Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Рабаты над совершенствованием двигателя не прекращаются после начала его серийного производства и ведутся в направлении дальнейшего повышения надежности, улучшения технологичности и снижения трудоемкости. 1.З. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Проектирование современных авиационных двигателей, в силу непрерывно возрастающего уровня технических требований к ним и соответствующего усложнения конструкции, требует активного творческого участия весьма широкого круга специалистов, ведущих поиск оптимальных решений.
26 Оптимизация вариантов становится возможной путем детальной разработки каждого отдельно рассматриваемого варианта и требует больших затрат времени и труда при самой совершенной организации. Чрезвычайно велик объем информации и сведений, которые должны использоваться в процессе проектирования двигателя и удерживаться в памяти конструктора. Добавим к тому же, что задачи, которые возлагаются на конструкторов, с каждым годом становятся все более и более сложными и комплексными.
Проектирование двигателя в целом и его отдельных узлов можно рассматривать как совокупность газодинамических, тепловых расчетов, нх воплощений в виде конкретных конструкций и расчетов последних на прочность и колебания. В этом неразрывном процессе при выполнении расчетных работ уже давно широко используют возможности ЭВМ, повышающие производительность и облегчающие труд специалистов. В настоящее время важнейшей задачей является широкая автоматизация конструкторского труда на основе специальных систем ЭВМ. Очевидно, разработка и применение систем автоматизированного проектирования (САПР) существенно влияет на сокращение сроков проектирования, повышает качество проекта, позволяет значительно разгрузить конструкторов, сосредоточив их внимание в большей степени на творческой деятельности. Под автоматизированным проектированием понимается проектирование с помощью специальных систем, основанных на ЭВМ, в процессе которого происходит взаимодействие человека (коллектива) с системой проектирования.
Работа проектировщиков должна происходить в форме диалога, когда время обработки запроса и выдача ответа системой составляет несколько секунд; при этом им предоставляется возможность работы с графической информацией. Создание таких систем стало возможным с появлением ЭВМ третьего поколения, обладающих значительно большей скоростью обработки информации, обьемом оперативной памяти, надежностью. Разработка САПР требует широких всесторонних исследований. Созданию и развитию САПР в нашей стране и за рубежом придается очень большое значение. Отдельные вопросы подготовительного характера реализуются в решении частных задач: в автоматизированном (машинном) проектировании дисков двигателя, роторов турбин, в согласовании режимов работы двигателя и самолета, в различных графоаиалитических подсистемах, в расширении применения графических автоматов, подготовке технической документации.
Развитие работ по созданию САПР начинается с разработки отдельных подсистем автоматизированного проектирования, представляющих собой частные конструкторские решения по трудоемким деталям и узлам с последующим переходом на объединение их в единую комплексную САПР, построенную по иерархическому принципу [23], 27 1.7. ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ Если в недалеком прошлом перед конструкторами стояла главная задача: добиться в разрабатываемой конструкции высоких выходных показателей, обеспечивающих приоритетность двигателя, а экономические показатели, относящиеся к его созданию и эксплуатации, были как бы на втором плане, то теперь обе задачи слиты воедино и должны решаться одновременно. Перед конструкторамн, перед новым нх поколением, поставлены задачи дальнейшего повышения основных показателей и качества авиационных дзига.
телей, создания их новых образцов и поколений, опережающего развития дви. гателестроения и вместе с этим всемерного сокращения трудозатрат в процессе проектирования, испытаний и доводки двигателей. С этой целью в работах по повышению эффективности двигателестроения необходимо испольэовать достижения науки, положительные результаты исследований, проводящихся в отрасли по общим комплексным планам перспективной отработки узлов, установить более тесные связи с академическими, отраслевыми институтами и вузами. В конечном счете это взаимодействие должно быть выражено в конструнторской докуменчацни, являющейся непосредственным конкретным руководством к действию, Наиболее вероятнымк техническими направлениями развития можно ожн.
дать: — поиск н применение новых принципиальных схем двигателей; — разработку и применение новых видов топлива; — совершенствование поименяемых материалов и покрытий, более широкое использование порошковой металлургии и композитных материалов; — применение только высокопроизводительных технологических процессов, исключающих ручной труд и сокращающих механическую обработку; -- широкое использование бортовых вычислительных машин для регулирования двигателя и диагностики его состояния; — применение САПР на всех стадиях проектирования, производства, испытаний„эксплуатации и др.
