книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 1 Общие сведения. Основные параметры и требования. Конструктивные и силовые схемы

не только закладывать технически совершен­ ные характеристики узлов и модулей, но и за­ ранее решать вопросы экономической эффек­ тивности двигателей. В частности, планиру­ ется максимально допустимая себестоимость двигателя в серийном производстве - проекти­ рование на «заданную стоимость». Для этого уже на этапе проектирования принимаются не­ обходимые технические (по конструкции дви­ гателя) и производственно-технологические ре­ шения.

Интересным и перспективным направлением является проектирование двигателя на заданный уровень эксплуатационных расходов, хотя это и значительно более сложная задача прежде все­ го из-за более сложной структуры эксплуатаци­ онных затрат.

2.3.9.2. Стоимость жизненного цикла (ЖЦ) двигателя

Наиболее распространенным в мировой прак­ тике методом оценки экономической эффек­ тивности эксплуатации двигателя является рас­ чет стоимости ЖЦ. В стоимость ЖЦ включают­ ся затраты на закупку нового двигателя и расхо­ ды на обеспечение бесперебойной эксплуатации СУ летательного аппарата (ЛА) в течение вре­ мени, равного ресурсу планера. Как правило, сравнительная оценка величины стоимости ЖЦ для различных вариантов производится через показатель затрат на один летный час эксплу­ атации:

Сч —Сжц/ tm

где Сч - стоимость ЖЦ двигателя, приходяща­ яся на один час эксплуатации;

Сжц - стоимость ЖЦ; /пл - назначенный ресурс планера.

На стадии проектирования или начальной стадии эксплуатации назначенный ресурс плане­ ра /щ, принимается в соответствии с техническим заданием на самолет. Для самолетов гражданской авиации назначенный ресурс планера составляет 40000.. .60000 часов.

Стоимость ЖЦ СЖц - это комплексный по­ казатель, включающий в себя следующие за­

2.3. Требования к авиационным ГТД

бесперебойную работу СУ в течение назначен­ ного ресурса *пл-

Для двигателей, имеющих фиксированный на­ значенный ресурс /дв

Для двигателей, эксплуатирующихся по тех­ ническому состоянию с заменой выработавших ресурс основных деталей при текущих ремонтах,

Сзак АГобСдв.

Эксплуатационные затраты Сэксплзатраты авиакомпаний непосредственно на эксплуатацию

к одной СУ; Совеобор-стоимость технического обслужива­

ния оборудования, указанного выше, отнесенная к одной СУ;

Сщт - стоимость технической аптечки (ком­ плекта запасных частей и агрегатов для оперативных замен в эксплуата­ ции), отнесенная к одной СУ.

Глава 2. Основные параметры и требования к ГТД

Стоимость топлива определяется по формуле

2.3.10. Экологические требования

2.3.10.1. Требования к эмиссии авиационных двигателей гражданской авиации

Основным международным органом, регули­ рующим вопросы защиты окружающей среды от воздействия авиации, является Международ­ ная организация гражданской авиации - ИЮЮ. Она объединяет 185 государств, в том числе Российскую Федерацию. ИКАО - специализи­ рованное отделение ООН, на которое возложе­ на ответственность за разработку стандартов, рекомендуемой практики и инструктивного ма­ териала по различным аспектам деятельности международной гражданской авиации.

Международные стандарты по эмиссии вред­ ных веществ от авиационных двигателей граж­ данской авиации существуют в виде тома II «Эмиссия авиационных двигателей» Приложе­ ния 16 к Конвенции о международной гражданс­ кой авиации. В пределах Российской Федерации эмиссия вредных веществ регулируется АП-34 «Охрана окружающей среды. Нормы эмиссии для авиационных двигателей» [2.4]. В соответс­ твии с международными и отечественными стан­ дартами в настоящее время нормируется эмис­ сия оксидов азота (NOx), оксида углерода (СО), несгоревших углеводородов (НС) и дыма (SN). Нормируемым параметром эмиссии газообразных вредных веществ является условный валовый вы­ брос каждого вещества, отнесенный к тяге дви­ гателя на взлетном режиме. Эмиссия дыма нор­ мируется по максимальному измеренному значе­ нию условного числа дымности SN.

