Тема: Какую роль сыграл компьютер в
истории авиастроения?
Автор: Тюмиков Сергей
Содержание
Введение
1. Цифровые вычислительные средства в составе бортового оборудования самолетов
2. Проектирование самолётов
2.1 Разработка технического задания СЛА
2.2 Эскизы самолёта на бумаге
2.3 Первичное проектирование с помощью программы AirplanePDQ
2.4 Создание летающей модели самолёта с помощью X-Plane Flight Simulator
2.5 Экспорт модели самолёта в AutoCAD
Заключение
Источники информации
Введение
Ни
для кого не секрет, что компьютеры в современном мире занимают прочное место.
Они решают огромное количество задач, оптимизируя
различные технические процессы. Современные вычислительные машины представляют
одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на
развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения
ЭВМ непрерывно расширяются. Совершенно особенную и важную роль компьютер сыграл
в авиастроении. Давайте рассмотрим эту роль поподробнее.
Итак, задачи моей
работы:
- Рассмотреть
сферы авиастроения, в которых используется компьютер;
- Понять,
как используют компьютеры в конструкторских бюро;
- Определить,
какое программное обеспечение может использоваться в авиастроении;
1. Цифровые вычислительные средства в
составе бортового оборудования самолетов
Цифровые
вычислительные средства в составе бортового оборудования самолетов появились на
рубеже 1960-х годов и в относительно короткий срок практически полностью
заменили используемые ранее аналоговые вычислители, поскольку обеспечивали
более высокую точность решения задач, характеризовались большей
универсальностью применения и обладали широкими логическими возможностями.
Первый в мире авиационный бортовой компьютер «Гном», сделанный на основе первой советской микросхемы (1963-64 гг).
Эти
качества бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) позволяют использовать
ее практически во всех подсистемах бортового оборудования самолета,
обеспечивают устойчивость БЦВМ к усложнению алгоритмов и позволяют применять
более сложные, а значит, и более совершенные законы управления самолетом и его
подсистемами. Они позволили осуществить информационное взаимодействие между
отдельными (ранее непосредственно не взаимодействовавшими) подсистемами
бортового оборудования и образовать единый комплекс бортового оборудования, что
в конечном счете повысило эффективность выполнения полетного задания и
безопасность полета.
Использование
БЦВМ потребовало определенной унификации радиоэлектронного оборудования
самолета, в результате которой сократились сроки и снизились затраты на разработку
и последующую модернизацию КБО и затраты на его эксплуатацию.
Для эффективного применения средств цифровой
вычислительной техники в составе бортового оборудования самолетов необходимо
было решить следующие проблемы:
- разработать БЦВМ, максимально удовлетворяющие по всем параметрам требованиям конкретного применения;
- создать системы обмена информацией, обеспечивающие как сопряжение БЦВМ с бортовой аппаратурой (датчиками и исполнительными органами), так и взаимодействие машин между собой в составе бортовой вычислительной системы;
- разработать ПО, включающее средства создания и отладки программ и средства, обеспечивающие вычислительный процесс и функционирование машины.
Разработка
средств цифровой вычислительной техники для бортового оборудования самолетов
началась в СССР во второй половине 50-х годов. В это время подавляющее
большинство НИИ и приборостроительных КБ Минавиапрома и Минрадиопрома начали
разработку макетов различного рода цифровых вычислительных устройств (ЦВУ),
бортового оборудования самолетов. К началу 60-х годов были созданы бортовые
ЦВУ, специализированного и универсального типов, большинство из которых
практически не были востребованы. Исключение составляла БЦВМ "Пламя-ВТ” (НПО
"Вега”), которую можно рассматривать как прототип машин серии "Орбита”.
БЦВМ «Орбита-10»
С
появлением серийно выпускаемых микропроцессоров (МП) разработка различных БЦВМ
пошла широким фронтом. На борту самолетов использовались БЦВМ с различной архитектурой,
что серьезно затрудняло отработку аппаратуры и программного обеспечения КБО,
увеличивало сроки создания комплексов, повышало затраты на их разработку и
эксплуатацию. На основе анализа, проведенного в конце 70-х - начале 80-х годов,
была разработана программа создания семейств унифицированных СБЭВМ для
использования на подвижных объектах всех классов. Эта программа была утверждена
в 1984 г. решением Государственной Комиссии. В соответствии с ней были начаты
работы по созданию унифицированных СБЭВМ - СБ3541, СБ3542 с архитектурой типа
"Электроника-32” и СБ5140 с архитектурой "ПОИСК”. К сожалению, эта программа не
была выполнена. Были разработаны лишь отдельные машины (и то со значительным
отставанием по срокам). Опыт работ по созданию СБЭВМ был учтен, а сама идея
межвидовой унификации получила логическое завершение в разработках ЭВМ
семейства "Багет” (головной разработчик НИИСИ РАН), в состав которого входят
также и машины авиационного применения "Багет-53”, "Багет-52”, "Багет-63” и
"Багет-62”.
