Уравнение существования летательных аппаратов

1. В.Ф.Болховитинов использовал разработанный им метод для решения задач управления процессами разработки летательных аппаратов вне зависимости от типа аппарата (обычный самолет, экраноплан, ракета и т.п.), его предназначения (транспортный, боевой и т.п.), времени существования (многоразовый, одноразовый и т.п.)

2. Главная проблема, которая стоит перед генеральным конструктором в ходе создания нового летательного аппарата – свести множество требующих учета факторов к системе немногих обозримых величин, которые бы характеризовали главное в работе. Конструктор решает ее следующим образом.

Основная цель существования самолета (и вообще любого летательного аппарата), которая выражает и его рабочий процесс – доставка некоторой полезной нагрузки (груза) в данную точку пространства в заданное время. В качестве полезной нагрузки может выступать как некий груз, так и система вооружения: боевая задача решается с помощью совокупности боевых средств, которые и должны быть доставлены в заданное место.

Для доставки полезного груза требуется «тара» - планер самолета, двигатель и горючее к нему. Поэтому конструктор рассматривает четыре основных функциональных элемента системы: двигатель, запас горючего, планер («тару» технического средства), полезную нагрузку.

В качестве общей меры избрана масса этих элементов.

Но почему выбирается именно масса?

Во-первых. Масса в данном случае представляет весьма существенную характеристику и обеспечение величины массы в заданных пределах является важнейшим условием существования летательного аппарата и его отдельных частей.

«Потребность в установлении этих условий (условий существования летательного аппарата – Авт.), - пишет конструктор, - существует в любой отрасли техники, но в одной она менее остра, в другой может быть очень острой. Например, в машиностроении в результате несоблюдения требований экономии металла, станок может быть перетяжелен, но он будет работать. Иное наблюдается в тех отраслях техники, где образцы и степень использования их возможностей достигли высокого уровня развития и совершенства. В таких областях техники без знания условий существования образца нельзя удовлетворить требованиям практически и обеспечить дальнейшее быстрое ее улучшение. Например, применение самолета возможно только при его высоком техническом совершенстве. Перетяжеленный самолет может и не взлететь» [23].

Во-вторых, массу можно рассматривать как меру количественного измерения, некий эквивалент того или иного свойства летательного аппарата.

Вот что пишет об этом сам конструктор.

«Конструкция самолета – это, прежде всего материал, соответствующим образом обработанный человеком. Отдельные части конструкции взаимодействуют согласно желанию человека, основанному на знании им законов природы. Весь самолет, таким образом, можно рассматривать как некоторое овеществление этих законов человеком. При выбранном способе овеществления любого свойства тела всегда справедливо следующее положение: каждое из свойств пропорционально массе вещества, которой были приданы формы, обеспечивающие возникновение и существование этого свойства. Коэффициент же пропорциональности выражает уровень техники, соответствующий рассматриваемому времени. Таким образом, эквивалентом количества рассматриваемого свойства является та масса вещества, которая подверглась формированию» [24].

В результате при неизменном уровне техники и технологии за изменение каждого свойства летательного аппарата конструктор «платит» массой технического средства. Задаваясь количеством свойства, можно определить массу, которой необходимо «заплатить» за данное свойство, в заданном количестве.

3. Поскольку общий вес самолета есть сумма весов указанных основных компонентов, уравнение существования самолета летательного аппарата имеет вид:

(2.1)

где: G_пл – масса планера; G_ду – масса двигательной установки; G_т – масса топлива; G_н – масса полезной нагрузки.

«Это уравнение выражает баланс весов самолета. Если в правой части этого уравнения выразить веса слагаемых через соответствующие свойства самолета, то мы получим уравнение, связывающее вес самолета с его разнообразными свойствами. Такое уравнение, связывающее в единое целое свойства самолета и при том в определенных количествах, будем уже не уравнением баланса весов, а уравнением существования самолета, так как в нем будут отображены не только связи различных свойств и качеств самолета, но и возможность осуществления их в определенных количествах в одном самолете» [25].

И далее.

«Но в этом виде уравнение существования для применения и анализа неудобно, так как, выражая абсолютный вес самолета, оно не позволяет сравнивать различные самолеты из-за различия в их весах, мощностях, сопротивлениях и пр. Необходимо, не отвлекаясь от смысла и сущности уравнения существования самолета – этого критерия реальности (выделено нами – Авт.), - найти другую форму его, приводящую все самолеты к одному масштабу и поэтому, позволяющую сравнивать их между собой.

Если мы разделим обе части уравнения существования на вес самолета, то получим уравнение в форме относительных весов:

(2.2)

где:

…В этом уравнении свойства самолета отнесены к килограмму его веса, и поэтому им можно пользоваться для сравнения самолетов друг с другом по степени использования единицы массы, то есть по степени их совершенства.