Введение   

   В принципе любая научная работа должна быть актуальна, однако, само это понятие иногда трактуется достаточно широко и некоторые тематики актуальны где-то в масштабах этого века. В свою очередь при ведении прикладных и заказных работ сами жизненные обстоятельства складываются таким образом, что возникают вызовы - сам поиск ответы на которые побуждает ведение научной деятельности. И так, что у нас на повестке дня? Государственная политика, а так же постепенное развитие экономики страны формируют запрос на внедрение инновационных решений в различных областях человеческой деятельности, в том числе и в авиации. Происходит всё это на фоне уровня технологий устанавливаемого ведущими мировыми учёными и специалистами. Даже беглое ознакомление с зарубежными научными публикациями формирует представление о том к чему необходимо стремиться в своей деятельности и каким образом решать насущные задачи. При этом оглядываясь на существующую действительность нельзя не заметить, что ресурсы, которыми располагают иностранные специалисты и отечественные несколько разняться по качеству и объёму. В итоге, задачи необходимо решать на современном уровне и в условиях располагаемых (ограниченных) ресурсов. А это значит, что исследования должны давать результаты позволяющие стремительно двигаться к мировому уровню: повторяя зарубежные технологии, улучшая их, создавая новые научные направления и школы. При этом, важно понимать, что результаты исследований должны способствовать экономическому росту государства и привлечению в исследования новых ресурсов для развитие темы.

   Фундаментальные исследования в механике жидкости, газа и плазмы действительного позволят углубить понимание того, что происходит с потоком, как им управлять и как в конечном итоге улучшить характеристики современных и перспективных летательных аппаратов. Но не следует забывать, что современные исследования в области механики жидкости и газа в основном сводятся к построению моделей турбулентностей, управлению пограничным слоем и изучению особенностей обтекания и термодинамических процессов на больших сверзвуковых скоростях. Но эти исследования либо лежат за пределами условий в которых эксплуатируется современные воздушные суда, либо вносят незначительный вклад в изменение  их характеристик. К тому же, между лабораторными исследованиями и реальным внедрением на серийный летательный аппарат той или иной технологии лежит пропасть из инвестиций в НИОКР, сертификационных процедур и приёмки реальными эксплуатантами. На всё это уходят годы. Вести же практические исследования возможно лишь при наличии реального запроса на исследования. И он есть.

    В начале 2010-х г.г. Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина открыл для себя новое направление деятельности - разработку новой перспективной авиационной техники. Появление данного направления сформировало новый запрос в вопросе аэродинамического проектирования и расчёта лётно-технических характеристик летательных аппаратов. Если ранее достаточно было работать с уже готовыми компоновками требующих тех или иных доработок, то теперь предстояло и формировать саму компоновку. Существенно увеличилась степень неопределённости, появились новые переменные, поскольку в процессе проектирования могут быть скорректированы многие параметры, которые приведут не только к изменению геометрической формы летательного аппарата, но так же и его веса и КПД агрегатов и систем. Выполняя исследования в рамках государственного контракта, направленного на обеспечение технологического задела развития отечественной авиационной промышленности стало ясно, что необходимо Несколько скорректировать подходы к организации и автоматизации инженерных расчётов аэродинамических и лётно-технических характеристик летательных аппаратов.

   1 Неопределённость. Оценка. Прогнозирование. Риски.

    Неопределённость это в принципе то благодаря чему существует наука, исследовательская деятельности, образование и развитие информационных систем. Если смотреть философски, пожалуй это единственная проблема разумных существ. Мы не знаем что будет сегодня, что будет завтра, не знаем порой как принять правильное решение, как поступить... Особенно это важно при высокой степени ответственности. Стремление внести хоть какую-то определённость заставляет человека принимать, пусть зачастую не самые справедливые, правила игры, позволяющие её участникам, отталкиваться от них и выстраивать свою деятельность.

   В жизни правила и нормы многое определяют, не ориентироваться на них сложно, однако и диктовать свои правила ещё сложнее. При разработке авиационной техники также необходимо следовать правилам и удовлетворять нормам, что естественно в некоторым смысле не способствует внедрению инноваций, но страх неопределённости (риски, опасность неудачи) возвращают разработчиков к действующим нормам и правилам. В связи с чем необходимо понимать, первое, что это нормально, второе, от этого следует исходить, на это следует ориентироваться. Так же это указывает на необходимость волевого решения при активизации работ по радикально новому воздушному транспортному средству. Потребность в ресурсах на создание нечто радикального нового может быть настолько высокой, что не каждый бюджет осилит, а риск неудачи настолько высок, что привлечь сторонние инвестиции крайне затруднительно. Принимая выше сказанное за отправную точку, можно справедливо утверждать, что облик летательных аппаратов не будет радикально менять в ближайшие годы, пока кто-либо не выступит с инициативой создать нечто радикально новое. Это позволяет снизить степень неопределённости и отталкиваться от характеристик современных образцов авиационной техники в процессе внедрения инноваций.

