CC BY
27¡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-
Решетневские чтения. 2016
ность производятся с целью обнаружения дефектов изделия, через которые могут проникать газы, пары или жидкости. Испытания на прочность всегда проводятся при большем давлении, чем испытания на герметичность, а также предназначены для того, чтобы подтвердить запас прочности изделия [1].
Главное требование, предъявляемое к средствам технологического оснащения для испытаний, - приспособления должны смоделировать и выдержать нагрузки, которые испытывает изделие в режиме реальной работы. Оснастка должна быть прочной, надежной, удобной в эксплуатации и соответствовать всем требованиям, предъявляемым к ней технологическим процессом. Все детали и сборочные единицы, работающие под давлением, подлежат расчету на прочность. Расчет на прочность должен быть произведен исходя из усилий, возникающих от рабочего давления с обеспечением не менее пятикратного запаса прочности при пневмогидроиспытаниях. Резьбы заглушек и переходников, свинчиваемых с резьбами испытуемого объекта, должны быть рассчитаны, исходя из максимального давления в испытуемом объекте с учетом усилий затяжки резьбы [2].
В данной статье рассматривается пример: в вакуумной камере при испытаниях на герметичность мембраны изделия в пространство между тонкими листовыми оболочками подается давление [3]. Возникающая в результате подачи давления нагрузка, действующая по всей площади оболочек, неизбежно будет деформировать и раздувать оболочки мембраны. Во избежание негативных факторов во время испытаний требуется заневолить оболочки в приспособлении для испытаний, имитирующем контуры изделия, схема испытаний представлена на рисунке. Возникает трудность с определением герметичности изделия, поскольку тонкий листовой материал при нагрузке будет облегать приспособление, и течь, возможно, не будет обнаружена.
Схема испытаний в вакуумной камере 1 - колпак вакуумной камеры, 2 - основание вакуумной камеры, 3 - объект испытаний
Предлагается конструкторское решение: на нижней и верхней поверхностях приспособления выполнить пазы «лучевой» формы. Такое решение дает возможность обнаружить течь, поскольку рабочее тело будет иметь возможность выхода в полость вакуумной камеры при дефекте изделия через фрезерованные пазы, а «лучевые опоры» будут надежно удерживать оболочки от деформаций. Для упрощения
изготовления приспособления предлагается допустить ступенчатый переход фрезерованных пазов глубиной от 1 до 5 мм.
Изделие и, соответственно, приспособление для испытаний этого изделия крупногабаритные (диаметр 1 200 мм), диафрагмы тонкие, материал, из которого они изготовляются, мягкий. На основе вышеперечисленных факторов было принято решение использовать алюминий для изготовления оснастки, поскольку сталь, более твердый и тяжелый материал, может оставить следы, повредить изделие и крайне неудобна в монтаже и транспортировке.
В работе рассматривается следующая сложность: такого масштаба детали представляется возможным изготовить лишь из литых алюминиевых заготовок. В случае отсутствия на производстве возможностей для крупногабаритного алюминиевого литья необходимо заказывать заготовки на других предприятиях. Изготовление приспособления - это не серийное производство [4]. Требуется лишь единичный экземпляр. Сторонним организациям невыгодно изготавливать формы и подготавливать производство для заказа всего одной заготовки [5].
Так как в данном виде испытаний в этом приспособлении не требуется герметичность, то предлагается новая форма исполнения приспособления: наборная конструкция из листового материала. Было принято решение использовать листовой алюминий максимальной толщины, допускаемой ГОСТ 17232-99. Во избежание проворачивания конструкции между листами устанавливаются штифты, а для того, чтобы исключить распад приспособления, листы между собой стягиваются болтами.
Каждый уровень представляет собой отдельную деталь, предварительную обработку которой с технологическим припуском проводят до сборки. После сборки и стяжки деталей, изготовленных из листов алюминия, необходимо провести обработку радиуса контура, повторяющего контур оболочек изделия. Далее провести фрезерование пазов, аналогично тому, как эта операция выполнялась бы на целой детали, с допускаемым ступенчатым переходом для упрощения производства.
