Экономическая эффективность использования ММ
В идеале, математическое моделирование нужно рассматривать как часть единой системы цифрового производства, но так как такая система полностью не внедрена ни на одно отечественное предприятие, рассмотрим экономическую выгоду при внедрении математического моделирования в существующую структуру предприятий.
Достаточно сложно полностью и всеобъемлюще оценить непосредственную стоимость создания ММ и выгоду от её использования, но можно оценить время.
Среднее время создания, доработки и верификации математической модели системы ЛА может составлять около 2000 рабочих часов инженера средней квалификации, в зависимости от сложности моделирования агрегатов системы. Валидация модели по этапам испытаний может составить до 1000 рабочих часов.
Таблица 11 – Временные затраты при создании ММ
| Название этапа | Затраченное время, ч |
| Установка и наладка ПО | 4-8 |
| Создание ММ | 400-500 |
| Доработка ММ | 800-1000 |
| Верификация ММ | 300-500 |
| Валидация ММ | 500-1000 |
Созданная ММ, после проверки соответствия с расчетными данными и доработки, проходит верификацию, после которой становится возможным использование модели для инженерных расчетов. Верифицированная модель позволяет сократить время среднего расчета в 5-10 раз по сравнению с классическими методами счета. К тому же, такая модель дает возможность оценивать общее поведение системы еще на ранних этапах проектирования. Это особенно важное достоинство ММ, потому как стоимость любых изменений в конструкции всегда выше к последнему этапу проектирования (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – Зависимость стоимости от этапа проектирования
После выхода ЛА на испытания можно провести валидацию модели, чтобы использовать ее для уменьшения количества летных сертификационных испытаний, путем виртуального эксперимента. Таким образом, можно сэкономить до 30% времени и средств на проведение сертификационных работ.
Если ММ модели всех систем ЛА созданы, можно создать цифровой двойник ЛА. Это дает возможность оценивать комплексное взаимодействие всех систем ЛА друг на друга, причем на ранних этапах проектирования, когда еще не построены опытные образцы. В идеале, после запуска производства конструкторам не придется вообще вносить изменений в конструкцию. Цель – изготовить первый образец так, чтобы он представлял собой почти готовое изделие, с минимальным количеством ошибок в конструкции.
Вывод
1. Внедрение математического моделирования с последующим переходом к концепции цифрового двойника, при относительно небольших затратах, дает возможность оценивать общее поведение систем ЛА на ранних этапах проектирования, что позволяет сократить стоимость и время проектирования.
2. С помощью валидированной ММ возможно не только сократить стендовые испытания на 30%, но и использовать ее на этапе эксплуатации изделия. Также, значительно облегчается проектирование различных модификаций ЛА, так как ММ дает возможность оценить доработку еще на этапе эскизного проектирования.
Технологическая часть
Введение
В данной части дипломной работы приводится описание стендовой установки для проведения испытаний консольной части крыла самолета-прототипа с ВТ ПОС в условиях обледенения.
Целью работы стенда является экспериментальное исследование воздушно-тепловой противообледенительной системы (ВТ ПОС) консольной части крыла самолёта-прототипа в условиях искусственного обледенения на стенде.
Объект испытаний
Так как не целесообразно испытывать консоль крыла целиком из-за ее габаритов принимается, что объект испытаний представляет собой часть крыла с ВТ ПОС ограниченных размеров.
На рисунке 4.1 зелёной линией показано выбранное для исследования контрольное плоское сечение консоли крыла соответствующее Zотн = 0,952 с убранным (рисунок 4.1а) и выпущенным (рисунок 4.1б) предкрылком.
а)
| 
б)
|
Рисунок 2.1 - Конфигурация секции крыла
а) с убранным предкрылком, б) с выдвинутым предкрылком
Схема сечения приведена на рисунке 1.19.
Схема расположения отверстий на трубе противообледенителя приведена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.3 – Схема расположения отверстий на распределительной трубе
Описание установки
Эскиз конфигурации стенда с аэродинамической трубой и объектом испытаний приведены в приложении F в конфигурации, подготовленной для экспериментального исследования ВТ ПОС консольной части крыла самолёта в искусственных условиях обледенения.
Технические характеристики стенда представлены в таблице 12.
Таблица 12 – Технические характеристики испытательного стенда.
| Температура потока, °С | Имитируемая высота, км | Число Маха | Водность, г/м3 | Характерный размер капель, мкм |
| до -30 | до 15 | до 0,6 | до 3 | 15 ¸ 50 |
Холодный воздух подается по трубопроводу от высотно-компрессорной станции (ВКС) к аэродинамической трубе и исследуемому объекту, размещенному в термобарокамере (ТБК). Разрежение, соответствующее имитируемой высоте, создается эксгаустерной установкой за счет отсоса воздуха из ТБК через выхлопной диффузор. Измерение параметров воздушного потока (давление, скорость, температура, влажность) производится с помощью датчиков, установленных в мерном участке.
В состав стенда входят система видео-наблюдения, система освещения и системы записи и контроля полученного изображения.
Видеосистема состоит из четырех цифровых цветных видеокамер, размещенных в ТБК стенда таким образом, чтобы обеспечить наблюдение за процессом нарастания льда на всей поверхности консоли крыла. Все видеокамеры помещены в климатические кожухи и оснащены креплениями для минимизации вибраций. Схематическое расположение видеокамер в ТБК показано на рисунке 4.1.
Система освещения включает в себя четыре галогеновых прожектора с излучаемой мощностью 150 Вт каждый. Их схематическое расположение показано на рисунке 4.1.
Расположение прожекторов выбрано таким образом, чтобы обеспечить контрастное освещение объекта испытаний и предотвратить попадание прямого и отраженного света в объективы всех видеокамер.
Рисунок 4.1 – Схема расположения видеокамер и прожекторов
· видеокамера 1 - направлена на консоль крыла справа относительно АДТ для наблюдения за передней кромкой;
· видеокамера 2 - направлена на консоль крыла слева относительно АДТ для наблюдения за передней кромкой;
· видеокамера 3 - оснащена управляемым трансфокатором и направлена на консоль крыла слева относительно АДТ для наблюдения за ее верхней поверхностью;
· видеокамера 4 - с поворотным устройством, оснащена управляемым трансфокатором и направлена на консоль крыла справа относительно АДТ для наблюдения за ее нижней поверхностью.
· прожектор 1 и прожектор 2 расположены с левой стороны от консоли крыла;
· прожектор 3 и прожектор 4 расположены с правой стороны от консоли крыла.
Оси наблюдения со всех видеокамер направлены на область, соответствующую положению контрольного сечения Zотн = 0,952 и находятся с ней на одном уровне. Вид со всех видеокамер приведен на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Вид с видеокамер
а) 1 камера, б) 2 камера, в) 3 камера, г) 4 камера
Система записи и контроля полученного изображения находится в пультовой стенда и включает в себя:
· четыре телевизора для визуализации снятых видеоизображений;
· видео-регистратор на который в цифровом виде записывается полученное со всех видеокамер изображение. Видео-регистратор представляет собой компьютер с платой видео-захвата, к которой идет видео сигнал с видеокамер и аудио сигнал из пультовой стенда;
· четыре цифровых видеомагнитофона для резервной записи видеоданных.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 513; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!