|
Crow indian
Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 40
Сообщений: 29,892
Поблагодарил: 398 раз(а)
Поблагодарили 5982 раз(а)
Репутация: 126089
|
Тема: Проект модуля подпорных ступеней для перспективного двигателя ближне - среднемагистральных самолетов гражданской авиации
Проект модуля подпорных ступеней для перспективного двигателя ближне - среднемагистральных самолетов гражданской авиации
Дипломный проект
Скачать
Цитата:
Введение 4
1. Общая часть. 7
1.1 Анализ существующих конструкций узла КНД двигателей подобного класса. 8
1.2 Предварительный аэродинамический расчет модуля подпорных ступеней (одномерный). 20
1.2.1 Описание программы расчета характеристик осевого компрессора. 20
1.2.2 Аэродинамический расчет модуля подпорных ступеней. 29
1.2.3 Расчет напорных характеристик и определение границы устойчивой работы ПС. 34
1.3 Аэродинамический расчет модуля подпорных ступеней (двухмерный). 43
1.3.1 Описание программы расчета характеристик осевого компрессора в осесимметричной постановке. 43
1.3.2 Проектирование ПС по 2D аэродинамической модели. 45
1.4 Разработка конструкции подпорных ступеней для БСМС. 55
1.4.1 Проектирование подпорных ступеней. 55
1.4.2 Конструкция разрабатываемых подпорных ступеней. 56
2. Спец. Часть 60
2.1 Профилирование пера лопатки. 61
2.1.1 Методика профилирования пера рабочей лопатки 1 подпорной ступени. 61
2.1.2 Профилирование пера рабочей лопатки 1 подпорной ступени. 63
2.2 Прочностной расчет лопатки рабочей 1 подпорной ступени двигателя для БСМС. 64
3. Технологическая часть 72
3.1 Выбор материала. 73
3.1 Выбор способа получения заготовки. 76
4. Экономическая часть 78
4.1 Расчет трудоемкости на проектирование и изготовление подпорных ступеней. 79
4.2 Вывод. 87
5 Безопасность жизнедеятельности 88
5.1 Источники 89
5.2 Действие шума на человека 90
5.3 Меры по предупреждению вредного воздействия шума. 97
5.4Меры по снижению шума. 100
5.5 Заключение. 102
6. Заключение. 104
|
Цитата:
Целью дипломного проекта является разработка модуля подпорных ступеней двигателя, для перспективного БСМС гражданской авиации, тягой до 12 тонн.
В настоящее парк самолетов ближне-средне магистральной авиации устарел, поэтому одним из приоритетных направлений Федеральной целевой программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года» является создание базового ТРДД нового поколения и семейства конкурентоспособных двигателей на его основе в диапазоне взлетной тяги 9-16 тыс. кг для перспективного ближне-средне магистрального самолета (БСМС) на 130-170 пассажиров, а также для создания высокоэффективных модификаций базовых самолетов ТУ-334, ТУ-204.
Исходными данными для разработки узла является предварительный газодинамический расчет модуля подпорных ступеней, проведенный для нахождения начальных геометрических размеров.
Выбор конструкции узла КНД происходил исходя из наработок предыдущих двигателей разрабатываемых в ОАО «Авиадвигатель» и двигателей ведущих западных производителей. Рассматривались мероприятия по повышению КПД узла
В итоге была разработана следующая конструкция модуля подпорных ступеней.
Подпорные ступени состоят из следующих узлов: ротора подпорных ступеней; входного направляющего аппарата подпорных ступеней; корпусов первой второй и третьей подпорных ступеней с направляющим аппаратом, а так же четвертой подпорной ступени с спрямляющим аппаратом подпорных ступеней.
Для обеспечения устойчивой работы подпорных ступеней на нерасчетных режимах осуществляется перепуск воздуха за спрямляющим аппаратом подпорных ступеней при помощи заслонок перепуска, расположенных в разделительном корпусе.
а) Обеспечение основных данных при ремонте.
Для обеспечения радиальных зазоров по проточной части на рабочие кольца корпуса компрессора наносятся срабатываемые покрытия. При ремонте производится восстановление покрытий, а также восстановление длины лопаток наплавкой на торец пера.
