Проектування Аванпроекту Cередньомагістрального пасажирського літака. Boeing 2023

1.

Завдання на вступ до Інтернатури
«Проектування Аванпроекту
Cередньомагістрального пасажирського літака».
Proprietary: The information contained herein is proprietary to The Boeing
Company and shall not be reproduced or disclosed in whole or in part except
when such user possesses direct written authorization from The Boeing Company.
The statements contained herein are based on good faith assumptions are to be
used for general information purposes only. These statements do not constitute an
offer, promise, warranty or guarantee of performance.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

2.

План презентації
1. Включення до проекту;
2. Опис Завдання;
3. Що таке сучасний літак?
4. Збір та обробка статистичних даних про аналогові літаки;
5. Вибір типу силової установки для літака;
6. Вибір зовнішньої форми крила в плані;
7. Вибір схеми та перерізу фюзеляжу;
8. Вибір розташування крила щодо фюзеляжу;
9. Вибір основних параметрів схеми шасі;
10. Вибір схеми хвостового оперення;
11. Вибір засобів механізації крила;
12. Вимоги до готової роботи.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

3.

Включення до проекту
Етап спрощеного розроблення аванпроекту літака є початковим кроком у
вступі до стажування в компанії Boeing Україна. Цей етап включає
формування зовнішнього вигляду літака на основі заданих параметрів з
використанням статистичних методів. Виконання аванпроекту здійснюється за
схемою попереднього проектування літака, що передбачає використання
знань загальної машинобудівної галузі, проектування систем, конструювання
деталей вузлів та агрегатів, розрахунків міцності, використання технологічних
аспектів, матеріалознавства та економічних факторів.
Метою проектування нового літака є створення конструкції з унікальними
характеристиками, які здатні забезпечити більш ефективне виконання
традиційних завдань для даного типу літаків, а також розв'язання нових
проблем, які не можуть бути вирішені іншими методами чи підходами.
Основною ціллю данного документу є надання студентам інструкцій для
розробки нового продукту. Виконання аванпроекту є важливим кроком у
процесі підготовки студентів до професійної діяльності у сфері авіації. Цей
розділ фокусується на статистичному проектуванні облика літака, що включає
в себе визначення зовнішнього вигляду та форми літака на основі заданих
параметрів. У презентації наведено комплексне технічне завдання із планом
роботи.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

4.

Опис Завдання
Задача полягає у розробці проекту
ближньо/середньо-магістрального літака з відповідними
параметрами, які наведені в таблиці нижче.
Параметр
Значення
Максимальна кількість
пасажирських місць:
80-160
Довжина літака, (м)
25-42
Розмах крила, (м)
26-35
Крейсерська швидкість, (км/ч)
650-860
Дальність польоту, (км)
1500-5000
Кількість двигунів:
2
Розробка обов’язково повинна задовольнити вказані вимоги щодо розмаху крила, крейсерської
швидкості, дальності польоту та пасажиромісткості. Проект повинен включати наступні пункти:
1. Збір та обробка статистичних даних про аналогові літаки;
2. Вибір типу силової установки для літака;
3. Вибір зовнішньої форми крила в плані;
4. Вибір схеми та перерізу фюзеляжу;
5. Вибір розташування крила щодо фюзеляжу;
6. Вибір основних параметрів схеми шасі;
7. Вибір схеми хвостового оперення;
8. Вибір засобів механізації крила;
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

5.

Що таке сучасний літак?
Літак, також відомий як аероплан, є повітряним судном
важчим за повітря, призначеним для здійснення польотів у
атмосфері. Він оснащений силовою установкою, яка
створює тягу, а також непорушним у відношенні до інших
компонентів апарату крилом, що забезпечує підйомну силу.
Сучасний літак є складним технічним комплексом з
розвиненою ієрархічною структурою, великою кількістю
елементів і внутрішніх зв'язків. Наприклад, конструкція
широкофюзеляжного літака включає понад 1 мільйон
деталей. У будь-якому літаку можна виділити низку
функціональних підсистем, призначених для наступного:
створення підйомної сили;
• забезпечення стійкості та керованості літака по заданій
траєкторії;
• забезпечення рухомої сили;
• виконання цільових функцій;
• життєзабезпечення;
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

6.