Методика определения эмиссии авиацион­ ных двигателей и нормируемые значения эмис­ сии согласно требованиям норм ИКАО изложе­ ны в гл. 6.

2.3.10.2. Ограничения по шуму

Международные стандарты и рекомендуемая практика решения проблемы авиационного шума впервые были разработаны и официально изданы Советом ИКАО в 1971 г. в виде Приложения 16 (глава 2) к Конвенции о международной граж­ данской авиации и начали действовать с 6 января 1972 г. Прогресс в развитии гражданской авиации, в частности, применение ТРДЦ высокой степени

двухконтурности с развитой системой шумоглушения, обусловили появление в 1978 г. новых, более жестких норм на уровни шума самолетов на местности. Эти нормы известны сегодня как нормы главы 3 тома 1 Приложения 16. В 2001 г. на 33-й Ассамблее ИКАО были утверждены но­ вые нормы на уровни шума самолетов - нормы главы 4 со сроком введения в действие с 1 января 2006 г. Нормы главы 4 в сумме на 10 EPN дБ жес­ тче норм главы 3. При этом отменяется прави­ ло компенсации, и запас относительно главы 3 по сумме в любых двух контрольных точках дол­ жен быть не менее 2 EPN дБ.

Для дозвуковых реактивных самолетов уро­ вень шума, регламентируемый нормами ИКАО, определяется в трех контрольных точках.

1.Шум при разбеге и взлете на расстоянии 450 метров от ВПП, измеряемый микрофонами

впяти точках.

2.Шум при наборе высоты, измеряемый на продолжении оси ВПП на расстоянии 6500 мет­ ров от начала разбега. Допустимый уровень шума во второй контрольной точке нормируется в зави­ симости от количества двигателей на самолете. Этим учитывается возможность двух- и трехдви­ гательных самолетов, имеющих более высокую тяговооруженность, взлетать по более крутой траектории, чем четырехдвигательные. Поэтому для четырехдвигательных самолетов допуска­ ется более высокий предельный уровень шума

вданной точке.

3.Шум при посадке, измеряемый в точке про­ должения оси ВПП на расстоянии 2000 метров от посадочного торца ВПП на высоте 120 метров.

Нормы шума в каждой контрольной точке определяются индивидуально для каждого типа самолета по линейному закону в зависимости от логарифма взлетного веса.

Графики зависимости предельного допусти­ мого уровня шума от взлетной массы самоле­ та для трех контрольных точек в соответствии

снормами гл. 3 приведены на рис. 2.8.

Основная информация об источниках шума ГТД, природе его возникновения и способах снижения, а также методики оценки и контроля изложены в гл. 15.

2.3.11. Некоторые специфические требования к авиационным ГТД в зависимости от их применения (незаметность в инфракрасном

ирадиолокационном диапазонах длин волн)

КЛА военного назначения предъявляются тре­ бования по обеспечению низких уровней замет­ ности в радиолокационном (РЛ) и инфракрасном (ИК) диапазонах длин волн.

Впервые концепция малой заметности ДА и конкретные требования к уровням демаскиру­ ющих признаков в РЛ и ИК-диапазонах спектра были разработаны в США в 70-х гг. прошлого столетия, и послужили толчком к развертыванию широкомасштабных работ в рамках программы Stealth («Стеле»). Суть концепции - самолет дол­ жен иметь минимальную заметность для систем обнаружения и наведения оружия зенитно-ракет­ ных комплексов и истребителей-перехватчиков. Исходя из этой концепции были созданы «само­ леты-невидимки» F-117A и В-2, которые нахо­ дятся на вооружении ВВС США, и принимали участие в боевых действиях.

При разработке требований к уровням замет­ ности ДА учитываются следующие факторы:

-предназначение ДА, его цели и задачи;

-потребные летно-технические характерис­ тики ДА, характеристики навигационно-прицель­ ного оборудования и вооружения;

-технический уровень систем обнаруже­ ния и наведения оружия и боевые возможности средств поражения ДА, имеющихся на воору­ жении противника;

-состав и характеристики систем бортово­ го комплекса обороны ДА (система предупреж­ дения об облучении и пусках ракет, системы постановки активных и пассивных помех в раз­ личных диапазонах спектра);

-имеющиеся научно-технические разработ­ ки в области техники и технологии малозамет­ ности;

-экономический потенциал страны-разра­ ботчика.

