Далин В.Н. Конструкция вертолетов, страница 2

Экономическая эффективность чаще всего лежит в основе побудительных мотивов коммерческой деятельности. Этот подход неминуемо возобладает и в военной области. За последние 50 лет в отечественной и зарубежной практике предлагалось немало частных критериев эффективности. Этими критериями удобно и нужно пользоваться при сравнительной оцеп- ке различкых альтериативяых вариантов решеиия одной и той же задачи. Транспортная эффективиость ЛА основана иа сопоставлеиии располагаемой производительности с затратами масс ЛА и топливной зффективиости двигателя: где т — масса коммерческой нагрузки; Ь вЂ” дальность полета; ки = Й и' — рейсовая (средняя) скорость полета; к' — крейр и кр кр серская скорость; Й вЂ” коэффициент потерь времени ка мапеврироваиие до взлета и посадки, набор высоты и снижение; из„„,— масса пустого снаряженного ЛА; т, — .масса топлива.

Этот критерий зависит от технических показателей ЛА, таких как весовая отдача, аэродинамическое качество, удельиый расход топлива двигателей. Производствеиная эффективиость вертолета отражает его совершеиство как объект промышлеииого производства и зависит от таких свойств конструкции, как технологичность, взаимозамекяомость, уровень нормализации и т.п. Эксплуатационная эффективность (системно-техническое обслуживание) вертолета отражает его совершенство как объекта техкической эксплуатации. Она зависит от таких признаков, как долговечкость, надежность, эксплуатационная технологичность вертолета и т.п.

Техническая эффективиость вертолета оценивается как себестоимость тонно-километра: А а— кн кн р где А — расходы на эксплуатацию вертолета в течение одного летного часа; Й „„— коэффициепт коммерческой нагрузки, учитывающий среднегодовую иеполиую загрузку вертолета. Целевая эффективность отражает степеиь соответствия характеристик вертолета заданным требовапиям по скорости, дальности, грузоподъемности, степени комфорта и т.д. Этот вид зффективиости находит свое отражение в величине научно обоснованных тарифов ка перевозки. Капиталоемкость определяет стоимость вертолета и сопряженных с ним объектов, необходимых для выполнения в определенное время заданного объема перевозок при прочих равных условиях. Экономическая эффективность — многоплановый критерий.

Определяется она сопоставлением затрат с получаемым экономическим эффектом. Процесс проектирования ЛА, в том числе и вертолетов, состоит из следующих этапов: разработка тактико-технических требований, разработка аванпроекта ~йез1дп зресИ1сайов), эскизное проектирование, макетирование, компоновка и увязка, разработка технических заданий на проектирование, рабочее проектирование. Весь процесс проектирования ЛА сопровождается весовыми расчетами: от прогнозов массы агрегатов на этапе аванпроекта до скрупулезного учета всех затрат массы при рабочем проектировании.

Весовая культура — непреложный закон лзобого успешно работающего конструкторского бюро. Анализ стоимостных характеристик показывает, что при высокой культуре эксплуатации выгоднее создавать более дорогостоящие, по совершенные в весовом отношении и в эксплуатации вертолеты. В связи с этим необходимо критически относиться к традиционным технологическим решениям и использованию проверенных в эксплуатации, но морально устаревших конструктивных решений. В отличие от других ЛА, у вертолетов суммарная масса агрегатов, ресурс которых определяется усталостной прочностью, составляет более половины массы пустого вертолета.

Поэтому важнейшей задачей, стоящей перед конструктором вертолетов, является обеспечение ресурса по условиям выносливости. Т.е. усталостная прочность конструкции вертолета и его агрегатов под воздействием повторяющихся в эксплуатации нагрузок в течение определенной наработки (назначенного ресурса) должна гарантировать отсутствие появления усталостных повреждений или разрушений, которые могут непосредственно привести к катастрофической ситуации. Это требование, помимо создания соответствующей конструкции вертолета и его агрегатов, должно обеспечиваться производственно- технологическими процессами изготовления и ремонта, техпическим обслуживанием и соблюдением установленных правил и условий эксплуатации.

