов в значительной мере является проблемой и для военно-транспортной авиации России, которая была лишена возможности своевременно осуществить проект Ил-10б взамен исчерпавшего срок службы самолета Ан-22. О содержании работы. Диссертация содержит описание методологии и результатов научно-исследовательской работы, посвященной концептуальному проектированию перспективного тяжелого грузового самолета с задней рампой. Изложение характеризуется ясностью мысли, хорошим языком, множеством и разнообразием доказательного материала. Диссертационная работа включает четыре главы.

Первая глава посвящена ретроспективному анализу развития транспортной авиации. Из множества классифицированных автором типов самолетов транспортной категории выделены грузовые самолеты рассматриваемого типа, описано их назначение, характерные для них технические параметры и проектные особенности (грузовые рампы, погрузочно-разгрузочное оборудование и т.д.).

Выполнен прогноз развития авиационных технологий в связи с перспективами создания тяжелого транспортного самолета с грузовой рампой. Указаны направления научно-технического прогресса в области аэродинамики и двигателей, конструкции и материалов. Определены научные разработки, которые могут составить технологический базис для проекта будущего самолета. В их числе двигатели с увеличенной степенью двухконтурности, их интеграция с планером и КМ-конструкции планера. Результаты научных исследований в этой главе могут быть оценены в соответствии с ГОСТ Р57194.1-2016 как достижение первого уровня готовности технологий для концептуального проекта самолета.

Вторая глава включает разработку автоматизированной расчетной системы, позволяющей на основе проектных признаков исследуемых вариантов самолета и их геометрической модели выполнить оценку аэродинамических и весовых характеристик, определить летно-технические и взлетно-посадочные характеристики. Для расчетной системы использована блочно-модульная схема построения. Применены полуэмпирические инженерные алгоритмы для оценки технических характеристик, дополненные авторскими разработками, учитывающими множество особенностей транспортных самолетов с грузовой рампой. Описание расчетных алгоритмов отличается исключительной детальностью, допускающей их непосредственное использование другими специалистами.

Точность расчетов, выполненных посредством разработанной методики, подтверждена серией тестовых примеров. В автоматизированном режиме эта расчетная система позволяет выполнять параметрические исследования. Третья глава является центральной в диссертационной работе. Она содержит обоснование выбранного экономического критерия — прибыли эксплуатанта, используемой при оценке проектных вариантов самолета. Поскольку прибыль рассматривается как разница между совокупной выручкой и полной стоимостью жизненного цикла, то и анализируются два соответствующих направления.

Для анализа затрат составлено описание этапов жизненного цикла изделия— от концептуального до эксплуатационного. В соответствии с техническими особенностями проектных вариантов алгоритмически определены экономические затраты на все этапы ЖЦ с использованием зарубежной методики (КозКаш У. «Апр1апе Йеяцп»), усовершенствованной автором в связи со спецификой грузовых самолетов.

Доходы моделируются на основе представлений об объеме ежегодной транспортной работы и типовой номенклатуры грузов, перевозимых коммерческой авиакомпанией. Эти данные сопоставляются с техническими возможностями вариантов транспортного самолета, из которых важнейшими являются размеры грузовой кабины. В результате устанавливается возможный коэффициент загрузки и степень использования самолета на рынке грузовых перевозок, от которого зависит его экономическая эффективность. Алгоритм расчета экономических показателей и их программная реализация включены в автоматизированную расчетную систему вместе с блоками расчета технических характеристик.

Четвертая глава решает задачи апробации разработанной методики исследования и содержит результаты ее практического применения при концептуальном проектировании. Получено, в частности, что в условиях коммерческой эксплуатации экономически более выгодным является применение тяжелого транспортного самолета с меньшей чем у Ан-124 максимальной грузоподъемностью и шириной грузового пола. С учетом этих выводов сформировано для сравнения несколько концептуальных вариантов самолета, отличающихся схемными признаками и уровнем совершенства применяемых технологий.