Збір та обробка статистичних даних про літакианалоги;
Аналіз статистичних даних про літаки аналоги надає можливість:
• Отримати уявлення про сучасний рівень розвитку авіабудування з урахуванням: а) типів
літаків; б) завдань, які вони виконують; в) польотно-технічних характеристик сучасних
літаків та засобів досягнення цих характеристик: застосовувані схеми літаків, їх
геометричні та масові параметри, силові установки.
• Визначити тенденції та перспективи розвитку проектованого типу літака.
• Доповнити і уточнити технічні вимоги до проектованого літака, оцінити характеристики
сучасних схем літаків, умови виробництва та експлуатації.
• Визначити середні значення параметрів літака та вибрати його схему.
Для збору статистичних даних необхідно використовувати дані про аналогові
літаки, які подібні до проектованого. Аналогові літаки близькі польотно-технічні
характеристики, умови експлуатації, кількість пасажирів або масу перевозимого вантажу.
Статистичні дані беруть із відкритих ресурсів.
Для спрощеного проектування літака достатньо розглянути п'ять літаків-аналогів
любих років випуску. Для об'єктивного аналізу рекомендується зібрати всі зібрані дані в
таблицю. Формат таблиці може бути довільним, проте вона повинна бути читабельною та
зрозумілою.
Проведіть дослідження та зіберіть статистичні дані про існуючі аналогові літаки
середньої магістралі.
Проаналізуйте дані, визначайте їх основні характеристики та вимоги до нового
літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

7.

Вибір типу силової установки для літака
Перші питання, які доводиться вирішувати при проектуванні будь-якого літака,
- яку схему прийняти за основу; які і скільки двигунів встановити на літаку; де їх
розмістити (наприклад, на хвостовій частині фюзеляжа або на пілонах під крилом) і т.д.
Від оптимального рішення цих завдань залежить повнота виконання вимог, які
ставляться до проектованого літака.
Авіаційний двигун, агрегат силової установки повітряного апарата, який
служить для створення потенційної енергії та перетворення її в кінетичну енергію руху
літака. Залежно від принципу дії, авіаційні двигуни поділяються на поршневі двигуни
внутрішнього згоряння, реактивні двигуни, ракетні двигуни. Вибір схеми та силової
установки літака є складним процесом, який включає аналіз різних факторів, таких як
мета використання літака, дальність польоту, вантажопідйомність, швидкість,
маневреність, витрати палива, екологічні вимоги та багато інших.
Основні критерії для вибору схеми літака включають:
1. Мета використання: пасажирські/вантажні;
2. Розмір і вантажопідйомність: Більші літаки використовують двигуни більшої
потужності;
3. Швидкість та маневреність: Деякі схеми оперення та силові установки можуть
забезпечувати більшу швидкість або кращу маневреність;
4. Ефективність палива: Сучасні літаки ставлять перед собою вимоги щодо
ефективності палива та низької викиду вуглекислого газу
Дослідіть різні типи силових установок, такі як турбореактивні двигуни,
турбогвинтові двигуни та інші.
Визначте найбільш підходящий тип силової установки для запропонованого
середньомагістрального літака, обґрунтуйте свій вибір.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

8.

Вибір зовнішньої форми крила в плані
Крило літака — Основна несуча поверхня літака, яка має профільовану форму у поперечному перерізі у
напрямку потоку повітря, і призначена для створення підйомної сили, поперечної стійкості та керованості, а також для
розміщення двигунів, шасі, палива та вантажів.
Форма крила в плані виникає в результаті компромісу між вимогами аеродинаміки, міцності, технології та
інших факторів, і описується відрізками прямих, кривих або їх комбінацією. Крило в плані - це проекція крила на
горизонтальну площину. Кожна форма крила в плані має свої унікальні переваги та недоліки, і вибір оптимальної
форми повинен враховувати потреби та характеристики конкретного проектуваного літака. При проектуванні крила в
плані враховуються специфічні вимоги та характеристики літака, зокрема його розміри, маса, швидкість, маневреність
та інші фактори, що впливають на його ефективність та функціональність.
•Розгляньте різні варіанти форми крила,
такі як пряме крило, стрілоподібне крило
та інші.
•Визначте оптимальну форму крила для
забезпечення потрібної аеродинамічної
ефективності та продуктивності
літака.
Різновиди крил літальних апаратів: 1 — пряме, 2 — стрілоподібне, 3 — оберненої
стрілоподібності, 4 — дельтоподібне, 5 — змінної стрілоподібності, 6 — косе.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

9.

