Следующего приближения

45. Куцевич Н.А. Factory Suite 2000 - комплексный инструментарий следующего поколения // МКА. 1998. № 4.

Дозвуковые и околозвуковые транспортные самолеты были предметом глубокого исследования НАСА с целью определения преимуществ, обеспечиваемых объединенным использованием нескольких прогрессивных технологических разработок в изделиях следующего поколения транспортной авиации [И]. Последние включают суперкритические несущие поверхности, эффективно работающие до скорости, равной 1 М; рулевые поверхности крыла и внутренние пересечения, позволяющие предельно снизить околозвуковое лобовое сопротивление, обеспечить бесшумность двигателя и использовать перспективные материалы.

Как уже отмечалось, эффективность затрат в результате снижения массы при применении новых материалов в современных подземных транспортных средствах достигает 3,75 долларов на килограмм, а аналогичная величина для следующего поколения транспортных средств того же типа оценивается ~ в 5 долларов на килограмм.

В предыдущих разделах уже были отмечены благоприятные возможности для расширения применения композиционных материалов в конструкциях мало- и многоместных железнодорожных транспортных средств. Был дан ряд примеров использования стеклопластиков в обоих типах транспортных средств, в частности, для головных обтекателей, сидений, панелей. Для следующего поколения транспортных средств желательно разработать новые сочетания материалов и конструкций для составных частей вагонов. К основным деталям и узлам вагона относятся панели крыши, боковые панели, панели пола, стойки для окон вагона и кабины машиниста.

Для самолетов вертикального и укороченного взлета и посадки необходимы приводные валы с подшипниками и опорными элементами. Как сообщают Зинберг и Симодс [19], фирмы Bell Helicopter Company и Whittaker Corp. начали выполнение отдельной программы по конструированию и изготовлению приводного вала хвостового винта из усовершенствованных композиционных материалов (рис. 15). Такой вал предназначается для следующего поколения вертолетов, которые предполагается использовать в качестве городских такси. На начальном этапе планируется применение эпоксидного боропластика. Этот высокомодульный материал пригоден для изготовления более длинных валов, работающих при критической скорости, которую не выдерживают валы из алюминиевого сплава. Для обеспечения крутильной жесткости и стабильности, необходимых при требуемой критической скорости, этот композиционный материал изготовлялся с угловой ориентацией слоев 0°, ±45° и 90°. Вал хвостового винта, изготовленный из такого материала, передает мощность 600 л. с. при частоте вращения 5540 об/мин. При этом экономия массы составляет 8,1 кг (на 28,3% легче вала из алюминиевого сплава). Однако в таких случаях надо сравнивать массу всей системы приводного вала, которая включает массы ряда промежуточных подшипников, опор и подпятника. Для вала из бороэпоксидного композиционного материала (изображенного на рис. 15), требуется лишь два подшипника, в то время как для вала из алюминиевого сплава необходимо четыре подшипника.

Кроме малой утечки радиоактивности, газоохлаждающие реакторы имеют другое существенное преимущество перед легководными реакторами: термический КПД практически такой же, как и в ТЭС на органическом топ-' ливе аналогичной мощности. Таким образом, в конденсатор отводится такое количество теплоты, которое позволяет использовать оборотную систему с градирнями, что существенно для предотвращения теплового загрязнения водотоков и водоемов. В добавление к этому техническая реализация газоохлаждаемых реакторов естественным образом приводит к разработке следующего поколения ядерных реакторов — реакторов - размножителей на быстрых нейтронах.

На стеклянном лазере Shiva в лаборатории Lawrence Livermore Laboratory был получен импульс 15 кДж световой энергии. При увеличении числа пучков и диаметра конечных усилительных каскадов новый лазер Nova должен был, как надеялись его создатели, к 1983 г. производить импульс в 100 кДж На .лазере Helios на газе СО2 в лаборатории Los Alamos Scientific Laboratory в Лос-Аламосе был получен пучок инфракрасного излучения, энергия которого была равна приблизительно 10 кДж, а лазер следующего поколения Antares, который сейчас сооружается в Лос-Аламосе, сможет обеспечить пучки в 100 кДж. Большинство исследователей в области управляемого термоядерного синтеза в настоящее время считает, что для возникновения термоядерной реакции энергия лазерного излучения должна быть не меньше 100 кДж, даже при условии совершенствования конструкции мишеней.

