Глава 13 - Обвязка авиационных ГТД

Рисунок 13.2.4_1 – Схема механической проводки управления двигателем 1 – ролик ведущий; 2, 3 и 6 – канаты; 4 и 5 – тендеры; 7 и 8 – ролики направляющие;

9 – ролик ведомый; 10 - механизм управления и блокировки реверсивного устройства; 11, 13 и 14 – тяги; 12 – рычаг перекидной; 15 – насос-регулятор; 16, 17, 18 и 19 – ролики промежуточные

тяжение канатов осуществляется с помощью тендеров 4 и 5. Тяги имеют регулируемую длину и с- ферические подшипники на концах. Основная часть деталей выполнена из титановых сплавов.

13.3 - Проектирование обвязки

13.3.1 - Требования к обвязке

Технические требования можно подразделить на требования общего характера, относящиеся ко всем элементам обвязки, и требования частного характера, касающиеся ее отдельных элементов. К числу общих требований относятся ряд требований по надежности, пожаробезопасности, эксплуатационной и производственной

технологичности, массе, стандартизации и унификации, технической эстетике и стоимости изготовления.

Согласно требованиям надежности, конструкция элементов обвязки (трубопроводов, электроколлекторов, узлов крепления агрегатов и датчи- ков и т.д.) должна обеспечивать возможность их безотказной работы в ожидаемых условиях эксплуатации в течение установленных для конкретного двигателя ресурсов, сроков службы и хранения. Элементы обвязки должны быть устойчивы к внешним воздействующим факторам (давлению, температуре, вибрациям, акустическому шуму, механи- ческим ударам, повышенной влажности, пыли, плесневым грибам и др.), характерным для конкретного двигателя. Элементы обвязки должны быть ремонтопригодны.

898

Глава 13 - Обвязка авиационных ГТД

Для устранения разности электрических потенциалов между элементами обвязки и корпусами двигателя должен быть обеспечен надежный электрический контакт (металлизация) с малым переходным сопротивлением.

В соответствии с требованиями эксплуатационной технологичности обвязка должна быть спроектирована с учетом выполнения работ по техни- ческому обслуживанию и ремонту (ТО и Р) как собственно элементов обвязки, так и основных узлов двигателя (обеспечение доступа к фильтрам

èрегулировочным устройствам агрегатов, к разъемам ТК и ЭК, к магнитным пробкам, к сливным устройствам и заправочным горловинам, к смотровым окнам (лючкам) на корпусах основных узлов; обеспечение возможности проведения монтажнодемонтажных работ по замене всех элементов обвязки без съема двигателя с самолета). Основные свойства технологичной конструкции – доступность, легкосъемность, взаимозаменяемость, контролепригодность.

Обвязка двигателя должна быть выполнена с учетом модульности его конструкции, т.е. должна быть обеспечена возможность разборки двигателя на модули в эксплуатации. Соединения ТК

èЭК следует располагать в плоскостях стыковки модулей. Конструкция элементов обвязки должна исключать возможность ошибок обслуживающего персонала и повреждения двигателя при ТО и Р. Элементы обвязки, расположенные в зонах обслуживания, не должны иметь острых углов, кромок

èзаусенцев или они должны быть защищены.

Что касается производственной технологич- ности, то конструкция элементов обвязки должна быть ориентирована на использование прогрессивных технологических процессов при их изготовлении (гибка труб, а также раскройка и гибка листовых кронштейнов на станках с ЧПУ, автоматическая сварка, тонкостенное литье и т.д.).

Согласно требованиям стандартизации и унификации в конструкции обвязки должны максимально применяться стандартизированные детали и узлы, использоваться минимальная номенклатура труб, разъемных соединений, электросоединителей, проводов, узлов крепления и других элементов.

Конструкция обвязки должна удовлетворять требованиям технической эстетики.

Общее требование к массе и стоимости элементов обвязки – обе величины должны быть по возможности минимальны (насколько это позволяют требования надежности и другие, более определяющие требования). Требования частного характера к элементам обвязки рассмотрены в разделах по их проектированию.

13.3.2 - Основные принципы и порядок проектирования обвязки

Под проектированием обвязки понимается комплекс работ по размещению и креплению агрегатов и датчиков, разработке конструкции ТК

èЭК и механической проводки. Исторически можно выделить два подхода к проектированию обвязки: «традиционный» и современный.

«Традиционный» подход к проектированию обвязки сложился в 50…60 годы XX века, когда системы двигателей были относительно простыми и размещение их элементов не вызывало особых затруднений. При «традиционном» подходе обвязка рассматривается как простая сумма элементов систем, и отсутствует само понятие «проектирование обвязки»: проектируются основные узлы, системы, агрегаты, коробка приводов, ТК

èЭК, и в результате этого формируется конструкция обвязки. Таким образом, разработка обвязки представляет собой сумму в ряде случаев достаточно обособленных действий, где каждый «узловик» или «системщик» преследует прежде всего свои интересы.

Основой «традиционного» подхода является использование методов натурного макетирования для отработки конструкции обвязки (см. раздел 13.3.3.1). Однако для того, чтобы изготовить натурный макет, конструкция корпусных деталей основных узлов, коробки приводов, агрегатов

èдатчиков должна быть полностью определена. Но при таких условиях внесение каких-либо серьезных изменений по результатам макетирования обвязки в конструкцию, например, корпуса камеры сгорания (скажем, перенос места подсоединения трубопровода) или коробки приводов (изменение расположения агрегата) может оказаться практи- чески невозможным.

