CC BY
34¡Проектирование, производство и испытания двигателей летательных, аппаратов
п* = 0.8316
Г|*к = 0.8156
Ge, кг/с
• experiment —CBK_HECC_B2BO_yl.5_ER14_AR4000_nm4_2
Рис. 4. Зависимость КПД от расхода воздуха
Таким образом, на данный момент можно сказать, всех этапах проектирования. Также необходимы ис-
что частично реализована система параметрического следования сеточных моделей и настроек CFD-
проектирования ЦБК. Дальнейшие направления рабо- расчёта. После этого будет проведен прочностный
ты: совершенствование имеющейся системы: улуч- расчёт и задание маршрута обработки в NX. шение методики проектного расчёта, улучшение параметризации модели, применение оптимизации на © П°п°в Г. М., В°лк°в А. А., Радин Д. В., 2016
УДК 621.757
СОЕДИНЕНИЕ СОПРЯГАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ В ИЗДЕЛИЯХ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
С. Н. Решетникова*, И. В. Кукушкин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*Е-таП: [email protected]
Приводятся конкретные примеры выполнения соединения деталей при изготовлении изделий аэросмической отрасли, такие как сварка (корпусов летательных аппаратов), пайка (камеры сгорания), соединение с натягом (головка цилиндра), соединение при помощи шпилек (корпус турбонасосного агрегата), штифтов (лопатки спрямляющего аппарата вентилятора газотурбинного двигателя) и др.
Ключевые слова: аэрокосмическая техника, способы и средства соединения деталей.
JOINING THE MATING PARTS IN THE PRODUCTS OF AEROSPACE ENGINEERING
S. N. Reshetnikova*, I. V. Kukushkin
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: [email protected]
The article provides specific examples of joining the parts while manufacturing products in aerospace industry, such as welding (aircraft body), soldering (combustion chamber), the pressure coupling (cylinder head), joints with bolts (assembling turbo-pump body), pins (blades directing vanes of the gas turbine engine fan) and other.
Keywords: aerospace techniques, methods and means of joining parts.
Введение. Практически все изделия различных отраслей промышленного производства состоят из комплектующих деталей, часть из которых соединяется в узлы и механизмы с помощью различных спо-
собов и средств [1]. В ряде случаев выгоднее собрать узел/ механизм или изделие именно из соединяемых с помощью крепежа комплектующих деталей, чем изготовлять его из «цельного» материала [2; 3]. При
<Тешетневс^ие чтения. 2016
изготовлении сложных изделий, относящихся, например, к авиационной технике, для обеспечения точности и надежности сборки применяется широкий диапазон технологий соединения деталей, особенно из разнородных материалов, включая холодную сварку - выполняется без нагрева соединяемых деталей, плотное соединение происходит в результате их сжатия до появления пластических деформаций, сварку трением, клепальную технологию и др.
Сварное неразъемное соединение. Соединение металлических деталей сваркой широко применяется при изготовлении летательных аппаратов [4]. В отличие от традиционных способов сварки, при применении которых структура в зоне шва укрупняется, разработана технология, при которой структура шва измельчается, а материал в этой области упрочняется. Это стало возможным в результате применения для сварки электродов, содержащих в своем объеме нанопорошки (НП) тугоплавких химических соединений [5]. В работе [6] описана сварка электродом, содержащим 2,0 % НП ВК, или LaB6, или ТЮК, объемной конструкции из листов сплава АМг6. Во всех случаях структура шва измельчалась, и механические свойства повышались по сравнению со сваркой электродом без НП.