Вибір схеми та перерізу фюзеляжу
Фюзеляж - це основна конструктивна частина літака, яка з'єднує крила, хвостову частину і створює об'єм для
розташування екіпажу, вантажу і обладнання. Це корпусний елемент, який надає літаку свою форму і структурну міцність.
Фюзеляж забезпечує місце для розташування пілотажної кабіни, пасажирського простору, вантажного відділення, системи
управління, паливних баків та іншого обладнання, необхідного для функціонування літака.
Фюзеляж є основою для будівництва кожного літального апарата, він дозволяє поєднати всі складові частини в
єдину цілісність. Кожен тип літака встановлює свої вимоги до характеристик корпусу, причому необхідно зберегти
аеродинаміку, необхідну форму і максимально знизити масу без втрати міцності конструкції. Все це досягається завдяки:
• Вибору форми і параметрів побудови фюзеляжа, що дозволяє досягти мінімального лобового опору під час польоту.
Це означає підбір корисного об'єму та визначення загальних розмірів корпусу.
• Корпус повинен створювати підйомну силу апарату до 40% у інтегральних схемах літального апарата. Це дозволяє
знизити масу та площу крил.
Головною вимогою до фюзеляжу літака є виконання ним свого основного функціонального призначення
відповідно до призначення літака і умовами його використання при найменшій масі конструкції фюзеляжу. Виконання цієї
вимоги досягається вибором зовнішніх форм/перерізу і значень параметрів фюзеляжу, при яких виходять мінімальними
його лобовий опір і найбільші корисні об’єми при визначених габаритах. Потрібно аргументувати вибір розміру, форми
фюзеляжу тощо.
•Розгляньте різні схеми та перерізи фюзеляжу,
такі як монококова схема, напівмонококова схема
та інші.
•Визначте найбільш підходящу схему та переріз
фюзеляжу для забезпечення оптимальної
конструктивної міцності та вмістимості літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

10.

Вибір розташування крила щодо фюзеляжу
Задані льотні характеристики передбачають проектування літака по схемі - вільно несучий
моноплан. При такій схемі крило може кріпитися до фюзеляжу трьома способами:
- крило проходить через середню частину фюзеляжу - «середньоплан» (A);
- крило кріпиться до нижньої частини фюзеляжу - «нижньоплан» (B);
- крило кріпиться до верхньої частини фюзеляжу - «високоплан» (C).
Вибір розташування крила по висоті в значній мірі визначається експлуатаційними вимогами,
однак з точки зору аеродинаміки ці схеми суттєво відрізняються за характеристиками, такими як бічна
стійкість, керованість та лобовий опір. Розміщення крила на різних висотах має вплив на аеродинамічні
властивості літака та його здатність до керування в різних режимах польоту.
Дослідіть різні варіанти розташування крила відносно
фюзеляжу, такі як нижнє крило, середнє крило.
Аргументуйте зроблений вібор схеми, на скільки він
відповідає типу літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

11.

Вибір основних параметрів схеми шасі
Шасі – це система опор, яка забезпечує зліт, посадку та переміщення літального апарату по поверхні суші або
води. Самі поширені варіанти виконання шасі літака це трьох-опорна із хвостовою опорою, трьох-опорна з носовою
опорою, шасі велосипедного типу (двох-опорна).
Вибір параметрів шасі літака залежить від конкретних вимог, що ставляться до літака, його розміру та місця
експлуатації. При виборі типу та основних параметрів, потрібно враховувати що шасі має забезпечувати:
- Безпеку польотів та експлуатації літального апарату;
- Стійкість та керованість під час злету та посадки;
- Ефективне гальмування при посадці;
- Можливість забезпечення зручної посадки та висадки пасажирів, завантаження та розвантаження вантажу
Існують наступні схеми шасі: тримісна (3-опорна) та велосипедна.
• Тримісна схема шасі включає три опори: дві головні опори розташовані під крилами, а третя — на носовій або
хвостовій частині фюзеляжу. Ця схема широко використовується у багатьох типах літаків, оскільки забезпечує
стабільність і надійність при посадці та руху по землі.
• Велосипедна схема шасі передбачає дві головні опори під крилами та одну передню опору під носом фюзеляжу. Ця
схема надає деякі переваги, зокрема більшу маневреність та здатність до керування на землі. Вона широко
застосовується у деяких легких літаках та спортивних повітряних суднах.
Вибір схеми шасі залежить від вимог до літального апарата, його призначення, умов експлуатації та інших факторів.
Визначте найбільш підходящу схему шасі для забезпечення
потрібних характеристик зносостійкості та маневреності літака.
Аргументуйте ваш вибір схеми, наскільки вона відповідає типу
літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

12.

