Отзыв оппонента1 (Методика определения рационального облика коммерческого тяжелого рампового грузового самолета на этапе концептуального проектирования из условия его прибыльности)

Отзыв официального оппонента д.т.н., профессора Комарова Валерия Андреевича на диссертацию Арутюнова Артема Георгиевича на тему «Методика определения рационального облика коммерческого тяжелого рампового грузового самолета на этапе концептуального проектирования из условия его прибыльности», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 — Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов Актуальность темы. Тема диссертации Арупонова Артема Георгиевича представляется, безусловно, актуальной по следующим причинам: — Объем грузовых перевозок авиационным транспортом во всем мире имеет постоянный, слегка колеблющийся, рост; — ряд успешных грузовых самолетов был спроектирован и построен в прошлом веке; — новые сверхтяжелые рамповые самолеты давно не проектировались, существующий парк таких самолетов имеет ограниченный ресурс.

Особенно это касается нашей страны, которая в то же время имеет прекрасную материальную базу в Ульяновске для создания крупноразмерных самолетов. Новизна и достоверность выводов и результатов исследований Научная новизна диссертации состоит в выдвижении, четкой формулировке и исследовании эффективности грузовых рамповых самолетов (ГРС) через критерий «прибыльности».

Научной новизной обладают также установление функциональных связей между параметрами ГРС и прибылью от его эксплуатации на рынке авиационных грузоперевозок. Элементы научной новизны можно найти в разработанной уточненной методике весового и аэродинамического проектирования с учетом особенностей ГРС. Новизной и, одновременно, практической ценностью, на наш взгляд, представляют обширные параметрические исследования влияния геометрических параметров грузовой кабины на экономическую эффективность ГРС. Фактически получены коэффициенты чувствительности, из которых следует острая чувствительность к снижению высоты кабины по сравнению с прототипом Ан-124, обнаружения оптимума по параметру ширины кабины и возможность уменьшения ее примерно на один метр, и относительно слабая чувствительность к сокращению длины кабины.

Научной новизной, на наш взгляд, обладает также введение понятия «стоимость жизненного цикла» такой сложной технической системы, как ГРС, и анализ ее компонентов. Достоверность используемых математических моделей обусловлена их проверкой и корректировкой на основе обширного и разностороннего статистического материала как по срокам появления самолетов на рынке, так и по максимальной массе коммерческой нагрузки.

Плюс к этому — анализ статистики грузовых перевозок предприятия «Волга-Днепр», использованный в исследовании экономических аспектов концептуального проектирования. К этому следует добавить практически полное совпадение взлетных масс двух перспективных грузовых самолетов с максимальной коммерческой нагрузкой Ан-124, уменьшенной на 20 тонн, спроектированных по методике диссертации, с решением аналогичной задачи с использованием существенно других методик проектирования, основанных на комплексном учете весовой и аэродинамической эффективности и высокоточного математического моделирования (Комаров В.А., Лукьянов О.Е.

«Концептуальное проектирование тяжелого транспортного самолета нового поколения», «Полет», Мо2, 2017, с. 9-20.) . Практическая значимость. В ходе выполнения диссертационной работы разработан относительно простой модульный вычислительный комплекс, который позволяет существенно автоматизировать многочисленные весовые и аэродинамические расчеты, которые необходимо проводить на этапе концептуального проектирования. Комплекс позволяет вести разнообразные исследовательские работы о влиянии отдельных параметров, групп параметров и технических решений на зкономическую целесообразность разработки, постройки и поставки по времени крупноразмерных ГРС. Значимость выполненной работы для науки н техники В оценке значимости работы для науки и технике к отмеченным выше научной новизне и практической ценности, следует отметить общую направленность работы на анализ экономической эффективности коммерческих самолетов на стадии концептуальной проработки.

Оценка содержания диссертации. Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования. Подчеркнута необходимость учета рынка грузовых авиаперевозок через понятие «прибыль» в качестве критерия оценки конструкторских решений на этапе концептуального проектирования. Первая глава носит повествовательный характер. В ней дан обстоятельный экскурс в историю авиационных грузовых перевозок. Уточнена классификация транспортных самолетов, подробно обсуждаются универсальные возможности грузовых рамповых самолетов.