Общие требования к уровням заметности ДА

вРЛ и ИК-диапазонах спектра включают в себя:

-перечень типов ДА и их массовые характе­ ристики;

-условия полета ДА и режим работы СУ;

-диапазоны длин волн в РЛ и ИК-диапазо- нах спектра и потребные уровни заметности

105

100

95

90

85

80

Рис. 2.8. Нормы гл. 3 стандарта ИКАО

2.3.Требования к авиаг{ионньш ГТД

вразличных угловых зонах передней и задней полусферы.

На основе общих требований к заметности ДА

устанавливаются требования к системам и элемен­ там ДА, формирующим его РЛ и ИК-сигнатуру. Установлены такие требования и к двигателю ДА. Они содержатданные о требуемых уровнях РЛ-кон- трастности (эффективной площади рассеяния, м2) и ИК-контрастности (силе излучения, Вт/ср) дви­ гателя в различных угловых зонах передней и за­ дней полусферы на режимах малой заметности. В качестве примера использования средств умень­ шения РЛ и ИК-заметности на рис. 2.9 показан проект перспективного ТРДЦФ (6-го поколения) с криволинейными входным устройством и плос­ ким регулируемым соплом.

2.3.12. Соответствие требованиям летной годности

По классификации Авиационного Регистра Межгосударственного авиационного комитета (МАК) воздушное судно включает в себя ком­ поненты I, II и III класса.

Ккомпонентам I класса относятся:

-авиационный маршевый двигатель (АМД);

-воздушный винт (ВВ);

-вспомогательный двигатель (ВД).

Ккомпонентам II класса относятся части конструкции планера воздушного судна, рабо­ тоспособность которых влияет на летную год­ ность (фюзеляж, крыло, секции механизации крыла, шасси, механическая система управле­ ния и др.).

Ккомпонентам III класса относятся комп­ лектующие изделия (КИ), которыми являются любые готовые изделия (механизмы, агрегаты, приборы, блоки и др.), устанавливаемые на воз­ душное судно, АМД, ВВ, ВД.

Для обеспечения безопасности полетов к воз­ душному судну и его компонентам предъявляется

3) сопротивление входного и выхлопного трак­ тов ГПА не учитывается.

Параметры ГТД в условиях ISO используются для определения технического уровня двигателя и сравнения его с ближайшими аналогами.

Станционные условия отличаются от условий ISO учетом потерь полного давления во входном и выхлопном устройствах ГПА, которые обычно не превышают 1000 Па (100 мм вод.ст.).

Номинальная мощность должна обеспечивать­ ся до температуры атмосферного воздуха +25 °С (это требование может быть изменено для конк­ ретного двигателя).

Максимальная мощность ГТД - это предель­ ная рабочая мощность, развиваемая при боль­ ших отрицательных температурах атмосферного воздуха. Максимальная мощность должна быть до 20 % выше номинальной.

Номинальный КПД проектируемых ГТД дол­ жен соответствовать современному техническо­ му уровню или быть выше. Значения КПД сов­ ременных серийных ГТД для различных классов мощности приведены в табл. 2.8 [2.5].

Примечание: показатели относятся к серий­ ной товарной продукциимировогорынка просто­ го ирегенеративного цикла и не относятся кус­ тановкам сложных и комбинированных циклов. Перспективные разработки и прототипы могут иметь КПД на 1,5...2% (абсолютных) выше.

Нагрузочная характеристика двигателя ГПА (зависимость мощности от частоты вращения силовой турбины при постоянном режиме газо­ генератора) должна быть пологой - не более 5 % снижения мощности при частоте вращения СТ 70 % от номинальной.

Минимальная мощность, при которой допус­ кается длительная эксплуатация ГТД, может со­ ставлять до 50 % от номинальной мощности.

Конструкция ГТД должна допускать возмож­ ность отбора сжатого воздуха из-за компрессора на станционные нужды и в противообледенительную систему. При этом соответственно сни­ жаются мощность и КПД.

