Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 14
Текст из файла (страница 14)
д. Удовлетворение этих требований создает дополнительные трудности обеспечения параметров двигателя. Существует ряд летно-технических данных летательного аппарата, определяющих его эффективность (максимальные скорость и высота поле~а, дальность, скороподъемность, время разгона до максимальной скорости, взлетные и посадочные характеристики н пр.), а также специфических данных, зависящих от типа аппарата. Качества, представляющие наибольшую ценность для самолета одного назначения, могут оказазься второстепенными для самолета другого назначения.
Кроме того, для различных задач, выполняемых одним и тем же самолетом, ценность его качеств может меняться. Например, высокая скоропсдъемность достигается самолетом при большом отношении тяги его силовой установки к массе самолета (большой тяговооруженности), что обеспечивав~ истребителю быстрое занятие позиции для активных действий. Однако для стратегического перебазирования самолетов-истребителей основную роль играет так называемая «перегоночная дальность», определяемая в значительной степени низким расходом топлива двигателя на этом режиме полета.
Следует также отметить, что военные интересы и соображения часто превалируют над требованиями аэродинамики илн технологии. Например, с точки зрения аэродинамики полет у земли с большой скоростью очень невыгоден, и дальность полета получается существенно меньшей, чем на большой высоте. Однако низколетящие боевые самолеты малоуязвнмы для срсдств ПВО, в связи с чем аэродинамике приходится отступать на второй план [32]. Необходимость удовлетворить комплекс сложных и противоречивых требований, предъявляемых к силовой установке современного летательного аппарата, привела к усложнению и удоро- 75 жанию двигателей, что вызвало изменение технической политиии в области их создания и развития. В первое послевоенное десятилетие в США разрабатывалось много военных самолетов с общей в основном тенденцией— создавать летательные аппараты в соответствии с принципом «дальше — выше — быстрее».
С начала 60-х годов к самолетам стали предъявлять комплекс более сложных требований, оГ>условивших специализацию двигателей. Поэтому эффективность нового самолета сильно зависит от степени соответствия двигателя тактико-техническим требованиям. Усложнение конструкции и короткие сроки службы авиационных двигателей привели к значительному увеличению эксплуатационных расходов. В связи с этим в начале 70-х годов в ВВС СШЛ было решено пересмотреть технические и организационные стороны процесса разработки новых авиационных ГТД и создать так называемый «новый подход к разработке двигателей» Основная задача при новом подходе — обеспечение минимальной стоимости жизненного цикла вновь разрабатываемого или модифицируемого двигателя.
Под жизненным циклом двигателя понимается календарный период времени, включающий этапы создания, про. изводства необходимого количества двигателей и их эксплуатацию до снятия с вооружения. Стоимость жизненного цикла двигателя состоит из затрат на разработку и испытания двигателя на стадии научных исследований и конструирования, затрат иа производство, обслуживание и обеспечение в эксплуатации ~481. Структура жизненного цикла двигателя, изображенная на рис, 44, показывает взаимосвязь отдельных этапов цикла. На этапе научных исследований разрабатываются новые идеи в области перспективных конструкций элементов и схем двигателей, материалы и технологические процессы, а также средства измерений. При этом особое внимание уделяется испытаниям на долговечность готовых деталей, проводимым во время работы по программе перспективного газогенератора*.
По окончании проектных исследований принимается большинство решений, определяющих стоимость жизненного цикла в зависимости от конкретного назначения системы и требований к ней, На схеме процесса создания двигателя три верхние горизонтальные стрелки соответствуют основным направлениям технических разработок на этапе научных исследований. Сначала проводятся исследования влияния характеристик двигателя на стоимость его жизненного цикла в целях достижения оптимального соотношения между затратами на разработку, доводку и приобретение двигателей и затратами на обеспечение их эксплуатации.