Глава хорошо иллюстрирована. Статистический материал представлен в графической форме. К сожалению, глава не заканчивается четкой постановкой задач исследования. Вторая глава диссертации посвящена анализу, выбору и уточнению математических моделей, которые позволяют устанавливать связь различных характеристик проектируемого самолета — летно-технических, экономических и т.п. с параметрами, которые выбираются на различных этапах проектирования. В этой главе можно условно выделить две части.

Первая часть, раздел 2.2, посвящена весовому проектированию самолета. В этой части приводится множество, так называемых «весовых» формул. В качестве базовой формулы по крылу используется формула Бадягина с корректировкой, как сказано в диссертации, по современным самолетам. Для расчета фюзеляжа и остальных частей планера предлагается большое число также весовых формул. Примечательно, что в этой части используется только оценки абсолютной массы отдельных частей и агрегатов, но не относительные. В заключение этой части приводится верификация расчетных соотношений для определения массы отдельных частей и агрегатов путем сравнения реальных масс пустых самолетов от Ту-154 до Ан-124 и С-5А с расчетными значениями соответствующих весовых характеристик, которая показывает высокую точность весовых прогнозов.

Вторая часть этой главы, раздел 2.3, также использует ряд апробированных практикой расчетных формул. Однако, при этом широко используется корректировка аналитических соотношений на основе расчетов соответствующих характеристик с использованием методов компьютерной аэродинамики, в частности, пакета Ноя%яоп и других. Верификация разработанных методик выполнена путем сопоставления расчетного и фактического аэродинамического качества различных самолетов, а также с результатами экспериментов. Интересно отметить, что для определения взлетной массы в этой главе вместо традиционного уравнения весового баланса (уравнения существования) используется трансцедентное уравнение (125) на стр. 108, которое решается итерационно.

Третьи глава может рассматриваться как основная в диссертации. В ней довольно пространно обсуждаются этапы жизненного цикла самолета от замысла до сертификации. И, наконец, в разделе 3.3 предлагается использовать «прибыль» от выполнения коммерческим парком из определенного количества самолетов конечной коммерческой работы, обусловленной условиями рынка. Далее обсуждаются различные аспекты расчета летно-технических характеристик самолета, стоимости его разработки и других расходов, связанных с его постройкой, эксплуатацией и т.д.

и строится модель вычисления прибыли. Глава содержит интересный раздел 3.5.3, связанный с прогнозирование емкости рынка грузовых авиаперевозок и востребованности в новых транспортных самолетах. Здесь использован гармонический анализ и убедительно показана способность разработанной методики прогнозировать рынок перевозок на основе ретроспективного анализа имеющихся статистических данных. Завершается глава методиками оценки совокупной стоимости жизненного цикла тяжелого транспортного самолета с проведением верификационных оценок на примере самолетов С-17 и В-747-400Г.

Четвертая глава фактически посвящена апробации разработанного научно-методического обеспечения концептуального проектирования грузового самолета с использованием прибыльности в качестве главного критерия. Она проведена на ряде существующих самолетов. При этом показано хорошее совпадение как по отдельным важнейшим параметрам, так и по летно- техническим характеристикам. Далее рассмотрен ряд перспективных самолетов, синтезированных с использованием разработанного инструментария, в том числе и на уменьшенную взлетную массу по сравнению с прототипом Ан-124-100.

В этой части главы, на наш взгляд, представляет значительный интерес проведенные исследования влияния размеров грузовой кабины на коммерческую эффективность тяжелых грузовых самолетов. Замечании по диссертации и автореферату: 1. В диссертации используется много терминов как общепринятых, так и введенных соискателем.

Однако, упомянутый на стр. 11 список терминов отсутствует, что затрудняет восприятие работы. Например, на стр. б «опорная» площадь крыла. 2. Важнейшие для проектирования термины «параметры» и «характеристики» четко не определены и применяются в тексте к одним и тем же сущностям. Например, второй абзац на стр. 44, или меняются местами, стр. 3. Представляется неудачным словосочетание «модели технических параметров» в названии главы 2.