б) Обеспечение основных данных при эксплуатации.
Модульная конструкция двигателя позволяет производить осмотр проточной части и замену отдельных модулей. Имеется возможность заменить входной направляющий аппарат и модуль подпорных ступеней.
Для того чтобы выяснить работоспособность конструкции был проведен более точный газодинамический расчет, но только для рабочего колеса 1 подпорной ступени с помощью двухмерной программы, также по результатам расчета был проведен анализ 1 рабочего колеса проектируемых подпорных ступеней с спец. установкой. В полученные результаты показали что выбранная нами конструкция обеспечивает заданную степень повышения давления колеса вентилятора и заданный КПД.
В качестве исходных данных для профилирования лопатки рабочей 1 подпорной ступени были взяты результаты расчетов, полученные в двухмерной программе.
Рабочие лопатки подпорных ступеней (136, 139, 156 и 104) крепятся к диску замками типа «ласточкин хвост» и фиксируются в направлении паза штифтом, который, в свою очередь, фиксируется пластинчатым замком. К материалу рабочих лопаток (предварительно выбран титановый сплав ВТ8М) предъявляются требования: максимальная удельная прочность и жесткость, высокая длительная усталостная прочность, низкая ползучесть. Выполнен прочностной расчет лопаток, в результате, которого выяснилось, что коэффициент запаса прочности удовлетворяет нормам.
Диски рабочих колес подпорных ступеней является наиболее нагруженными деталями двигателя. Диск будет выполнен из высокопрочного титанового сплава ВТ8. Диск 1 ступени своим фланцем крепиться к диску вентилятора. Центрирование диска относительно диска вентилятора осуществляется призонными болтами (20 болтов, по количеству лопаток вентилятора). На диске 1 ступени в продолжение фланца размещен лабиринт вентилятора, имеющий два гребешка. Кроме того, на лабиринте имеется фланец, на котором установлены штифты для фиксации проставок между лопатками вентилятора. Диск 2 степени совместно с диском 3 ступени соединены болтами с задним фланцем диска 1 ступени. К заднему фланцу диска 3 ступени крепиться диск 4 ступени с помощью болтов. Диск 4 ступени для увеличения жесткости имеет ребро жесткости (шпангоут).
ВНА совместно с разделителем крепиться к корпусу 1 подпорной ступени. К переднему фланцу ВНА крепиться внутренний обтекатель со срабатываемым покрытием лабиринта вентилятора. Лопатки вставлены в разделитель и закреплены в нем винтами. На втулочной части лопаток ВНА с помощью заклепок закреплено внутреннее кольцо ВНА образующее проточную часть.
Корпуса подпорных ступеней проектируются из титанового сплава ВТ6. Корпус 1 ступени подпорных ступеней с НА крепиться задним фланцем к корпусу 2 ступени. На корпусе размещено срабатываемое покрытие, в которое могут врезаться рабочие лопатки 1 ступени. В корпусе 1 ступени установлен НА 1 ступени состоящий из 165 лопаток. Лопатки установлены в пазы кольца, замок лопаток типа “ласточкин хвост”. Лопатки от перемещения в направлении паза фиксируются за счет ограничения их перемещения корпусами 1 и 2 ступенями. На втулочной части НА имеются сегменты кольца с обоих сторон которых присоединены фланцы лабиринтов. Сегменты и фланцы лабиринтов соединены между собой заклепками. На фланцах лабиринтов имеется срабатываемое покрытие.
Корпус 2 ступени с НА. Его конструкция аналогична рассмотренной ранее, единственным отличием является дополнительное кольцо, которое с передней стороны фиксирует НА и его лопатки, а также на него нанесено срабатываемое покрытие, для рабочих лопаток 2 ступени.
Корпус 3 ступени с НА. Корпус представляет собой кольцо с передним и задним фланцами, на кольце имеются пазы, в которое установлены лопатки с замками типа “ласточкин хвост” К переднему фланцу корпуса 3 степени крепиться корпус 2 ступени, а своим задним фланцем корпус 3 ступени крепится к корпусу 4 ступени. От осевого перемещения лопатки зафиксированы корпусами 2 и 4 ступени
Корпус 4 ступени с НА имеет также два фланца и срабатываемое покрытие. Своим задним фланцем он крепиться к СА.