Двигатели ГПА работают на земле, в условиях запыленности, поэтому в процессе эксплуатации мощность снижается из-за загрязнения газовоз­ душного тракта двигателя (в основном, проточ­ ной части компрессора). Для восстановления мощности выполняют промывку газовоздушно­ го тракта. При промывке на вход в двигатель при помощи промывочных устройств подаются спе­ циальные моющие растворы. Промывку выпол­ няют на рабочем режиме или на режиме холод­ ной прокрутки. Отличие промывки на рабочих режимах от промывки на холодной прокрутке заключается в расходах промывочной жидкос­ ти - на холодной прокрутке подается значитель­ но больше моющей жидкости. Рекомендуемая периодичность промывки:

-на рабочем режиме - через 300.. Л 000 ча­ сов работы;

-на режиме холодной прокрутки - через 3000...5000 часов работы.

Промывки могут производиться и чаще в слу­ чае значительного снижения мощности ГТД при сильной загрязненности воздуха.

2.4Л.2. Требования к ресурсам и надежности

Класс использования ГТД для ГПА, как пра­ вило, базовый:

-время работы свыше 6000 ч/год;

-число пусков не менее 20 в год;

- время непрерывной работы - более 300 ч/пуск.

Срок службы ГТД - не менее 20 лет. Ресурсы:

-назначенный - не менее 100000 ч;

-межремонтный - 20000.. .25000 ч. Назначенный ресурс газогенератора ГТД, кон­

вертированного из авиадвигателя, должен быть не менее 50000 час.

Надежность ГТД для ГПА определяется сле­ дующими основными показателями:

а) наработка на отказ по причинам, связанным с двигателем, ч:

Т а б л и ц а 2. 8

Современный уровень КПД ГТД

Г = т / Ч

1отказ 1р ' *откдз»

где Гр - суммарное время работы парка двига­ телей, ч;

Чотка- количество отказов. Нормируемое значение Гогка1> 3500 ч. б) коэффициент надежности пусков

Анп = П / Побщ,

где П - количество удавшихся пусков; Побщ - общее количество пусков с учетом не-

удавшихся.

Нормируемое значение Алнп—0,95.

Глава 2. Основные параметры и требования к ГТД

в) коэффициент готовности:

А*г= Г р/(Г р+ Г прост)

где Гр - суммарное время работы парка двига­ телей, ч;

Гпросгсуммарное время вынужденных просто­ ев, связанное с устранением отказов, ч.

Нормируемое значение Кг >0,98.

г) коэффициент технического использования:

Нормируемое значение КТИ>0,9.

Фактически показатели надежности оцени­ ваются по результатам эксплуатации и должны быть подтверждены по истечении пяти лет экс­ плуатации двигателей.

2.4.1.3. Требования к габаритам и весовым характеристикам

В отличие от авиационных к ГТД наземного применения предъявляются менее жесткие тре­ бования по габаритам и массе.

Основными ограничениями являются габа­ риты контейнеров для транспортировки и хра­ нения двигателей. ГТД должны транспортиро­ ваться обычными транспортными средствами с применением распространенных грузоподъем­ ных механизмов. При проектировании промыш­ ленных двигателей для ГПА нет необходимости вводить в конструкцию элементы, снижающие массу деталей: выборки, проточки, отверстия и т.п. Также не следует применять без особой необходимости дорогостоящие легкие сплавы (титановые, алюминиевые, магниевые) и высо­ колегированные стали.

2.4.1.4. Используемые ГСМ

В качестве топлива для ГТД ГПА в основ­ ном используется природный газ, отбираемый из транспортных газопроводов. Состав и харак­ теристики топливного газа регламентируются отраслевым стандартом. При проектировании ГТД, особенно деталей камеры сгорания, лопа­ ток и дисков турбины, следует учитывать, что в состав природного газа входят сероводород и меркаптановая сера. Эти компоненты газа при высоких температурах вызывают оксидно-сер­ нистую коррозию деталей. Повышенным содер­ жанием сероводорода отличается природный

газ, откачиваемый из подземных хранилищ газа. В некоторых случаях в качестве топлива могут использоваться попутные нефтяные газы.

Транспортируемый газ, используемый в качес­ тве топлива, проходит на компрессорных станци­ ях через специальные блоки подготовки. В этих блоках газ доводится до требований стандарта по чистоте, содержанию влаги и температуре.

Во многих случаях транспортируемый при­ родный газ используется и в качестве рабочего тела для турбостартеров двигателя - так называ­ емый пусковой газ. Пусковой газ также подается к стартеру двигателя из блоков подготовки газа компрессорной станции.

В системах смазки ГТД для ГПА используют­ ся минеральные масла типа МС-8П, в некоторых двигателях используется масло турбинное типа ТП-22е. В высокотемпературных ГТД, конвер­ тированных из авиадвигателей, применяются синтетические масла при условии минимизации потерь масла.

2.4.1.5. Требования экологии и безопасности

Существуют допустимые нормы содержания окислов азота и углерода в выхлопных газах при­ водных ГТД ГПА.

Содержание окислов азота (в сухих продук­ тах сгорания при температуре 0 °С, давлении 0,1013 МПА и условной концентрации кисло­ рода 15 %):

-для вновь проектируемых ГТД - не более 50 мг/м3;

-для модернизируемых ГТД - не более 150 мг/м3.

Содержание оксидов углерода - не более 100 мг/м3.

Компрессорные станции магистральных га­ зопроводов являются объектами повышенной пожаровзрывоопасности. Поэтому к ГТД для ГПА предъявляются особые требования по обеспе­ чению безопасности работы. Конструкция дви­ гателя в целом, его составных частей, агрега­ тов, трубной и электрической обвязки должны гарантированно исключать искрообразование, утечку топливного газа, нелокализованные раз­ рушения роторов. В конструкции должны при­ меняться датчики и агрегаты взрывобезопасного исполнения, корпуса компрессоров, турбин сле­ дует проектировать более прочными. Двигатели необходимо оборудовать системой автоматичес­ кой защиты от раскрутки роторов, а в случае ее отказа разрушение лопаток должно предшество­ вать разрушению дисков.

Вотличие от авиационных двигателей ГТД для ГПА устанавливаются в специальных укрытиях, закрываются шумотеплоизолирующими кожуха-

ми. Кроме того, в составе самих ГПА предусмот­ рены шумоглушащие устройства во входной шах­ те и в системе выхлопа. Поэтому в конструкции собственно двигателя не предусматриваются ка­ кие-либо устройства для снижения уровня шума.

2.4.1.6. Требования производственной и эксплуатационной технологичности

Требования производственной и эксплуатаци­ онной технологичности для промышленных ГТД в целом аналогичны требованиям к авиацион­ ным ГТД.

2.4.2. Особенности требований к ГТД энергетических установок

2.4.2.1. Требования к характеристикам ГТД

Основные характеристики энергетических ГТД, так же как и ГТД механического привода, Ne„ом и Т|е на режиме номинальной мощности, которые обычно указываются в стандартных условиях ISO (см. подразд. 2.4.1). При проектировании конк­ ретных энергетических объектов используются параметры ГТД в станционных условиях с уче­ том потерь полного давления на входе и выхлопе, отборов воздуха и мощности на нужды станции согласно требованиям заказчика.

Энергетические ГТД могут работать в раз­ личных условиях в соответствии с классами ис­ пользования, которые отличаются суммарным временем работы и числом запусков в течение года. Выделяемые по ГОСТ 29328 классы ис­ пользования энергетических ГТД представлены в табл. 2.9 [2.6].

Класс использования ГТД, определяющий ко­ личество циклов «запуск - нагружение - работа под нагрузкой - разгружение - останов», должен учитываться при проектировании ГТД и опреде­ лении его ресурса.

ГТД должен надежно работать с мощностью до 20 % выше номинальной при больших отри­ цательных температурах атмосферного воздуха, но без превышения номинальной температуры газа перед турбиной.

В периоды резкого возрастания потреб­ ности в электроэнергии ГТД может работать в так называемом «пиковом» режиме (не путать с пиковым классом использования). Пиковый ре­ жим допускает превышение номинальной мощ­ ности до 10 % за счет некоторого увеличения тем­ пературы газа перед турбиной выше номинально­ го значения. Допустимая величина превышения номинальной мощности в пиковом режиме, время работы и соответствующее снижение ресурса ГТД согласовывается с заказчиком и оговарива­ ется в техническом задании (ТЗ) на двигатель.