Из опыта разработки многих двигателей следует, что для получения рациональной компоновки обвязки требуется неоднократная сборка макетов. Поскольку все элементы макетов изготавливаются, как правило, из металлических материалов и работа по прокладке ТК и ЭК выполняется вручную, то натурный макет имеет достаточно высокую стоимость, а сам процесс макетирования продолжителен по времени. Кроме того, по окончанию сборки макета требуется еще определенное время для выпуска необходимого объема конструкторской документации.

Существенным недостатком «традиционного» подхода является отсутствие поэтапной оценки эф-

899

Глава 13 - Обвязка авиационных ГТД

фективности принимаемых технических решений, а также отсутствие обоснованных критериев для проведения таких оценок. Обычно конструкция обвязки оценивается по результатам сборки натурного макета.

Оценка проводится по принципу «годен – не годен» отдельно по каждому нормированному показателю (габариты, зазоры, удобство монтажа, масса и т.д.). Комплексная оценка разработанной конструкции обвязки не выполняется. В процессе оценки не исключено выявление несоответствий, для устранения которых производится переделка макета, иногда довольно серьезная.

Таким образом, основные недостатки «традиционного» подхода состоят в том, что проектирование обвязки не представляет собой единого целенаправленного процесса, «интересы» обвязки не учитываются в должной мере при разработке основных узлов и систем двигателя, оценка эффективности ее конструкции выполняется лишь на заключительном этапе, когда уже мало что можно изменить, и не является комплексной. Все это затрудняет получение рациональной компоновки обвязки.

В то же время ставка на натурное макетирование ведет к относительно позднему началу активных работ по обвязке, что удлиняет сроки проектирования двигателя, а высокая трудоемкость изготовления макетов требует относительно больших затрат сил и средств.

Îнедостатках «традиционного» подхода

êпроектированию обвязки и необходимости его совершенствования было известно уже в 70-х годах прошлого века. В частности, Н.И. Старцев [13.6.1], рассматривая вопросы разработки ТК, сделал ряд конкретных предложений по улучшению методологии их проектирования. Но особенно оче- видным это стало при разработке двигателей IV поколения, обвязка которых заметно усложнилась. Между тем, получение рациональной компоновки обвязки является чрезвычайно важной задачей, поскольку ее конструкция может в решающей мере влиять на эксплуатационную технологичность двигателя и оказывать заметное влияние на его надежность, массу и стоимость изготовления.

Современный подход к проектированию обвязки окончательно оформился в 1990…2000 г.г., и этому в значительной мере способствовало широкое внедрение в практику проектирования компьютерных технологий. Основные положения этого подхода состоят в следующем.

Первое. При проектировании обвязка рассматривается не как сумма элементов, а как единый конструктивный модуль. Это обеспечивает комплекс-

ность, интегрированность и одинаковую целенаправленность разработки всех элементов обвязки.

Второе. Проектирование обвязки начинается вместе с началом проектирования основных узлов

èсистем и проводится параллельно с их разработкой. Это позволяет своевременно отслеживать «интересы» обвязки, увеличить объем схемных и конструктивных проработок ее элементов, сократить общее время проектирования двигателя.

Третье. Разработка конструкции основных узлов и систем двигателя, а также решение вопросов интеграции конструкции двигателя и самолета осуществляется с учетом «интересов» обвязки. В отношении основных узлов эти «интересы», прежде всего, распространяются на тип и расположение на корпусных деталях подсоединительных мест трубопроводов (штуцеров, фланцев) и специальных мест крепления (ребер, бобышек) элементов обвязки, а также на расположение агрегатов на коробке приводов. В отношении систем – это, обычно, требования к форме и габаритам агрегатов и датчиков, к типу и расположению на них подсоединительных мест для трубопроводов и электрожгутов и мест крепления, к расположению на агрегатах регулировочных винтов, фильтров, магнитных пробок и других элементов, задействованных при техническом обслуживании. Реализация этих требований не ухудшает функциональных характеристик основных узлов и агрегатов, но позволяет упростить и рационализировать конструкцию обвязки.

Необходимо заметить, что применительно к системам «интересы» обвязки могут иметь более глубокий характер и распространяться не только на конструктивное оформление агрегатов, но

èна структуру систем. Это связано с тем, что, например, от выбора типа приводного устройства клапанов и заслонок (гидропривод, пневмопривод или электропривод) или от количества и сложности примененных агрегатов в решающей мере зависят характеристики обвязки.

Что касается интеграции конструкции двигателя и самолета, то «интересы» обвязки, как правило, распространяются на выбор размеров (диаметра) мотогондолы, определение состава размещаемых на двигателе самолетных агрегатов, расположение и тип стыковочных мест коммуникаций двигателя и самолета.

Четвертое. Основной объем работ по пространственной увязке положения агрегатов и дат- чиков, прокладке ТК и ЭК выполняется на «электронных» макетах (см. раздел 13.3.3.2). Натурный макет теряет свои проектные функции и начинает использоваться как габаритный макет двигателя

900