На
протяжении трех десятилетий БЦВМ качественно изменялись. Их быстродействие
увеличилось более чем на три порядка и достигло десятков миллионов операций в
секунду, ёмкость запоминающих устройств достигает 8 - 16 Мб, улучшились
внутренние и внешние интерфейсы вычислительных машин. Одновременно уменьшились
вес и энергопотребление.
БЦВМ в настоящее время применяются в составе навигационных и навигационно-пилотажных комплексов, прицельно-навигационных комплексов, бортовых систем связи, в системе ДРЛО (А-50) и др. Например, 16-разрядные БЦВМ серии Ц101Ю, Ц101М1, Ц102М1 и Ц104М1 разработаны НИИ «Аргон» и обеспечивают выполнение широкого спектра задач по обработке информации на борту самолётов типа МиГ-29 и Су-27, в том числе управление системой вооружения и РЛС в реальном масштабе времени. Конструкция этих БЦВМ рассчитана на эксплуатацию в жёстких условиях — температурный диапазон от −55 до +60 градусов, линейные ускорения до 13,5 g, относительная влажность среды — 100 %, атмосферное давление — до 15 мм рт. ст.
БЦВМ Ц-101
2. Проектирование самолётов
Процессы проектирования самолётов как в любительской так и в профессиональной авиации, где процесс более сложен, совершенен и засекречен, примерно схожи, благодаря доступности компьютера и программного обеспечения. Чтобы было проще и нагляднее, в этом разделе я расскажу о том, как самому спроектировать самолёт сверхлёгкой авиации (СЛА) в домашних условиях.
2.1 Разработка технического задания СЛА
Разработка технического задания остается очень важным и ответственным этапом, предшествующим расчету и проектированию. Именно на этом этапе задаются основные характеристики будущего самолета. И от того, насколько обоснованно будет разработано техническое задание и насколько грамотно будет выбрана группа определяющих характеристик, во многом зависит конечный успех всей работы.При разработке технического задания должны быть учтены Общие Технические Требования (ОТТ), предъявляемые ко всем самолетам любительской постройки независимо от их назначения, аэродинамической схемы и конструктивного выполнения. Так, например, определены ограничения по скоростям: сваливания, отрыва при взлете, захода на посадку, посадочной и крейсерской. Важное значение для обеспечения безопасности полетов имеют ограничения по минимальной скороподъемности; нормированию минимальных перегрузок и коэффициентов безопасности для всего самолета и отдельных его узлов. Данные ОТТ являются обязательным минимумом требований, без выполнения которых самолет к полетам не допускается.
Вторая группа требований разрабатывается разработчиками проекта, исходя из назначения самолета, материальной базы и реальных возможностей творческого коллектива.
Прежде чем приступить к разработке частных требований, необходимо изучить уравнение существования самолета:
2.2 Эскизы самолёта на бумаге
От руки на обычной бумаге прорабатывается проект самолёта в виде эскизов. Выглядит это примерно так:
2.3 Первичное проектирование с помощью программы AirplanePDQ
Это программное обеспечение позволяет задать многие параметры будущего самолёта, его аэродинамическую схему, геометрию, компоновку и многое другое.
Интерфейс программы AirplanePDQ
После редактирования, программа рассчитывает характеристики самолёта, максимальную дальность полёта, крейсерскую скорость и другие:
- Весовые и балансировочные данные
- Оценка сравнении весов
- Элементы конструкции самолета
- Диаграммы работы
- Аэродинамика
- Конструктивные ограничения
Отредактированный самолёт сохраняется.
2.4 Создание летающей модели самолёта с помощью X-Plane Flight Simulator
В эту программу загружается сохранённый нами самолёт, автоматически задаются некоторые новые характеристики. Далее, с помощью двух джойстиков на созданном самолёте можно "полетать", но конечно же в виртуальном пространстве. Выглядит это так:
