Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Оно реализуется при проектировании двигателя путем возможной защиты наиболее уязвимых мест, например коммуникаций, а также созданием дублирующих систем (топливной, антипомпажной и т. п.). Требование к уменьшению вредного воздействия двигателя на окружающую среду относится главным образом к двигателям пассажирских самолетов и касается установления предельно допустимых норм на величину шума двигателя при взлете и посадке, выделение загрязняющих веществ (окиси углерода, различных углеводородных соединений, окислов азота), а также дымность ныходящих газов. Требование реализуется путем специального проектирования узлов двигателя, разработки шумоглушащих узлов, бездымных камер сгорания и т. д.
Следует заметить, что наряду с перечисленными техническими требованиями на двигатели для пассажирской авиации распространяются международные нормы летной годности ИКАО, направленные на повышение безопасности полетов и уменьшение вредного их воздействия на окружающую среду. В соответствии с нормами каждый новый тип двигателя проходит проверочные испытания, в том числе на заброс камней, песка, птиц; конструкция корпусных деталей не должна пробиваться в случае повреждения и обрыва рабочих лопаток и т.
п. Все изложенные здесь важнейшие требования, предъявляемые к ГТД, обязательны, в первую очередь, для конструкторов при проектировании новых двигателей. Степень важности отдельных ТТ отражается в нх количественных показателях, устанавливаемых с учетом назначения летательного аппарата, для конкретных ГТД. Реализация технических требований осуществляется при проектировании н обязательно проверяется в процессе создания двигателя путем проведения комплекса специальных стендовых длительных н летных испытаний. Перечень необходимых испытаний определяется программами Государственных испытаний конкретных двигателей. $.5.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГТД, СТАДИИ СОЗДАНИЯ Началу проектирования ГТД, которое, как и проектирование любого технического объекта, состоит из ряда последовательных работ (стадий), оговоренных ГОСТ, предшествует выдача конструктору двигателя технического задания (ТВ) разработчиком летательного аппарата, Техническое задание формируется на основании задания на создание летательного аппарата, технических требований к летательному аппарату и предварительных совместных конструктивных проработок летательного аппарата и двигателя. 23 ТЗ содержит. основное назначение, основные технические характеристики, важнейшие технические требования и показатели качества, технико-экономические и специальные требования, связанные со спецификой применения разрабатываемого двигателя.
После соответствующей предварительной проработки, согласования и утверждения ТЗ является основным определяющим документом для всех стадий проектирования и в дальнейшем для создания двигателя. Предварительная конструктивная проработка, формирование облика двигателя состоит из проработки вариантов различных конструктивных схем о выявлением основных преимуществ и недостатков каждой применительно к рассматриваемым условиям, предварительных расчетов двигателя, его основных узлов и характеристик.
Если на заре разработки ВРД в проектировании облика, не располагая сформулированными требованиями и ТЗ, мог участвовать только один талантливый конструктор (например, за яесколько часов был начерчен от руки в натуру облик двигателя АМ-3 А. А. Микулиным), то в настоящее время эту задачу решают коллективы высококвалифицированных опытных теоретиков и конструкторов о привлечением соответствующих НИИ, так как требования и уровень сложности двигателей неизмеримо возрослн.
Вместе а тем выбор типа и принципиальной схемы двигателя в значительной степени ограничен самим назначением летательного аппарата. Так, например, если требуется спроектировать двигатель для пассажирского дозвукового самолета большой дальности, то скорее всего будет выбран ТРДД о большой степенью повышения давления и большой степенью двухконтурности, конкретные величины которых могут варьироваться. В том случае, если задан двигатель для сверхзвукового, многоцелевого самолета, предпочтительным окажется ТРДДФ а умеренной степенью двухкончурности, а для летательного аппарата разового применения, в зависимости от требуемых скоростей и продолжительности полета это могут быть как ТРД, так и ТРДД, но во всех случаях максим» тьно упрощенной конструкции, дешевой в изготовлении. Большое внимание прн проектироваяии уделяется достижению высоких удельных параметров и основных технических данных, заметно превышающих существующий уровень, полному удовлетворению технических требований, особенно связанных со спецификой конструкции.