2.4. Особенности требований к ГТД наземного применения

В процессе эксплуатации ГТД в течение меж­ ремонтного периода допускается снижение мощ­ ности до 4 %, а КПД до 2 % (относительных).

2.4.2.2. Используемые ГСМ

Энергетические ГТД должны работать на га­ зообразном или жидком виде топлива или на обо­ их видах топлива. Вид и состав топлива, условия перехода двигателя с одного топлива на другое оговариваются в ТЗ на ГТД.

В качестве газообразного топлива обычно используется природный газ. Могут использо­ ваться также попутный газ нефтяных место­ рождений, синтетический газ, низкокалорийные газы (биогаз, доменный газ и др.). В качестве жидкого топлива используется дизельное топ­ ливо (ГОСТ 305) или газотурбинное топливо (ГОСТ 10433). Газообразное и жидкое топливо перед подачей в камеру сгорания ГТД должно быть подготовлено.

Требования к используемым маслам не отли­ чаются от аналогичных требований для ГТД ме­ ханического привода (см. подразд. 2.4.1).

2.4.2.3. Требования к ресурсам и надежности

Ресурсы ГТД согласно ГОСТ 29328 должны быть не менее указанных в табл. 2.10.

Ресурсы энергетических ГТД учитываются, как правило, в эквивалентных часах. При расчете наработки ГТД в эквивалентных часах за эта­ лонный режим обычно берется номинальный режим при работе на природном газе (т.е, один час работы на данном режиме равен одному эк­ вивалентному часу). При нерасчетных условиях работы каждый час наработки рассчитывается с определенным повышающим коэффициентом, который учитывает повышенную повреждае­ мость деталей ГТД при работе в нерасчетных условиях (табл. 2.11) [2.7].

Конкретные значения указанных в таблице ко­ эффициентов определяет разработчик ГТД в про­ цессе проектирования и доводки.

Глава 2. Основные параметры и требования к ГТД

В течение межремонтного периода показате­ ли надежности ГТД должны составлять:

1)средняя наработка на отказ:

-в пиковом классе использования - не ме­ нее 800 час;

-в базовом классе использования - не менее

3500 час;

2)коэффициент надежности пусков - не ме­ нее 0,95;

3)коэффициент готовности - не менее 0,98;

4)коэффициент технического использования:

-для стационарных ГТД - не менее 0,92;

-для авиапроизводных ГТД - не менее 0,95.

2.4.2.4. Требования к экологии и безопасности

Как правило, энергетические объекты распола­ гаются внутри населенных пунктов или в их не­ посредственной близости. Это определяет жест­ кие требования к экологическим характеристикам энергетических ГТД и их контроль. Содержание оксидов азота в отработавших газах ГТД при рабо­ те с нагрузкой от 0,5 до 1,0 номинальной не долж­ на превышать 50 мг/м3 на газообразном топливе и 100 мг/м3 на жидком топливе.

Требования к безопасности в основном анало­ гичны рассмотренным выше требованиям к ГТД механического привода.

2.4.2.5. Требования к контролепригодности, ремонтопригодности и др.

Конструкция ГТД должна обеспечивать мак­ симально возможный визуальный и инструмен­ тальный контроль критических и наиболее от­ ветственных элементов и узлов без разборки или при незначительной разборке.

Конструкция ГТД должна обеспечивать мак­ симально возможный объем ремонтно-восста­ новительных работ без демонтажа двигателя в условиях электростанции. Мощные энерге­ тические ГТД обязательно выполняются с пол­ ным горизонтальным разъемом для возможнос­ ти выемки и ремонта ротора ГТД в условиях эксплуатации.

К габаритным и массовым характеристикам энергетических ГТД, как правило, не предъявля­ ется жестких требований. В основном эти огра­

ничения связаны с необходимостью транспор­ тировки ГТД и его элементов обычными транс­ портными средствами, а также с использованием для монтажа двигателя на месте эксплуатации обычных грузоподъемных механизмов.

2.5.Методология проектирования

2.5.1.Основные этапы проектирования ГТД

Разработка новых изделий в современном ави­ ационном двигателестроении, как правило, вы­ полняется в несколько этапов:

-разработка технического задания (ТЗ);

-разработка технического предложения;

-выполнение эскизного проекта;

-выполнение технического проекта;

-разработка конструкторской документации.