Программа корабля нового поколения DDX является крупнейшим проектом ВМС США. Одним из наиболее важных элементов программы является так называемая Интеллектуальная Модель Продукта ( Smart Product Model), которая является «виртуальным прототипом» предлагаемого военного судна следующего поколения. При реализации правительственных контрактов существует требование Департамента Обороны США, согласно которому к 2002 году все операции по сопровождению изделий и их закупкам должны базироваться на электронной информации и электронных технологиях. В соответствии с этим требованием один из участников проекта Lockheed Martin Government Electronic System (GES) разработал и активно использует Интегрированную Среду Разработки (IDE) физически распределенную, но логически связанную структуру данных для сопровождения и управления информацией, используемой на всех этапах жизненного цикла. IDE является WEB центрической системой управления данными и процессами проектирования, разработки, производства, испытаний и сопровождения, которая используется всеми подразделениями компании. Используя возможности Windchill, пользователи могут быстро и просто выполнять различные задачи по управлению данными: сохранение, управление документами, управление потоками заданий, управление жизненным циклом документов, управление изменениями, управление составом изделия. Вдобавок, данные об изделии становятся доступными различным подразделениям компании, включая инженерные подразделения, подразделения по работе с поставщиками, подразделения по управлению проектами. Используя Windchill, GES планирует связать IDE с финансовой системой, чтобы позволить пользователям быстро производить стоимостные расчеты по новым проектам и продуктам, а также связать IDE с MRP-системой для улучшения взаимодействия инженерных и производственных подразделений.

Что же ожидает нас в будущем? Очевидно, что суДь-ба человечества находится в наших собственных руках и зависит от того, как мы распорядимся атомной энергией. Вполне может быть так, что уже при жизни следующего поколения дешевая электроэнергия, вырабатываемая в неограниченном количестве термоядерными реакторами, обеспечит материальное благополучие на более высоком уровне, чем тот, который достигнут сейчас самыми развитыми странами. С другой стороны, вся планета может превратиться в радиоактивную пустыню всего лишь через несколько часов после начала ядерной войны. Герберт Уэллс жил достаточно долго и ему удалось наяву увидеть кошмар, вызванный применением ядерного оружия в конце второй мировой войны. В 1946 году он предполагал, что человечество почти неизбежно обречено на вымирание. Сегодня есть и такие, кто вторит мрачному предсказанию Уэллса. Однако большинство людей надеется, что эти мрачные предсказания никогда не сбудутся. Следует привести здесь слова Бертрана Рассела, ответившего «пророкам» таким образом: «Я не могу согласиться с этим. Все зависит от нас самих, от нашего понимания ужасных последствий ядерной войны и от нашей активности предохранить человечество от этих последствий. И я надеюсь, что разум, воля и гуманизм являются верными соратниками человека в его борьбе против самоуничтожения в ядерной войне».

На очереди и решение чисто «стратегических» задач. Речь идет о том, что роботы «следующего поколения» должны уметь приспосабливаться к новым видам действий, перед ними поставленным, причем приспосабливаться автоматически, без участия человека Они будут решать и эвристические задачи, выбирая оптимальную стратегию движения. Снабженные «зрением», «слухом», способные реагировать на тепло и на перепад температур, «чувствующие» электромагнитные поля и «слышащие» ультразвуки — вот каких «питомцев» ждем мы от будущего роботостроения, отчетливо вырисовывающегося уже сегодня.

Важнейшее значение приобретают средства диагностирования при переходе на эксплуатацию машин по состоянию. Машины следующего поколения должны быть в значительно большей степени оснащены средствами технического диагностирования, которые, в свою очередь, будут создаваться на новом техническом уровне применительно к конкретным машинам на всех этапах их создания, эксплуатации и хранения.

довательных приближений. Температуры, рассчитанные по формулам (1.6), (1.25), (1.26), будут исходными для следующего приближения, пока не будет достигнута необходимая точность расчета. Обычно для этого бывает достаточно двух-трех приближений.

движения по оврагу», предложенный в работе [125]. В применении к функции двух переменных параметров он состоит в следующем. Исходя из требуемой точности вычислений, выбирают постоянные величины d, Оо и ДО. Счет начинается с некоторой заданной точки 0 с координатами «j и а2 (см. рис. 7.44, где изображены линии уровня одной из овражистых функций). В качестве следующего приближения берется точка 1 с координатами «1 = а? + d cos On, «2 = «2 + d sin ®o- Если / (а\, а^) > >/(oc1, 0,2), то точка 1 вращается вокруг точки 0 на угол ДО:

Определяем первое приближение собственной функции по формуле (11). Результаты вычислений даны в таблице. Полученные данные представляют собой начальные значения собственной функции и собственного значения для следующего приближения.

