Формирование единых технологий авиационных двигателей
Нового поколения
Для разработки единых технологий и постановки на производство двигателей нового поколения применяют методы математического моделирования и структурной оптимизации единой технологии, в частности, метод определения «ядра решений» для структурной оптимизации единых технологий создания газотурбинного двигателя на основании данных патентной статистики, известных как в нашей стране, так и за рубежом лучших промышленных образцов и полезных моделей.
Основными средствами математического моделирования можно рассматривать методы искусственного интеллекта: экспертные системы; нейронные сети; методы нечеткой логики; генетические алгоритмы. Основа рассматриваемого метода математического моделирования – применение комбинированной модели на основе применения экспертных систем и метода нечеткой логики, которые реализованы в системе MATLAB 6.5. Эти методы позволяют выполнять системный анализ электронной базы данных по узловым технологиям.
Для решения задачи анализа данных патентной статистики по узловым технологиям газотурбинного двигателя может быть применен пакет «Fuzzy Logic» системы MATLAB 6.5. С его помощью можно осуществлять поиск «ядра решений», которое опирается на результаты экспертных оценок, заключающихся в отборе наилучших технических предложений по узловым технологиям в целях создания реактивных двигателей нового поколения.
В пространственной форме совокупность имеющихся в электронной базе данных узловых технологий можно представить в виде поверхности (рис. 3.3), где по осям отложены оценки по данным патентной статистики (тяги, степени сжатия компрессора, температуры на турбине), а по вертикальной оси ординат – точка варианта узловой технологии.
– эмпирические точки, характеризующие патенты по узлу
газотурбинного двигателя (пример)
Рис. 3.3. Теоретическая поверхность развития единых технологий авиационных двигателей
Как видно из рис.3.3. в нижней области находятся малоперспективные технологии создания реактивных двигателей. В верхней области – располагаются «высокие технологии», реализующие наиболее прогрессивные и оригинальные инновационные решения. В промежутке между этими областями имеют место промежуточные технологии.
На рис. 3.3. условно в качестве примера показана одна из S-образных кривых развития узловых технологий (в частности, вентилятора авиационного двигателя), а поверхность, таким образом, представляет собой множество вариантов развития узловых технологий, из которых можно выделить ядро решений для разработки единой технологии двигателя нового поколения.
После ввода в систему MATLAB 6.5 данных по экспертной оценке патентных документов, оценки их значимости для увеличения тяги, степени сжатия компрессора, температуры на турбине, в соответствии с полученным многовариантным графом, поверхность развития несколько модифицируется, рис. 3.4.
Рис. 3.4. Поверхность развития единых технологий авиационных двигателей по результатам экспертной оценки данных патентной статистики
Для системного анализа полученного «ядра решений» из области высоких технологий (рис.3.3–3.4) на следующем шаге рекомендуется строить структурные модели в виде многовариантных графов развития единых технологий авиационного двигателя нового поколения. На таком графе обобщены только точки (вершины графа) узловых технологий (рис.3.5), отобранные на предыдущем шаге анализа с использованием метода нечеткой логики.
Рис. 3.5. Многовариантный граф развития единых технологий авиационных двигателей
Многовариантный граф (рис.3.5) развития единых технологий является ядром возможных как конструкторских, так и проектно-технологических решений в виде:
- патентной и лицензионной документации;
- предварительных комплектов технологической документации для выполнения НИОКР и опытно-технологических работ по обеспечению конкурентоспособности новых изделий на этапах и стадиях эскизного и технического проектирования и
- разработки проектных, перспективных и директивных технологических процессов на этапах разработки рабочей документации
в целях структурной оптимизации единых технологий.
Многокритериальная структурная оптимизация технологий на сетевых графах может быть осуществлена с помощью теории статистических решений и теории игр, динамического программирования, использования искусственных нейронных сетей и других методов системного анализа технологий[17].
Таким образом, по результатам анализа данных патентной статистики можно выделить перечень наиболее перспективных технологий для обеспечения новых конструкторских решений создания авиационного двигателя нового поколения, разработки предварительного комплекта технологической документации и проектирования директивных технологических процессов.