Подход к формированию технического облика беспилотного воздушного судна

Abstract

В данной статье рассмотрено обоснование критерия эффективности при формировании технического облика беспилотного воздушного судна. Проанализированы критерии эффективности применения беспилотного воздушного судна, такие как относительная масса, время полета, удельная стоимость полета, стоимость жизненного цикла. Выявлена и обоснована необходимость использования комбинированного критерия, учитывающего экономическую и функциональную эффективность. Формулируются варьируемые, не варьируемые и неопределенные параметры, характеризующие беспилотное воздушное судно. Рассматривается формулировка оптимизационной задачи определения технического облика. Процесс формирования технического облика основывается на трех функционально взаимосвязанных процессах: аэродинамической компоновки, объемно-массовой компоновки и конструктивно-силовой компоновки. Целью формирования технического облика является поиск таких взаимосвязанных значений параметров БВС, которые обеспечивают достижение компромисса между требованиями при обеспечении экстремума какого-либо выбранного обобщённого критерия оптимальности, например, минимальной стоимости жизненного цикла готового изделия - самолёта. Данный критерий является одним из наиболее общих критериев эффективности самолёта, однако его расчёт на ранних стадиях разработки затруднителен. Поэтому на практике пользуется другими критериями, приближенными к стоимости этапов жизненного цикла. Особенностью процесса формирования облика БВС, как и любой сложной технической системы, является большое количество неизвестных и высокая степень неопределённости, особенно на ранних стадиях разработки. Для преодоления неопределённости процесс проектирования разбивается на ряд последовательных итерационных этапов. Задача поиска наивыгоднейшего сочетания проектных параметров БВС в зависимости от его назначения может быть рассмотрена как задача поиска экстремума некоторой целевой функции - задача оптимизации. На основе проведенного обоснования авторами предложена методика определения рационального облика беспилотного воздушного судна с учетом принятых ограничений. The article focuses upon the substantiation of efficiency criterion at formation of technical shape of an unmanned aerial vehicles. The authors analyze the criteria of efficiency of applying unmanned aerial vehicles, such as relative weight, flight time, unit cost of flight and life cycle cost and provide reasoning for the necessity of using the combined criterion considering economic and functional efficiency. Variable, non-variable and uncertain parameters characterizing an unmanned aerial vehicles are formulated. The optimization problem of determining the technical appearance is considered. The process of technical appearance formation is based on three interrelated processes: aerodynamic arrangement; volume-mass arrangement and structural-force arrangement. The purpose of the technical appearance is to find such interrelated values of the parameters of an unmanned aerial vehicle (UAV), which ensure the achievement of a compromise between the requirements while ensuring the extreme of any selected generalized criterion of optimality, for example, the minimum cost of the life cycle of the finished product - the aircraft. This criterion is one of the most general criteria for aircraft efficiency, but it is difficult to calculate it at an early stage of development. Therefore, in practice, it uses other criteria that are close to the cost of the life cycle stages. The specific feature of the process of UAV glare formation, as well as any complex technical system, is a large number of unknown and high degree of uncertainty, especially at the early stages of development. To overcome this uncertainty, the design process is divided into a series of successive iterative stages. The task of searching for the most advantageous combination of UAV design parameters depending on its purpose can be considered as the task of searching for the extremum of some target function - optimization task. Based on the conducted substantiation the authors propose the technique of defining the rational appearance of an unmanned aerial vehicles, considering the accepted restrictions.