Наукові основи створення сучасних реактивних регіональних пасажирських літаків

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розробленню наукових основ створення сучасного реактивного регіонального літака нового покоління на 75 - 85 пасажирів. Розроблено концепції та наукові основи методології інтегрованого проектування сімейства регіональних пасажирських літаків, включаючи концепцію, принципи та методи інтегрованого проектування; концепцію створення силової установки; концепцію створення системи керування польотом. Наведено ряд нових конструктивно-технологічних рішень при створенні планера сімейства літаків Ан-148-100/Ан-158. Розроблено аеродинамічне компонування, що дозволило створити сімейство літаків-високопланів зі швидкістю польоту до 870 км/год ІШ (М = 0,8) та значенням аеродинамічної якості на крейсерському режимі польоту Ккрейс = 15,8. Розроблено нові конструктивно-технологічні рішення забезпечення статичної міцності та ресурсу регіональних пасажирських літаків. Реалізація розроблених наукових основ і методів інтегрованого проектування дозволила організувати виробництво літаків Ан-148-100 та Ан-158. Відпрацьовано й впроваджено нові технологічні процеси та обладнання, у тому числі лазерний контрольно-вимірювальний комплекс для контролю стапелів. Проектування оснащення виконано із застосуванням ЕОМ і тривимірних електронних математичних моделей елементів літака. Наведено результати комплексу робіт із забезпечення льотної придатності та сертифікації сімейства регіональних пасажирських літаків.

Диссертационная работа посвящена разработке научных основ создания современного реактивного регионального самолета нового поколения на 75 - 85 пассажиров, что было обусловлено потребностью рынка пассажирских авиаперевозок, прежде всего в странах СНГ, вызванной прекращением полетов парка морально и физически устаревших самолетов Ту-134 в результате нерентабельности их эксплуатации, а также несоответствием их характеристик все более жестким требованиям Авиационных правил по шуму и эмиссии. Разработаны концепции и научные основы методологии интегрированного проектирования семейства региональных пассажирских самолетов, включая концепцию, принципы и методы интегрированного проектирования региональных пассажирских самолетов; концепцию создания силовой установки; концепцию создания системы управления полетом региональных пассажирских самолетов. В работе приведен ряд разработанных конструктивно-технологических решений, которые применены при создании планера семейства самолетов Ан-148-100/ Ан-158 (фюзеляж, крыло, пилоны навески силовых установок и оперения). Приведены особенности обеспечения аэродинамических характеристик регионального пассажирского самолета. Разработана аэродинамическая компоновка, которая позволила создать семейство региональных пассажирских самолетов-высокопланов со скоростью полета до 870 км/ч ИС (М = 0,8), которое не имеет аналогов в мировой практике авиастроения. Значение аэродинамического качества самолета на крейсерском режиме полета составляет Ккрейс = 15,8, что соответствует мировому уровню. Разработанные новые конструктивно-технологические решения обеспечения статической прочности и ресурса региональных пассажирских самолетов позволили достичь при отработке проектного ресурса и срока службы 80000 летных часов, 60000 полетов для модели Ан-148-100А, 40000 полетов для модели Ан-148-100В, 30000 полетов для Ан-148-100Е, 50000 полетов для Ан-158, 30 лет по условиям прочности конструкции при длительной эксплуатации. Реализация разработанных научных основ и методов интегрированного проектирования позволила организовать производство самолетов Ан-148-100 и Ан-158 в соответствии с требованиями «Руководства 21.2С по сертификации и надзору за производством авиационной техники», «Руководства 21.2D процедуры сертификации и контроля за производством изделий гражданской авиационной техники», стандартов IS09001-2009 и EN9100 «Системы менеджмента качества. Требования». Выработаны и внедрены новые технологические процессы изготовления деталей и узлов на станках с числовым программным управлением. Освоено и внедрено новое оборудование и технологические процессы сварки. Проектирование технологической оснастки выполняли с применением ЭВМ и трехмерных электронных математических моделей элементов самолета, что позволило обеспечить привязку оснащения по единому источнику с минимальным использованием эталонов и калибров, сократить цикл проектных работ и уменьшить трудоемкость изготовления и монтажа оснастки. Для контроля стапелей использован лазерный контрольно-измерительный комплекс, обеспечивающий высокую точность измерений и возможность сравнения полученных данных с математической моделью. Представлены результаты выполненного комплекса работ по обеспечению летной годности самолетов семейства Ан-148-100/Ан-158, что обеспечивает их безопасную эксплуатацию в полном соответствии с требованиями Авиационных правил. Приведены результаты сертификационных работ, проведенных совместно ГП «АНТОНОВ», Сертификационными центрами, назначенными Авиарегистром МАК, и Авиационной властью Украины, по установлению и подтверждению соответствия самолетов типа Ан-148-100 (модели Ан-148-100А, Ан-148-100В, Ан-148- 100Е) с маршевыми двигателями Д-436-148, вспомогательной силовой установкой АИ-450-МС и их эксплуатационной документацией требованиям Сертификационного базиса СБ-148 в пределах эксплуатационных ограничений, оговоренных в эксплуатационной документации самолета.

The Thesis is devoted to the development of the scientific foundations of creating a modem new-generation regional jet aircraft for 75 - 85 passengers. The concept and scientific basis of the integrated design methodology for a family of regional passenger aircraft have been developed including the following: the concept, principles and methods of integrated design; the concept of development of a power plant; the concept of development of a flight control system. The paper presents a number of developed stmctural and technological solutions that were used to create the airframe of the An-148-100/An-158 aircraft family. The developed aerodynamic configuration made it possible to create a family of high-wing aircraft with a flight speed of up to 870 km/h (M = 0.8) and the aircraft lift-to-drag ratio in cmise flight Kcmis = 15.8. New design and technological solutions to ensure the static strength and lifetime of regional passenger aircraft have been developed. The implementation of the developed scientific foundations and methods of integrated design made it possible to organize production of An-148-100 and An-158 aircraft. New technological processes and equipment have been developed and introduced including laser control and measuring complex to control the holding frames. The tooling design was developed using computers and three-dimensional electronic mathematical models of the aircraft elements. The results of a set of works on ensuring of airworthiness and certification of regional passenger aircraft family were presented.