Анализ проектных вариантов показал чувствительность экономического критерия к использованию инновационных решений и численности однотипных самолетов в производстве и эксплуатации, которая может быть увеличена с применением метода унификации. Несомненно, применение разработанного автором методического обеспечения концептуального проектирования позволяет решать также ряд экономических задач. В частности, для принятия ответственных решений по программе создания самолета методика позволяет оценить затраты на ЖЦ изделия, определить ожидаемую прибыль от эксплуатации (в примерах — около 3 млрд.

долл./год) и сроки окупаемости проекта. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций. Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем. е Определена область гражданского применения и описаны технические особенности тяжелых грузовых самолетов с задней рампой. е Осуществлены первые этапы концептуального проектирования перспективного тяжелого грузового самолета с учетом его коммерческого применения. Достигнут второй уровень готовности технологий (научных разработок) концептуального проекта.

е Выполнено научно-методическое обеспечение проектных исследований, которое включает разработку автоматизированной расчетной системы, обеспечивающей оценку технических и экономических характеристик концептуальных вариантов по схемным признакам и геометрической модели с учетом существенных особенностей самолетов с грузовыми рампами. е В качестве нового критерия для выбора рациональных проектных решений применена «прибыль» эксплуатанта, для определения которой разработана расчетная модель. При этом расходы определены как стоимость жизненного цикла, а прогнозируемые доходы складываются с учетом номенклатуры грузов, частоты рейсов и технических возможностей варианта самолета.

е Апробация разработанной методологии позволила получить существенные научные результаты и рекомендации по выбору максимальной грузоподъемности тяжелого грузового самолета и размерам его грузовой кабины. Показана чувствительность методического обеспечения к выбору схемных решений и уровню применяемых технологий, что делает разработанную методику пригодной для практического применения при решении задач концептуального проектирования самолетов указанного типа.

Обоснованность полученных научных результатов базируется на последовательном выполнении требований к содержанию и порядку концептуального проектирования; на применении фундаментальных закономерностей, выявленных методом статистического анализа; на тщательном проведении тестовых испытаний вновьразработанных расчетных методов с получением приемлемой точности расчетов.

Достоверность результатов применения разработанной автором методики показана на тестовых примерах расчета тяжелых самолетов транспортной категории с известными данными. В их числе Ан-124, С-5, В-747, С-17, Ил-96Т, Ил-76, Ил-86 и другие. Показано, что точность расчета их характеристик достаточна для решения задач концептуального проектирования. Научная новизна. Как известно, создание авиационной техники нового поколения является длительным процессом.

Жизненный цикл перспективного изделия включает концептуальную, демонстрационную, производственную и эксплуатационную стадии. Представленная диссертационная работа является концептуальной разработкой, достигшей второго уровня готовности технологий будущего транспортного самолета и опередившей конструкторскую разработку его проекта. Исследование, положенное в основу диссертации, является инициативным, выполненным до начала будущей государственной программы создания самолета. Кроме того, в этой диссертации впервые проект транспортного самолета класса Ан-22 или С-17 рассмотрен как средство для перевозки коммерческих грузов, а не военной техники и вооружения, что оказало свое влияние на выбор его проектных параметров.

При этом следует отметить выбор прибыли эксплуатанта в качестве нового экономического критерия эффективности технических решений. В других исследованиях таким критерием считаются прямые или косвенные эксплуатационные расходы, иногда — стоимость жизненного цикла. Выбор нового критерия (естественного для компании- заказчика) повлек за собой решение новых задач при формировании методики концептуального проектирования тяжелого транспортного самолета, в т.ч. разработку модели, устанавливающей связь между экономическими показателями и техническими параметрами концептуальных проектов самолета. Практическую значимость диссертации Арутюнова А.Г. определяют, в первую очередь, разработанные им методы расчета аэродинамических, весовых и летно-технических характеристик тяжелых самолетов с грузовой рампой, которые учитывают характерные для них конструктивные особенности в отличие от других самолетов транспортной категории.