2.5.1.1. Техническое задание

Техническое задание (ТЗ) - это конструктор­ ский документ, в котором представлена совокуп­ ность технических, экономических, экологичес­ ких требований к вновь создаваемому изделию.

ТЗ состоит из следующих основных разделов:

-наименование и назначение двигателя;

-основные технические характеристики дви­ гателя;

-требования по экологическим показателям (эмиссия, шум);

-технико-экономические требования;

-показатели надежности;

-требования по ресурсам основных деталей;

-состав двигателя, требования к отдельным модулям и узлам;

-требования к системам и комплектующим

изделиям;

-требования к сертификации двигателя и его систем;

-требования к материалам (климатическому исполнению двигателя);

-требования по эксплуатационной техноло­ гичности, удобству технического обслуживания, ремонта и хранения;

-требования по консервации, сроку хране­ ния и службы;

-требования по транспортировке готовых двигателей.

На базе ТЗ разрабатывается техническое предложение и осуществляются этапы эскизного и технического проектов. Государственная или ведомственная приемка готового изделия про­ водится с целью проверки соответствия изделия заявленным в ТЗ требованиям.

2.5.1.2. Техническое предложение

Техническое предложение - это совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономичес­ кие обоснования целесообразности разработки документации двигателя на основании:

-анализа ТЗ заказчика;

-анализа различных вариантов возможных решений;

-сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особен­ ностей разрабатываемого и существующих дви­ гателей;

-патентных исследований.

Техническое предложение после согласова­ ния и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного проекта. В общем случае при разработке техни­ ческого предложения выполняют следующие работы:

-разработка вариантов возможных конст­ руктивных решений, установление особеннос­ тей вариантов (принципов действия, размеще­ ния функциональных составных частей и т.п.), их конструкторская проработка. Глубина такой проработки должна быть достаточной для срав­ нительной оценки вариантов;

-проверка вариантов на патентную чистоту

иконкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;

-проверка соответствия вариантов экологи­ ческим требованиям;

-сравнительная оценка вариантов. Сравне­ ние проводится по показателям качества изделия, например: надежности, техническим, экономичес­ ким, эргономическим параметрам. Сопоставление вариантов может проводиться также по показате­ лям технологичности (ориентировочной удель­

2.5. Методология проектирования

ной трудоемкости изготовления, ориентировочной удельной материалоемкости идр.), стандартиза­ ции и унификации. При этом следует учитывать конструктивные и эксплуатационные особеннос­ ти разрабатываемого и существующих двигате­ лей, тенденции и перспективы развития отечест­ венного и зарубежного авиадвигателестроения;

-выбор оптимального варианта двигателя, обоснование выбора;

-установление требований к двигателю (тех­ нических характеристик, экологических показате­ лей и др.) и последующей стадии разработки дви­ гателя (определение необходимого объема работ, варианты возможных решений, которые следует рассмотреть на последующей стадии и др.).

2.5.1.З. Эскизный проект

Эскизный проектсовокупность конструк­ торских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, да­ ющие общее представление о составе и особен­ ностях работы двигателя и его узлов, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатыва­ емого изделия. Эскизный проект после согласо­ вания и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки техническо­ го проекта или рабочей конструкторской доку­ ментации.

Эскизный проект предполагает:

-разработку и анализ вариантов возмож­ ных решений, определение технических ха­ рактеристик вариантов, их конструкторскую проработку. Глубина проработки должна быть достаточной для сопоставления рассматривае­ мых вариантов;

-разработку и обоснование технических ре­ шений, направленных на обеспечение показате­ лей надежности, установленных техническим заданием и техническим предложением:

-оценку двигателя на технологичность и пра­ вильность выбора средств и методов контроля (испытаний, анализа, измерений);

-оценку двигателя в отношении его соот­ ветствия требованиям эксплуатационной техно­ логичности;

-проверку вариантов технических решений на патентную чистоту и конкурентоспособность,

оформление заявок на изобретения;

-проверку соответствия вариантов экологи­ ческим требованиям, требованиям техники безо­ пасности;