Технологические процессы изготовления элементов конструкции вертолета должны быть стабильными и обеспечивать постоян- ство характеристик деталей и узлов, влияющих на их работоспособность в пределах установленных ресурсов и сроков службы в ожидаемых условиях эксплуатации. В процессе эксплуатации должен осуществляться систематический контроль состояния конструкции, обеспечивающий выявление факторов, которые приводят к недопустимому снижению усталостной прочности конструкции (коррозия, износ, случайные механические повреждения). Материалы для изготовления агрегатов необходимо выбирать с учетом ожидаемых условий эксплуатации. Механические, физические н другие свойства выбранных материалов должны соответствовать стандартам, нормативам, техническим условиям н находиться в пределах, обеспечивающих в ожидаемых условиях эксплуатации надежность работы деталей и элементов конструкции в течение назначенного для них ресурса и срока службы.

Это должно быть подтверждено путем испытаний и (илн) имеющимся опытом проектирования и эксплуатации. Каждая часть конструкции должна быть соответствующим образом защищена от повреждений или потери прочности при эксплуатации вследствие какой-либо причины, включая метеорологические условия, коррозию и абразивный износ. В конструкции должны быть предусмотрены приспособления для вентиляции и дренажа там, где это необходимо, для предотвращения скопления воспламеняющихся, ядовитых или вызывающих коррозию жидкостей. Проектирование агрегата следует начинать с формирования силовой схемы конструкции агрегата от воздействия заданных внешних нагрузок.

Практика показывает: чем проще, лаконичнее выглядит силовая схема, тем удачнее н выгоднее в весовом отношении будет реализованная копструкция. Основные условия нагружения, определяющие прочность вертолета и его основных агрегатов, сформулированы в Нормах летной годности гражданских винтокрылых аппаратов для ожидаемых условий эксплуатации н включает нормы (требования), рекомендации н вспомогательные сведения. 10 Глава 1. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОЦЕССА КОНСТРУИРОВАНИЯ АГРЕГАТОВ ВЕРТОЛЕТОВ Как уже было отмечено, процессу конструирования агрегатов вертолета предшествует формирование конструктивно-силовой (КСС) и конструктивно-кинематической схемы (ККС) агрегата и расчет (прогноз) массы конструкции, которая выводится проектировщику в качестве директивы. 1Л.

ФОРМИРОВАНИЕ КСС И ККС АГРЕГАТОВ ВЕРТОЛЕТА Каждый агрегат имеет свое функциональное назначение. Каркасные агрегаты (фюзеляж, оперение, крыло) представляют собой конструкции, воспринимающие нагрузки от аэродинамических сил и сил, приходящих от установленных в нем агрегатов и систем, возникающих зза различных реягнмах полета. Посущий винт (НВ) представляет собой кинематическое устройство, обеспечивающее создание аэродинамических снл и моментов для двихгения, балансировки и управления вертолетом.

Механическое управление предназначено для передачи усилий пилота с целью изменения аэродинамической нагрузки на исполнительных органах управления (лопасти винтов, консоли стабилизатора). Трансмиссия (приводы) распределяет мощность двигателей по потребителям — НВ, рулевому винту (РВ), энергетическим системам (гидравлической, электрической, системе теплообмена и т.п.), трансформируя ее в соответствии с потребными крутящими моментами. Шасси воспринимает нагрузки при посадке и маневрах па ВПП.

Таким образом, основные агрегаты вертолета различают как по функциональному назначению, так и по условиям их работы. Поэтому формирование их КСС и ККС имеет свои специфические особенности в методике конструирования. Двигатели, агрегаты гидросистемы, маслосистемы, злектросистемы в практике вертолопзых ОКБ относятся к готовым изделиям, создаваемым на специализированных предприятиях. Общим критерием оценки целесообразности выбранной КСС и ККС является полное соответствие функциональному назначепизо и удовлетворение выбранпым ' критериям оптимизации (минимальная масса и стоимость эксплуатации„надежность, эксплуатационная эффективность и т.п.).