Изложим простейшую схему решения, сводящую расчет цилиндра из N слоев к последовательности расчетов двухслойных цилиндров [4], имеющую гарантированную сходимость [5]. Опишем сначала решение задачи при сопряжении двух слоев с номерами i и I + 1. Зададим на поверхностях Sin, SiB в качестве нулевого приближения некоторые вектора р?в, р?н, удовлетворяющие условиям (3), а при i = 1, N и условиям (2). Рассмотрим задачу об отыскании напряженно-деформированного состояния, удовлетворяющего условиям сопряжения (3) — (8), при краевых условиях (9) — (10). При заданном нулевом приближении р,н, Ргв каждый из слоев i и г + 1 находится при заданных внешних воздействиях. Определим состояние в каждом из слоев с помощью имеющейся программы решения уравнений (1). При этом на Sia, S^ возникнут перемещения UiH, U?+IB, не всегда удовлетворяющие условиям (6) — (8). Для построения следующего приближения будем использовать величину невязок:

— «!• В противном случае можно рекомендовать графическое определение следующего приближения. Так как истинная частота свободных колебаний должна быть получена при и = со, ее можно определить пересечением прямой Q = со с кривой со (Q) динамического расчета, которая может быть приближенно представлена прямой, соединяющей две полученные точки (Q = 0; со = со0) и (Q = со0; со = coj).

В итерационном процессе по предшествующему (исходному GT (0)) значению модуля упрочнения, используя уравнения (1.99) и (1.100), находят е? и о?. Далее по формулам (1.103) или ^1.104) определяют значения р (i) для рассчитываемого цикла; по формулам (1.101) — (1.104) — значение GT (n) следующего приближения, которое подставляют в (1.100). Такой итерационный цикл повторяется до получения требуемой точности.

В точках ? = ?j и 5 = S2. отвечающих заданным точкам схода струй, определенные в каждом приближении величины aW, вообще говоря, не равны известным в точках /^ и F2, а величина скорости V не равна заданной величине V2. При вычислении интегралов (20.14) — (20.16) значения а и \nV в этих точках следует принимать равными точным, а функции lnV(;) и а(?) следующего приближения ограничивать в окрестности точек /^ и F2 теми же значениями. В сиду единственности решения поставленной задачи и аналитичности функции In V любой сходящийся процесс последовательных приближений должен приводить к устранению разрывов функций а(?) и lnV(?) в точках Fl и F2.

в правой части которых все величины и функции задавались или определялись по результатам предыдущего приближения. При вычислениях первого приближения в качестве исходных брались данные одномерного расчета, причем все функции скоростей принимались независимыми от г, и использовались разности назад. В результате интегрирования (46.35), производимого по обобщенной формуле трапеций, находилась функция vz (r) следующего приближения. Затем из краевого условия (46.30) уточнялась величина vzc t причем при вычислении интеграла в уравнении неразрывности (46.28) или (46.29) также применялась формула трапеций. Этот же интеграл (при окончательно исправленной в данном приближении величине vz \ определяет уточненные линии тока и узлы следующего приближения.

Изложенный способ расчета представляет собой естественное обобщение одномерного или гидравлического расчета течений в каналах, производимого, по существу, в средних параметрах. Применение наряду с осредненным уравнением неразрывности (50.5) осред-ненного уравнения отсутствия вихрей (50.6) позволяет вычислить, кроме среднего значения скорости в канале, также главную часть ее изменения поперек канала. В порядке следующего приближения можно, опираясь на результаты произведенного расчета, вычислить отброшенные члены порядка f'q' и разбить течение в канале на две или три отдельные струйки; после этого к каждой из струек вновь применима изложенная приближенная методика расчета, если использовать дополнительно условия равенства всех функций на границах струек.

Полученная функция (59.31), конечно, не удовлетворяет второму уравнению импульсов (59.12) и уравнению на характеристиках (59.15) и поэтому может рассматриваться только как первое приближение решения. Для получения следующего приближения функцию (59.31) надо подставить в уравнение (59.15) и искать следующее приближение функции e(r, a).

В качестве следующего приближения задаемся п — 20, но табл. V приложения находим