Процесс создания современного двигателя с перспективными даннымн в среднем превышает по времени процесс создания планера самолета примерно в два н более раз. Так, по зарубежным данным, на создание нового двигателя для истребителя требуется до Гй ... 14 лет. Следовательно, наряду с всемерным изысканием путей сокращения процесса создания двигателя его необходимо начинать с заметным опережением по сравнению с началом разработки самолета. Практически это означает проведение направленного, четко организован. ного научно-технического задела по конструированию определяющих прогресс узлов и деталей н их экспериментально-исследовательскую отработку до начала создания конкретного двигателя. Резко возрос парк эксплуатирующихся двигателей.
Вместе с этим возросли затраты на их эксплуатацию и ремонт. Возросли средства, необходимые для создания и отработки более сложных и трудоемких двигателей. Все эти факторы з совокупности привели к росту экономических затрат на создание новых двигателей и на нх эксплуатацию, что требует комплексного подхода при поиске путей их сокращения. Задачи, стоящие перед отечественным двигателестроением, непосредственно определяют требования к подготовке высококвалифицированных кадров авиационных инженеров-конструкторов и других специалистов, хорошо понимающих задачи и овладевших знаниями для нх решения.
ГЛАВА 2 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОМПОНОВКИ ГТД Решение вопросов компоновки ГТД предшествует конструктивной разработке его отдельных основных узлов. К числу таких вопросов относятся: — выбор конструктивной схемы двигателя, являющейся основой реализации выбранной газодинамической схемы двигателя с соблюдением условий прочности, виброустойчивости, надежности и удобства эксплуатации„ вЂ” определение силовой схемы двигателя, дополняющей конструктивную схему. В частности, уточнение способов передачи усилий от роторов к корпусу двигателя, условия сочленения его основных узлов; — выбор схемы крепления двигателя к самолету, определение усилий, действующих в узлах крепления; — удовлетворение общих требований к двигателю с точки зрения возможности эксплуатации его по техническому состоянию; — реализация условий модульности конструкции двигателя и др.
Все эти вопросы в значительной степени взаимосвязаны, н каждый из них должен учитываться при проектировании. Рассматривая общие вопросы проектирования двигателей, необходимо обратить внимание на особенности современной методологии разработки вновь создаваемого двигателя, основанной на рациональном сочетании организационных и технических принципов. Основная задача этой методологии — обеспечить минимальную стоимость «жизненного цикла» вновь разрабатываемого или модифицируемого двигателя. Под «жизненным циклом» имеется в виду календарный период времени, включающий этапы создания, производства необходимого количества двигателей и их эксплуатации.
Так, структура «жизненного цикла», принятая в зарубежной практике, предопределяет ряд этапов. На этапе научных исследований разрабатываются новые идеи в области схем и конструкций двигателей, применяемых материалов и технологических процессов, а также средств измерений. Производится поиск оптимального соотношения между затратами на разработку, доводку, изготовление двигателей и затратами на обе- 29 спечение их эксплуатации. В этой работе принимают участие несколько двигателестроительных фирм.
На следующем этапе объявляется конкурс между двумя фирмами на создание конструкции перспективного демонстрационного двигателя. На предъявленном демонстрационном двигателе производится экспериментальное определение его характеристик, возможности получения прогнозируемого уровня удельных параметров и других показателей, определяющих качество нового двигателя, оценивается целесообразность дальнейших работ по его созданию.
По результатам конкурса создается двигатель-прототип в соответствии о конкретными требованиями на перспективный двигатель. При разработке демонстрационных и перспективных двигателей используется опыт предшествующих разработок, опыт эксплуатации. Используются решения, прошедшие проверку на надежность и большой ресурс. Опытный двигатель — прототип будущего серийного двигателя — проходит всестороннюю проверку и доводочные работы на основании стендовых и летных испытаний.
На этапе производства продолжаются ускоренные испытания серийных двигателей и их периодическая проверка на соответствие тактико-техническим требованиям. При создании ГТД наиболее серьезные проблемы возникают при эксплуатации газогенератора, который работает при высоких температурах и давлениях рабочего процесса. Данные процесса определяют проблемы в разработке конструкции двигателя, сроки и стоимость его создания, а также срок службы ГТД. Вследствие этого одним из наиболее важных этапов создания новых двигателей является своевременная разработка перспективного газогенератора, что позволяет создать опережающий научно-технический задел.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