Паяное неразъемное соединение. Пайка представляет собой процесс получения неразъемного соединения материалов без их расплавления. В описываемом в настоящей работе случае сложность соединения оболочек в изделие усложнялась существенным различием их коэффициентов линейного термического расширения (КЛТР) - величины, характеризующей относительное изменение линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К (1 оС) при постоянном давлении, - что могло привести к нарушению геометрии конструкции при пайке, а в условиях эксплуатации - к ее разрушению. В качестве способа изменения КЛТР была выбрана термообработка одного из сопрягаемых материалов - листа из МСС [7], в результате чего были установлены режимы, позволившие получить минимальные изменения КЛТР при пайке и тем самым гарантировать соединение от возможности разрушения.
Соединение с натягом. Среди сборочных технологий наибольшее распространение получили соединения сопрягаемых деталей способом горячей посадки, сущность которой заключается в том, что сборка осуществляется сопряжением деталей, между которыми за счет разницы температур составных частей обеспечивается монтажный зазор, исчезающий при выравнивании их температур [8]. Основываясь на изменении КЛТР при изменении температуры детали была применена технология соединения с натягом при установке стальных кольцевых седел клапанов в головки цилиндра авиационного поршневого двигателя.
Штифтовое соединение. Важнейшим условием применения космических аппаратов, использующих ядерные энергетические установки (ЯЭУ), является обеспечение радиационной безопасности при их транспортировке. В работе [9] была разработана новая
оригинальная конструкция контейнера, сборка которой осуществлялась с применением штифтов. В работе [10] описана современная технология изготовления штифтов.
Соединение с помощью заклепок. В современных конструкциях летательных аппаратов до 90 % соединений листовых деталей планера самолета и фюзеляжа вертолета выполняются с помощью заклепок. В работе [11] описано применение заклепочных соединений при изготовлении узла ЛА с применением заклепок из стали 30ХГСА.
Заключение. В работе описан целый ряд соединений, которые применяются в аэрокосмической технике для соединения деталей, обеспечивающих надежность эксплуатации летательных аппаратов.
Библиографические ссылки
1. Groche P. et al. Joining by forming - A review on joint mechanisms, applications and future trends // Journal of Materials Processing Technology. October 2014. Vol. 214, iss. 10. P. 1972-1994.
2. Horvat G. L., Surface S. C. Assembled camshafts for automotive engines // Journal of Materials Shaping Technology. September 1989. Vol. 7, iss. 3. P. 133-136.
3. Meusburger P. Lightweight design in engine construction by use of assembled camshafts. MTZ Worldwide. Ausgabe Nr.: 2007-08. Vol. 67. P. 10-12.
4. Hartman D. A., Dave V. R., Cola M. J. In-process quality assurance for aerospace welding // Welding Journal. February 2009. Vol. 88, № 1. P. 28-31.
5. А.с. СССР № 831840. А1 МПК5 С22С1/06 Способ модифицирования литейных алюминиевых сплавов эвтектического типа / Г. Г. Крушенко, Ю. М. Му-сохранов, И. С. Ямских и др. 1981. Бюл. № 19.
6. Крушенко Г. Г., Мишин А. С. Сварка листов из сплава АМг6 прутком, содержащим ультрадисперсные порошки // Сварочное производство. 1995. № 1. С. 2-3.
7. Биронт В. С., Крушенко Г. Г. Влияние термической и термоциклической обработки на структуру и свойства мартенситно-стареющей стали // Журнал Сиб. федер. ун-та. Серия «Техника и технологии». 2008. Т. 1, № 3. Р. 247-255.
8. Гаффанов Р. Ф., Щенятский А. В. Управление процессом формирования соединения с натягом, собираемого термическим методом // Вестник ИжГТУ. 2008. № 3. С. 6-9.
9. Крушенко Г. Г., Голованова В. В. Безопасность транспортировки ядерной энергетической установки транспортного средства // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2014. № 6. С. 63-67.
10. Кукушкин И. В., Крушенко Г. Г. Технология изготовления штифтов из проволочной заготовки // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 151-152.
11. Кацура А. В., Крушенко Г. Г. Исследование влияния календарного времени на сопротивление усталости болт-заклепочных соединений авиационной техники // Вестник СибГАУ. 2012. № 5. С. 177-181.