Для лопатки рабочей 1 подпорной ступени был составлен эскизный технологический процесс получения полуфабриката лопатки и более подробно разработан процесс механической обработки пера и замка лопатки.
Произведенная оценка затрат на проектирование узла КНД составляет 8688521,88 рублей.
Были рассмотрены источники шума, его передача в установках и по воздуху, способы поглощения шума, влияние на человека, и средства индивидуальной защиты.
Таким образом, в дипломном проекте была разработана конструкция модуля подпорных ступеней на уровне существующих мировых образцов.
|
Цитата:
Создание БСМС и ТРДД для БСМС предусмотрено федеральной целевой программой «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002…2010 годы и на период до 2015 года». Выбор головных исполнителей ОКР по созданию БСМС и ОКР по созданию ТРДД для БСМС будет сделан на основании конкурсного отбора. Настоящее техническое предложение предназначено для представления на конкурс.
Двигатель для БСМС предназначен для применения в составе силовых установок семейства двухдвигательных ближне - среднемагистральных самолетов, служащих для перевозки от 130 до 170 пассажиров (базовый вариант - 150 пассажиров), багажа, почты и грузов на ближних и средних внутренних и международных авиалиниях протяженностью до 5000-6000 км
Двигатель для БСМС будет конкурентно-способным с зарубежными двигателями своего класса тяги, которые начнут производиться в 2008…2010 г.г., и может быть применен на вновь создаваемых и модифицируемых западных самолетах.
При разработке технического предложения учитывалось, что создание высокоэффективного ТРДД для БСМС нового поколения должно послужить базой для создания семейства двигателей для новых самолетов различного назначения, включая региональные и дальние, и одновременно обеспечить создание научно – технического задела для реализации технологического скачка во всем отечественном авиадвигателестроении с целью поддержания его мировой конкурентоспособности в ближайшие 20…30 лет.
Для обеспечения высокой эффективности силовой установки для БСМС планируется создание двигателя интегрированного с мотогондолой.
В двигателе для БСМС будут проведены направления по совершенствованию сервиса, обслуживании и ремонта:
- широкое применение компьютерной техники и средств электронной обработки оперативной информации;
- развитие оперативной связи с эксплуатирующими организациями, входящими в сеть «Интернет», «Релком», использование электронной связи;
- внедрение современных средств диагностики с применением видеосистем цифровой обработки;
- совершенствование региональных центров с обеспечением их тех аптечками, инструментом и оборудованием, обеспечивающих оперативное обслуживание двигателей в любых ситуациях, исключающих простои самолетов;
- модернизация учебной базы на основе внедрения современного компьютерного оборудования и обучающих программ.
создание системы управления качеством, соответствующей требованиям международных стандартов ISO 9001-2001;
разработка и внедрение мероприятий по повышению надежности двигателей;
оперативное решение в эксплуатации вопросов, не предусмотренных действующей эксплуатационно-технической документации (ЭТД);
разработка, совершенствование и поддержание в актуальном состоянии комплекта ЭТД двигателя;
улучшение информационного обеспечения эксплуатации двигателей на базе компьютерных технологий и средств связи.
Создание высокоэффективного ТРДД для БСМС нового поколения на 150 пассажиров должно послужить базой для создания семейства двигателей для новых самолетов различного назначения, включая региональные и дальние, и обеспечить одновременно создание НТЗ для реализации технологического скачка во всем отечественном авиадвигателестроении с целью поддержания его мировой конкурентоспособности в ближайшие 20…30 лет. Поэтому при выборе облика и параметров ТРДД для БСМС учитывалась также информация по параметрам двигателей-демонстраторов по программе IHPTET, проектов PW6000, PW4084 и программам Tech56 и UEET, основанных на применении новых мало ступенчатых газогенераторов.