В целях оптимизации задачи проводится сравнительный анализ компоновок двигателя о вариантами конструктивных схем основных узлов. В выборе числа роторов для проектируемого двигателя, имеющего заданные параметры, при которых конструкции о различными числами роторов могут оказаться равнозначными по основным данным включая величину массы двигателя, немалую роль играет имеющийся положительный опыт их создания у разработчика и изготовителя. 24 Одним из современных способов проектирования новых двигателей является принцип использования единого (базового) газогенератора в различных ГТД.
Газогенератор (компрессор высокого давления — камера сгорания — турбина высокого давления) представляет собой наиболее сложный и определяющий узел ТРДД. Варьируя в широких пределах конструкцией и основными данными вентилятора и турбины низкого давления, можно при одном и том же газогенераторе создать «семейство» двигателей самого различного назначения, а также резко сократить расходы и время на их создание. Подобная практика является общепризнанной в отечественном и зарубежном двигателестроении. Б. А. Пономарев (26) приводит сведения о фирме США «Дженерал Электрик», которой за 16 лет было спроектировано 36 самых различных модификаций двигателя, использующих единый газогенератор ОЕ1. Проектирование современных двигателей должно отличаться реальностью заложенных решений и идей, для чего необходимо опираться на опережающий научна-технический задел по созданию и отработке определяющих узлов и деталей двигателя (охлаждаемых лопаток турбины и т.
п.). Процесс проектирования двигателя включает в себя следующие стадии: — техническое предложение (ТП) — совокупность конструкторских документов, содержащих технические и технико-экономические обоснования целесообразности создания нового двигателя на основании анализа ТЗ, предварительных расчетов и конструктивных проработок; — эскизный проект (Э) — полная разработка конструкции двигателя со всеми составными узлами и деталями, более подробные расчеты; оптимизация вариантов конструкции, изготовление макетов, рассмотрение и утверждение эскизного проекта; — технический проект (Т) — совокупность конструкторских документов, представляющих собой окончательные технические решения, являющиеся исходными данными для разработки и выпуска рабочей документации; — разработка рабочей документации — заключительная стадия проектирования — проводится с учетом конкретной технологии изготовления и испытаний двигателя и всех его узлов", в состав ее входят все чертежи, расчеты и методики, технические условия на изготовление и испытания, схемы и чертежи общих видов и пр.
Для отработки конфигурации и окончательной укладки коммуникаций изготавливается полноразмерный макет двигателя, подлежащий примерке и согласованию с макетом летательного аппарата. Каждая стадия проектирования считается завершенной после ее утверждения и проведения необходимых согласований, на что затрачивается немало времени, Учитывая, что фактор времени в двигателестроении имеет решающее значение, в практике проек- 25 тирования авиационных двигателей сложилась система разработки графиков параллельно-последовательного проведения работ. Такой порядок способствует большей глубине и качеству проработки проекта на ранних стадиях, однако требует повышенного внимания исполнителей. На стадиях разработки эскизного и технического проектов участвует большой коллектив конструкторов, технологов, металлургов и других специалистов, а также принимают участие отраслевые институты, оценивающие уровень основных параметров и возможности их достижения, надежность с учетом расчетных запасов прочности, а также уровень технологичности изготовления и трудоемкости узлов и деталей, применяемых марок материала, а также унификации и стандартизации и др.
Создание двигателя после завершения проектирования и до начала его серийного производства также проходит ряд стадий: — изготовление опытной партии двигателей в обеспечение выполнения' плана экспериментально-доводочных работ; — проведение испытаний двигателей в подтверждение получения основных данных (с внесением необходимых конструктивных уточнений); — проведение ряда стендовых длительных испытаний по проверке прочности и надежности двигателя; — проведение специальных испытаний по отработке и проверке двигателя на соответствие предъявляемым техническим требованиям; — летные испытания на летающей лаборатории и специальных высотных стендах; — летные испытания на опытных летательных аппаратах; — проведение Государственных испытаний и внедрение в серийное производство. В целях снижения затрат труда и времени на создание двигателя, сокращения необходимого общего числа опытных двигателей (исчисляемого десятками) планы экспериментально-доводочных работ предусматривают совмещение проверочных испытаний на каждом двигателе путем параллельно-последовательного проведения перечисленных работ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