Выявляются также факторы, определяющие затра- ' Перспективный газогенератор является экспериментальным газогенератором, который в сочетаннн с другими узлами н системами используется для проверни новых идей, схем н конструкций узлов, а также может быть нспользован в качестве рабочего агрегата для проектирования новых газотурбинных двигателей разлнчных схем. Рацзооптка нотериалоб и технологическом процессоб Разработка узлоб и агрегатоб Перспектибный газогенерапюр Перспектибный дбигатепь - демонстратор Жизненньзй цикл конкретнои системы Разработка Обосмобопое л годка полно Прсизбод- Эксплда концепции зрзеюоз РазмеРного стбо Рация дбиг отеля 1козненнии цикл конкретного дбиг отеля Разработка программ обеспечения Прочие разработки по дбигателю Разработка технологоческих процессоб Рнс.
44. Структура гкнзненного никла двигателя Мсследобония „Хорзппцпксшаки спхвнсопь " Денснст— цоя ф Добзднз полмз- Проозбод- ЧксплуаРознеомого стбо тоция дбигателя ты, и оценивается степень технического и финансового риска, соответствующая выявленной зависимости «характеристики— стоимость». Для этого ВВС, финансирующие создание новых двигателей военного назначения, обращаются к нескольким авиадвигателсстроительным фирмам, которые для обоснования концепции двигателя разрабатывают математические модели жизненного цикла двигателя, проводят исследования влияния характеристик двигателя на стоимость его жизненного цикла, устанавливают объем и содержание дальнейших работ.
Далее Управление летательных аппаратов ВВС США объявляет конкурс между двумя фирмами на создание конструкции перспективного демонстрационного двигателя и экспериментальное определение его характеристик. Демонстрационный двигатель является экспериментальным двигателем, создаваемым для проверки возможности получения в ГТД исследуемой схемы рабочего процесса с прогнозируемым уровнем термогазодинамических и удельных параметров и других показателей, определяющих в совокупности качества нового двигателя.
В зависимости от цели испытаний демонстрационные двигатели можно разделить на демонстраторы и прототипы. Двигатель-демонстратор предназначается для подтверждения возможности получения характеристик серийного двигателя в случае его создания. Такой двигатель создается в период отсутствия конкретных технических требований на перспективный двигатель. При этом используется имеющийся газогенератор. Двигатель-прототип создается для демонстрации работоспособности конструкции, определенной эскизным проектом двигателя конкретного назначения, и реальности достижения в доводке заявленных данных и характеристик создаваемого двигателя.
Двигатель-прототип разрабатывается также с использованием имеющегося газогенератора, однако в соответствии с конкретными требованиями, предъявляемыми к конкурсному двигателю. В случае успеха фирмы на конкурсе программа создания демонстратора включается в программу разработки серийного двигателя. Четвертая горизонтальная (сверху) стрелка на рис. 48 соответствует стадии создания двигателя-демонстратора. На этой стадии авиадвигателестроительные фирмы широко используют опыт своих предшествующих разработок, применяя проверенные в эксплуатации конструктивные схемы, узлы и элементы, обеспечивающие высокую надежность и большой ресурс, учитывая опережающий научно-технический задел, полученный на экспериментальных перспективных газогенераторах. По результатам стендовых испытаний двигателей-демонстраторов с учетом технико-экономических и производственных соображений для дальнейшей разработки выбирается один из конкурирующих двигателей, уточняется модель его жизненного цикла и определяется объем доводочных испытаний.
В процессе доводки полноразмерного двигателя производится итеративная техническая увязка параметров двигателя и лета- 76 Затраты в процентах за жизненный цикл двигателя Двигатель Элемент затрат мз трзз 4 27 69 12 29 69 Разработка Производство Эксплуатаггия и техническое ванне: обслуживание на базах обслуживание на складах запчасти и инструмент топливо прочие затраты 7 30 63 обслужи- 6 6 12 44 2 2 6 8 39 4 7 1О 14 29 3 тельного аппарата, затем уточняются характеристики двигателя и достигаются запланированные технические и стоимостные данные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