Требования к двигателю для нового БСМС с учетом срока начала эксплуатации базового варианта (2010 год) определяются общими требованиями к новому БСМС на 150 мест, а именно:
- обеспечить топливную эффективность 18…19 г/пасс.км;
- обеспечить снижение прямых эксплуатационных расходов на 15…25 % по отношению к отечественным аналогам, находящимся в эксплуатации (типа Ту 154Б, Ту-154М);
130 - и 170 - местные варианты должны иметь существенные преимущества по сравнению с самолетами нового поколения Ту-334 и Ту-204-300. При этом должна быть также обеспечена конкурентоспособность нового БСМС с западными аналогами, которые могут появиться после 2005 года.
Экологические характеристики нового БСМС и его двигателей также должны с запасами обеспечить беспрепятственную эксплуатацию в 2010 году и в последующий период.
КНД двигателя для БСМС состоит из втулочной части рабочего колеса вентилятора и четырех подпорных ступеней, загруженность которых близка к подпорным ступеням КНД двигателя ПС-90А. ОАО «Авиадвигатель» обладает опытом проектирования и доводки 2-х и 3-х ступенчатых подпорных ступеней, а также 4-х подпорных ступеней КНД двигателя GF90S-2. Наличие такого богатого опыта позволяет осуществить проектирование КНД двигателя для БСМС собственными силами с привлечением отраслевых институтов.
|
Цитата:
1.3 Проектирование ПС по 2D аэродинамической модели
1.3.1 Описание программы расчета характеристик осевого компрессора в осесимметричной постановке.
Основным инструментом аэродинамического проектирования и доводки компрессора является программы расчета его газодинамических характеристик. В настоящее время на фирме расчет характеристик компрессора, как в одномерной так и в двухмерной постановке, базируется на обобщенных экспериментальных характеристиках плоских решеток полученных по результатам их продувок в аэродинамических трубах. В частности программа К01 использует обобщенные зависимости для решеток профилей NASA65. Геометрическое подобие профилей NASA65 и К11, используемого на фирме при профилировании дозвуковых лопаток, позволяет применять данные обобщения с небольшими поправками при расчете характеристик компрессоров созданных на нашей фирме.
Возможности вычислительной техники на фирме и программы TASCflow числено моделирующей вязкий, турбулентный газовый поток позволяют получать характеристики в одной точке на напорной кривой для рабочего колеса компрессора примерно за 20 - 60 часов в зависимости от принятой модели турбулентности и схемы расчета. Хотя точность расчета параметров потока полученных по обобщенным зависимостям уступает точности численного решения систем уравнений газовой динамики, но расчет потока по обобщенным зависимостям имеет ряд преимуществ: существенно сокращается время расчета, а также появляется возможность применения достаточно простых алгоритмов оптимизации геометрии лопаточных т.к. обобщенные зависимости устанавливают функциональные связи между геометрией решетки и параметрами потока.
Получение новых обобщенных зависимостей для решеток профилей необходимо:
- Когда при создании и доводки современных компрессоров используются новые профиля;
- Когда геометрические и кинематические параметры решеток и профилей выходят за рамки существующих обобщений;
- Когда вводятся новые геометрические параметры решеток и дополнительные зависимости описывающие поток газа в межлопаточном канале;
- Когда необходимо сократить количества поправочных коэффициентов с целью получения более общих зависимостей.
В данной работе сделана попытка использовать некоторые зависимости для плоских решеток профилей полученных по результатам расчета течения газа в межлопаточном канале вместо экспериментальных в программе расчета характеристик осевого компрессора. Наличие экспериментальных материалов по суммарным характеристикам компрессоров дает возможность через программу расчета характеристик компрессора проверить и при необходимости поправить принятые зависимости, а так же выявить недостатки программ расчета течения газа в межлопаточном канале.
1.3.2 Проектирование ПС по 2D аэродинамической модели
Проектирование ПС по 2D аэродинамической модели проводилось по принятой на предприятии методике с использованием программы расчета двухмерного осесимметричного потока газа, которая включает в себя решение уравнений движения идеального газа, уравнений неразрывности, энергии, состояния газа и соотношений между составляющими. Учет потерь проводится полуэмпирическими соотношениями, разработанными в результате обобщения результатов испытаний большого количества компрессоров и отдельных ступеней.
|
|
Почта
10.09.2012, 15:15
Похожие темы