Проектирование, производство и испытания двигателей летательных аппаратов
References
1. Groche P. et al. Joining by forming - A review on joint mechanisms, applications and future trends // Journal of Materials Processing Technology. October 2014. Vol. 214, iss. 10. P. 1972-1994.
2. Horvat G. L., Surface S. C. Assembled camshafts for automotive engines. Journal of Materials Shaping Technology. September 1989. Vol. 7, iss. 3. P. 133-136.
3. Meusburger P. Lightweight design in engine construction by use of assembled camshafts. MTZ Worldwide. Ausgabe. Nr.: 2007-08. Vol. 67. P. 10-12.
4. Hartman D. A., Dave V. R., Cola M. J. In-process quality assurance for aerospace welding // Welding Journal. February 2009. Vol. 88, № 1. P. 28-31.
5. Krushenko G. G., Musohranov Ju. M., Jamskih I. S. et al. Sposob modificirovanija litejnyh aljuminievyh splavov jevtekticheskogo tipa [The method of inoculation of cast aluminum alloys of eutectic type]. Patent RF, no. 831840, 1981. (In Russ.)
6. Krushenko G. G., Mishin A. S. [Welding sheets of alloy AMg6 rod containing ultra-fine powders] // Svarochnoe proizvodstvo. 1995. № 1. P. 2-3. (In Russ.)
7. Biront V. S., Krushenko G. G. [Influence of thermal and thermocyclic treatment on the structure and properties of Maraging steel] // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Serija «Tehnika i tehnologii». 2008. Vol. 1, № 3. P. 247-255. (In Russ.)
8. Gaffanov R. F., Shhenjatskij A. V. [The formation of compounds with tightness collected by thermal method] // Vestnik IzhGTU. 2008. № 3. P. 6-9. (In Russ.)
9. Krushenko G. G., Golovanova V. V. [Transport safety nuclear power plant of the vehicle] // Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy. 2014. № 6. P. 63-67. (In. Russ.)
10. Kukushkin I. V., Krushenko G. G. [The technology of the manufacture of pins from wire rod] // Reshetnevskie chteniya: Materialy XVIII Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii. (Krasnoyarsk, 11-14 nov. 2014) / SibSAU. 2014. Part 1. P. 151-152. (In Russ.)
11. Katsura A. V., Krushenko G. G. [Study of the effect of calendar time on the fatigue resistance of the bolt-riveted joints of aircraft equipment] // Vestnik SibGAU. 2012. № 5. P. 177-181. (In Russ.)
© Решетникова С. H., Кукушкин И. В., 2016
УДК 621.45
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ И ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
П. Ю. Самошкина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Для проверки качества деталей и узлов двигателей летательных аппаратов необходимо проводить испытания. При большом давлении и (или) больших габаритах изделия требуются крупногабаритные дорогостоящие приспособления.
Ключевые слова: двигатели летательных аппаратов, жидкостные ракетные двигатели, испытания, приспособления для испытаний.
IMPROVING A TECHNIQUE TO DESIGN DEVICES FOR TESTS OF DETAILS AND KNOTS OF ROCKET ENGINES FOR DURABILITY AND TIGHTNESS
P. Y. Samoshkina
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Tests are carried out for quality check of details and knots of engines of aircraft. Devices have to be large and expensive with a big pressure and the big size of a product.
Keywords: engines of aircraft, liquid rocket engine, tests, devices for tests.
С целью обеспечения качества и надежности жидкостных ракетных двигателей необходимо проверить надежность элементов и систем двигателей. Одним из самых важных этапов проверки качества деталей и узлов является проведение испытаний.
Многие элементы ЖРД работают под высоким давлением, также не допускается утечка жидкостей и газов из систем. Для исключения брака и дефектов в условиях производства проводят испытания на прочность и герметичность. Испытания на герметич-