 Характеристики техники представляют собой функциональные зависимости между своими значениями и значениями входных параметров. Однако, в действительности, помимо входных параметров, существует множество случайных факторов искажающих эту зависимость и если их не учитывать результаты расчёта окажутся неверными. Но и учесть все факторы крайне сложная задача. Складывается ситуация, когда необходимо рассмотреть, проанализировать и выделить основные факторы, которые могут повлиять на характеристики летательного аппарата. Но даже не оценивая вероятность того, какие значения принимают факторы, диапазон их изменений неизбежно заставляет отказывать от точечной оценки характеристик и переходить к интервальной и взвешенной оценкам.

   Расчёт характеристик летательного аппарата в условиях наличия случайных факторов становиться прогнозом, имеющим определённую вероятность сбыться. Прогноз может быть построен на основании статистики, экспериментальных данных и расчёта. Важную роль в прогнозировании играет оценка риска, т.е. вероятности с которой прогноз сбудется или не сбудется.

   Риск того, что фактические значения характеристик отличаются от расчётных и находятся в некотором интервале, вытекает из точности вычислений и измерений, а так же ряда случайных факторов. Только аппроксимация экспериментальных данных, полученных при испытаниях аэродинамически подобной модели летательного аппарата в аэродинамической, создаёт дисперсию значений аэродинамических характеристик. Удобно мнемоническое правило: с вероятностью 80% значения характеристик ЛА будут лежать в диапазоне 20% в окрестности математического ожидания, что собственно соответствует закону Паретто 20/80.

    2 Инженерная оценка. Работа с данными и источниками информации.

   Инженерная оценка - это совокупность методик, позволяющая дать количественную характеристику тому или иному показателю. Для получения инженерной оценки могут быть задействованы различные источники информации:

1. Данные статистики.
2. Данные натурного эксперимента.
3. Данные испытаний на лабораторных установках.
4. Данные численных экспериментов.
5. Данные эмпирических зависимостей.
6. Данные теоретических моделей.

Разумеется могут те или иные данные могут отсутствовать в зависимости от ситуации и наличии ресурсов для их получении. Сопоставление данных, полученных разным путём, но об одном и том же объекте, позволяет, с одной стороны, убедиться в их достоверности, с другой, получить более широкое представление о и характеристиках объекта.

   По сути инженерная оценка сводится к работе с данными и различными источниками. Для организации этих работ необходимо формирование баз данных и систем позволяющих работать с ними.

   3 Современный стандарт оптимизации. Потребности и возможности.

   В настоящее время, для сложных систем, в которые входит множество подсистем и отдельных элементов сформировался определённый стандарт оптимизации. Об этом можно судить по публикациям и научным работам. Современный уровень оптимизации - это мультидисциплинарная многопараметрическая многокритериальная глобальная оптимизация с применением мультистарта и правила отбора лучших решений, учётом случайных факторов и объективных ограничений. В сущности, это перечисление всех тех нюансов, которые хочется учитывать при выполнении оптимизации.

    Такое изобилие приставок мульти- и много-, связано с объективным влияние параметров и характеристик одной природы на параметры и характеристики другой природы. Например, корреляция аэродинамики, прочности и массы. Решать задачу оптимизации именно в такой не простой постановке вынуждает высокая цена ошибки при реализации такого сложного и дорого проекта, как, например, самолёт. Выгоднее затратить больше усилий на этапе разработки и произвести качественную оптимизацию, получить оценку значений параметров, обеспечивающих наилучшие показатели эффективности, чем потом переделывать готовый продукт, пытаясь переиграть конкурентов.

    Современный математический аппарат позволяет выполнять подобного рода оптимизации в полном объёме.

   4  Организация и автоматизация расчётов. Обработка данных.

   Чем более полные и точные модели мы используем для расчётов и экспериментов, тем с большим объёмом данных приходиться работать. Чтобы снизить вероятность ошибки в следствии человеческого фактора и ускорить работу, необходимо организовать таким образом работы по обработке данных, чтобы значительная доля механических процедур выполнялась автоматически, по средствам ЭВМ и ПК.

   В данном разделе наиболее подробно остановимся на использовании эмпирических зависимостей, используемых для инженерной оценки. 

    Эмпирические зависимости позволят быстро и достоверно давать количественную оценку рассчитываемым показателям, однако с невысокой точностью. Так же сам характер этих зависимость позволяет оценивать качественные изменения. Совокупность эмпирических зависимостей и взаимосвязи между ними позволяют строить модели реальных объектов с достоверными характеристиками.

    С учётом того, что зачастую необходимо сочетать различные методы... ...целесообразно использовать методы программирования.

   Интерфейс...

   5 Формализация насущных задач

   Чтобы решить задачу необходимо поставить её корректно. Формализация - это важный этап и на пути к пониманию решения задачи.

   6 Экономика как фактор сдерживающий развития. Ограниченность ресурсов. Необходимость и достаточность.

    Нет объективной необходимости обеспечивать максимально возможный уровень эффективности системы. Достаточно превзойти предыдущий уровень установленный лидерами производства.

   7 Стандартизация. Нормирование. Унификация. Пропаганда.

   Недостаточно единожды достигнуть самого высокого придела. Необходимо новый уровень сделать обычным явлением.

    Это необходимо в том числе и для обучения следующего поколения специалистов. они должны освоить новые стандарты работы.

 Заключение

   Необходимо освоить и сделать многое.