Таким образом, подводя итоги проделанной работы, можно сделать вывод о том, что такой метод проектирования крупногабаритных приспособлений, к которым не предъявляются требования по герметичности, возможно применять на производстве, на котором отсутствует крупногабаритное литье. Заказ заготовок из листового материала экономичнее, доступнее и быстрее для производства, чем заказ единичных литьевых заготовок.
Библиографические ссылки
1. Гахун Г. Г., Баулин В. И., Володин В. А., Кур-патенков В. Д., Краев М. В., Трофимов В. Ф. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. М. : Машиностроение, 1989.
2. Вдовенко В. Г., Колмаков Л. В. Вакуумные технологии в производстве ракетно-космической техники // Технология машиностроения : обзорно-
проектирование, производство и испытания двигателей летательных, аппаратов
аналитический, научно-технический и производственный журнал. 2002. № 4 (16).
3. Моисеев В. А., Тарасов В. А., Колмыков В. А., Филимонов А. С. Технология производства жидкостных ракетных двигателей. М. : Изд-во МГТУ им. H. Э. Баумана, 2008.
4. Воробей В. В., Логинов В. Е. Технология производства жидкостных ракетных двигателей. М. : Изд-во МАИ, 2001.
5. Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. М. : Машиностроение, 1986.
References
1. Gahun G. G., Baulin V. I., Volodin V. A., Kurpatenkov V. D., Kraev M. V., Trofimov V. F.
Construction and design liquid rocket engines. M. : Mashinostroenie publ., 1989.
2. Vdovenco V. G., Kolmakov L. V. Technologies vacuum of production rocket-space craft // Manufacturing engineering : survey and analytical, scientific technical and production journal. 2002. № 4 (16).
3. Moiseev V. A., Tarasov V. A., Kolmikov V. A., Filimonov A. S. Production technology liquid rocket engines. M. : Baumans MGTU publ., 2008.
4. Vorobey V. V., Loginov V. E. Production technology liquid rocket engines. M. : MAI publ., 2001.
5. Ovsyannikov B. V., Borovsky B. I. Theory and calculation of units power liquid rocket engines. M. : Mashinostroenie publ., 1986.
© CaMomKHHa n. to., 2016
УДК 621.45
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В. М. Самошкин, И. М. Петров
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Проведен анализ методики резервирования элементов и систем ракетных двигателей. Рассмотрены методы резервирования. Определены наиболее эффективные способы резервирования элементов ракетных двигателей.
Ключевые слова: ракетный двигатель, надежность, резервирование, резервные элементы, вероятность отказа, вероятность безотказной работы.
ANALYSIS OF A TECHNIQUE TO RESERVE ELEMENTS AND SYSTEMS OF ROCKET ENGINES
V. M. Samoshkin, I. M. Petrov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper analyses the techniques to reserve elements and systems of rocket engines. Reservation methods are considered. The methods of the most effective reservations of elements of rocket engines are determined.
Keywords: rocket engine, reliability, reservation, reserve elements, probability of refusal, probability of no-failure operation.
Современные ракетные двигатели состоят из ряда систем и агрегатов, в свою очередь состоящих из большого количества элементов. Особенности ракетных двигателей как объектов оценивания надежности определяются задачами и условиями применения, особенностями их конструкции и характером протекающих в них рабочих процессов. Важной задачей при создании ракетных двигателей является выбор оптимального значения показателя надежности. Ракетные двигатели в процессе своего жизненного цикла проходят несколько этапов: проектирование, отработку, серийное производство и эксплуатацию. На-
дежность закладывается при проектировании, обеспечивается в производстве и поддерживается при эксплуатации.
Низкая надежность ракетных двигателей приводит к увеличению эксплуатационных расходов, гибели дорогостоящих конструкций, нанесению морального ущерба, т. е. к понижению боевой эффективности. Таким образом, важность решаемых задач и большая стоимость таких объектов требуют их высокой надежности [1].
Одним из эффективных способов повышения надежности, позволяющим создавать системы, надеж-