Вибір схеми хвостового оперення
Схема хвостового оперення літака залежить від його типу, розміру, мети
використання, а також інших ключових параметрів літального апарату, таких як тип
фюзеляжу, розташування силової установки, розташування крила. Хвостове
оперення зазвичай складається із двох частин: горизонтального (стабілізатор) та
вертикального (кіль). Необхідно враховувати можливість існування літака без
хвостового оперення. Безхвістка - аеродинамічна схема планера літака, за якою
літак не має окремих площин управління висотою, а використовуються лише
площини, встановлені на задньому краї крила. Ці площини називаються елеронами
і поєднують функції елеронів та рульової поверхні висоти.
Задача хвостового оперення забезпечувати стійкість, керованість,
аеродинамічне балансування літака в польоті.
До основних типів хвостового оперення літака належать: конвенційне (трикутне)
однокільове, T-подібне, V-подібне, двокільове та інші.
Хвостове оперення літака, крім основних функцій, включає додаткові
керовані поверхні, які виконують важливі завдання у керуванні. Руль напрямку керована поверхня кіля, розташована на задньому краї кіля і використовується для
керування літаком по курсу.
Руль висоти - керована поверхня стабілізатора, розташована на задньому краї
стабілізатора і використовується для керування літаком по куту тангажу.
•Розгляньте різні варіанти схем хвостового оперення, такі як
класична схема, розвідне хвостове оперення та інші.
•Визначте найбільш підходящу схему хвостового оперення для
забезпечення потрібних характеристик стабільності та
керованості літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

13.

Вибір засобів механізації крила
Механізація крила – це засоби що застосовуються для контролю підйомної сили крила та його
аеродинамічного спротиву з ціллю покращення злітно-посадкових характеристик літака, покращення його
маневреності, підвищення стійкості та керованості. На крилі встановлено багато відхиляючихся управляючих
поверхонь, вони дозволяють регулювати рух літака в трьох площинах, прямолінійну і вертикальну швидкість та деякі
інші параметри польоту.
Основою для вибору типу механізації є льотні характеристики літака.
Передня та задня кромки крила можуть бути обладнані різними типами механізації.
Приклади механізації передньої кромки крила:
- Передкрилки (6);
- Предкрилок Крюгера (5);
Приклади механізації задньої кромки крила:
- Закрилки (8);
- Інтерцептор (9, 10);
- Елерон (2);
Окрім механізації передньої та задньої кромки крила додатково
можуть використовуватисяспойлери, флаперони, повітряні гальма.
Потрібно вибрати та обґрунтувати елементи механізації крила, специфіку
його роботи та вплив на політно технічні характеристики проектованого літака.
•Розгляньте різні засоби механізації крила.
•Визначте найбільш підходящі засоби механізації крила для
забезпечення потрібних характеристик польоту та безпеки літака.
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23

14.

Вимоги до готової роботи
1.Формат:
• Готове завдання повинно бути представлене у форматі презентації.
• Використовуйте популярні програми для створення презентацій, такі як PowerPoint
(пріоритетне), Google Slides або аналогічні.
2. Включення всіх пунктів згідно плану:
• Кожен пункт з плану, зазначеного вище, повинен бути включений у готове завдання.
• Забезпечте наявність достатньої кількості матеріалу для кожного пункту, щоб
детально описати вибір, аналіз та обґрунтування.
• Включіть коментарі до слайдів, якщо це необхідно, для детальнішого розуміння
презентації.
• Презентація повинна містити інформацію про зібрані та оброблені статистичні дані
про існуючі аналогові літаки середньої магістралі у вигляді таблиці.
• Повинні бути наведені основні характеристики та вимоги, які були отримані з цих
даних.
• Студенти повинні пояснити причини свого вибору та навести аргументи, які
підтверджують його доцільність.
3. Розмір та інші характеристики:
• Розмір презентації: 10 – 15 слайдів;
• Формат слайдів: 16:9;
• Шрифти, кольори графічних елементів та інших візуальних аспектів презентації:
вільні;
Copyright © 2023 Boeing. All rights reserved. | BOEING PROPRIETARY | CSM | 01JAN23