-сравнительную оценку рассматриваемых

вариантов двигателя. При этом следует учитывать конструктивные и эксплуатационные особеннос­ ти разрабатываемого и существующих двигате­

Глава 2. Основные параметры и требования к ГТД

лей, тенденции и перспективы развития отечест­ венного и зарубежного авиадвигателестроения;

-выбор оптимального варианта из предло­ женных технических решений, обоснование вы­ бора; принятие принципиальных решений;

-подтверждение (или уточнение) предъявляе­ мых к двигателю требований, установленных тех­ ническим заданием и техническим предложением,

иопределение технико-экономических характерис­ тик и показателей, не установленных техническим заданием и техническим предложением;

-выявление на основе принятых принципи­ альных решений новых составных частей, комп­ лектующих изделий и материалов, которые долж­ ны быть разработаны другими предприятиями (организациями), составление технических тре­ бований к этим изделиям и материалам;

-составление перечня работ, которые следу­ ет провести на последующей стадии разработки, в дополнение или уточнение работ, предусмот­ ренных техническим заданием и техническим предположением;

-проработку основных вопросов технологии изготовления для внедрения новых технологи­ ческих процессов (оборудования);

-предварительное решение вопросов упаков­ ки и транспортирования двигателя.

2.5.1.4. Технический проект

Технический проект - совокупность конс­ трукторских документов, которые должны со­ держать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого двигателя, и исходные дан­ ные для разработки рабочей документации. Технический проект после согласования и ут­ верждения в установленном порядке служит ос­ нованием для разработки рабочей конструктор­ ской документации.

Перечень работ, выполняемых на стадии тех­ нического проекта:

-разработка конструктивных решений двига­ теля и его основных составных частей;

-проведение необходимых расчетов, в том чис­ ле подтверждающих технико-экономические пока­ затели, установленные техническим заданием;

-выполнение необходимых принципиальных схем, схем соединений и др.;

-оценка двигателя по экологическим харак­ теристикам;

-анализ конструкции деталей, сборочных единиц и двигателя в целом на технологичность

сучетом предложений предприятий-изготовите- лей в части обеспечения технологичности в ус­ ловиях данного конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на пред­

приятии оборудования, а также учета в данном проекте требований нормативно-технической документации, действующей на предприятии-из- готовителе; выявление необходимого для произ­ водства изделий нового оборудования (обоснова­ ние разработки или приобретения); разработк метрологического обеспечения (выбор методов

исредств измерения);

-разработка, изготовление и испытание опыт­ ных образцов двигателя и его составных частей; -оценка изделия в отношении его соответс­

твия экономическим требованиям;

-оценка транспортирования, хранения, а так­ же монтажа двигателя на самолете;

-оценка эксплуатационной технологичности двигателя (взаимозаменяемости, удобства об­ служивания, ремонтопригодности, устойчивос­ ти к воздействиям внешней среды, возможности быстрого устранения отказов, контроля качест­ ва работы изделия, обеспеченности средствами контроля технического состояния и др.);

-окончательное оформление договоров на разработку и изготовление новых комплекту­ ющих изделий, в том числе средств измерения

иматериалов, применяемых в разрабатывае­ мом двигателе;

-оценка уровня стандартизации и унифика­ ции изделия;

-проверка двигателя на патентную чистоту

иконкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;

-выявление номенклатуры покупных изделий, согласование применения покупных изделий;

- согласование габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателя с за­ казчиком (потребителем);

-частичная разработка чертежей сборочных единиц и деталей, двигателя для ускорения вы­ дачи задания на разработку специализированно­ го оборудования для их изготовления или выдачи заданий по получению специальных заготовок;

-проверка соответствия принимаемых реше­ ний требованиям техники безопасности и произ­ водственной санитарии;

-составление перечня работ, которые следу­ ет провести на стадии разработки рабочей доку­ ментации, в дополнение и (или) уточнение работ, предусмотренных техническим заданием, техни­ ческим предложением и эскизным проектом.

2.5.1.5. Разработка конструкторской документации

К конструкторским документам (далее - до­ кументы) относят графические и текстовые до­ кументы, которые в отдельности или в совокуп­ ности определяют состав двигателя и содержат