Сквозной групповой Курсовой проект Выполнил Нижегородцев В В

Сквозной групповой Курсовой проект Выполнил: Нижегородцев В. В студент группы 2505

2 ЗАДАНИЕ НА СКВОЗНОЙ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ • • Спроектировать ТВВД АД-94 с взлетной тягой P 0=220 к. Н для пассажирского самолёта с установкой двух двигателей на пилонах под крылом Образец: ТВВД НК-93. Исходные данные: 1. H=0 км; 2. Н=11 км, Мп=0, 8. Ограничения: 1. Суд=21, 42 кг/(да. Н∙ч). 2. m=17; Tг*=1750 К. 3. Обосновать расчетом уровень шума силовой установки и сравнить с требованиями гл. 4 норм ИКАО. 4. Оценить расчетом эмиссию вредных веществ и сравнить с нормами ИКАО. 5. Профиль полета должен соответствовать среднемагистральному типу самолета. 6. Конструкция и габариты двигателя должны быть максимально приближены к двигателю-образцу, т. к. проектируемый двигатель будет введён в базу данных кафедры Ки. ПДЛА. 6. Остальные требования в ТЗ на двигатель и на узлы. Для выполнения проекта создается группа со следующей персональной ответственностью: • По опредставлению заведующих кафедрами руководителями проекта назначаются: • • •

3 Индивидуальное задание по сквозному групповому проекту. Часть 1 Группа Аксенова Е. В. Индивидуальное задание на проектирование АД-94. Часть 1. студенту Нижегородцеву В. В

4 Термогаздинамическое проектирование В результате термодинамического проектирования были получены параметры, представленные в таблице. Суммарный расход воздуха кг/с 1092, 33 Степень двухконтурности - 17 П*к внутр. контура - 1, 5 П*к наружн. контура - 1, 27 Степень повышения давления КСД - 6, 4 Степень повышения давления КВД - 4, 6 - 2, 697 - 2, 222 - 5, 553 Р к. Н 220 Pуд к. Н∙с/кг Степень понижения давления ТВД Степень понижения давления ТСД Степень понижения давления ТНД Тяга Удельная тяга 0, 2014

5 Циклограмма и профиль полета

6 • • • • • Участок 0 -1: Самолёт: запуск двигателей, руление. Высота H=0 км. Двигатель: режим работы – «ЗМГ» , тяга двигателя P=0, 07 P 0, относительная частота вращения ротора ВД 67%. Участок 1 -2: Самолёт: разбег по ВПП и взлёт, набор высоты 450 м. Пройденное расстояние – 3 км, скорость отрыва от ВПП М=0, 25, скорость в конце участка М=0, 4. Двигатель: взлётный режим, относительная частота вращения ротора ВД 100%. Участок 2 -3: Самолёт: набор высоты. Примем величину скороподъёмности V y равной 10 м/с. Перепад высот 10, 6 км. Получим t=1060 с. Скорость взлёта с ВПП Vx=79, 7 м/с (0, 25 М), а крейсерская скорость V x=271 м/с (0, 8 М). Если принять, что скорость при взлёте увеличивается линейно, то можно получить среднюю скорость на участке 2 -3 равную 185, 4 м/с. Таким образом, путь на участке набора высоты эшелона составит 198 км. Двигатель: работа на номинальном режиме с относительной частотой вращения ротора ВД 98%. Участок 3 -4: Самолет: длительный полёт на высоте эшелона 10, 6 км. Высота подбирается из условия обеспечения минимального удельного расхода топлива и безопасности полёта. Двигатель: работа на крейсерском режиме с относительной частотой вращения ротора ВД 91%. Участок 4 -5: Самолёт: снижение с высоты эшелона. Вертикальная скорость снижения примем равной 15 м/с. Снижение происходит с высоты 10, 6 км до высоты в 1 км. Время, необходимое для снижения, составит 700 секунд. Скорость полёта 271 м/с. Посадочная скорость 65 м/с. Скорость снижается линейно, поэтому средняя скорость на участке составит 168 м/с. Путь, необходимый для снижения, составит 117 км. Двигатель: работа на режиме «ПМГ» с относительной частотой вращения ротора ВД 70%. Участок 5 -6 -7: Самолёт: заход на посадку и посадка. При заходе на посадку скорость остаётся постоянной до момента касания поверхности ВПП и составляет 65 м/с. Скорость снижения примем равной 5 м/с. Время снижения с высоты 1 км составит 200 секунд. При поступательной скорости в 65 м/с самолёт пролетит путь, равный 13 км. Двигатель: до момента касания передней стойкой поверхности ВПП двигатели работают на режиме «ПМГ» . В момент касания включается устройство реверса тяги и РУД переводится в положения максимальной тяги на 10 секунд. После чего двигатель переводится на режим «ЗМГ» . Участок 7 -8: аналогичен 0 -1. Время запуска двигателя – 40 секунд, останова – 80 секунд.

7 Формирование проточной части двигателя

8 2 СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ 2. 1 Создание опорной конструкции (компоновки) двигателя 2. 2 Разработка конструкции узлов ТВД 2. 2. 1 Разработка конструкции ТВД 2. 2. 1. 1 Обоснование формы и размеров проточной части

9 Втулочное сечение Среднее сечение Переферийное сечение Профили поперечных сечений лопатки РК

10 Расчет течения в межлопаточном канале турбины Сетка КЭ Полное давление в межлопаточном канале

11 Конструктивно-силовая схема двигателя НК-93

12 Продольный разрез двигателя АД-94

13 2. 3 Разработка конструкции остальных узлов 2. 3. 1 Турбина Исходный чертеж

14 Измененный чертеж

15 2. 2. 1. 3 Выбор геометрии хвостовика

16 2. 2. 1. 7 Напряжения в хвостовике

17 Проектирование бандажной полки

18 2. 2. 1. 8 Расчет осевых зазоров Размерная цепь для вычисления переднего зазора передней и последней ступеней.

19 Звено Ном. значение, мм R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 18 9 17 8 21 277 7 320 93 2 61 116 3 178 238 160 33 32 Допуск ITAi мкм +0. 018 +0. 015 +0. 021 +0. 052 +0. 015 +0. 057 +0. 035 +0. 010 +0. 030 +0. 010 +0. 045 +0. 040 +0. 025 Допуски выбирал по 7 квалитету. В общем случае, осевой зазор равен разности между увеличивающими и уменьшающими размерами Δ 0=R 1+R 2+R 3+R 4+R 5+R 6+R 7+R 8+R 9+R 1 0 -S 1 -S 2 -S 3 -S 4 -S 5 -S 6+S 7 -S 8= =18+9+17+8+21+277+7+320+93+2 -65 -1163 -178 -238 -160+33 -32=13 мм Определим верхнее предельное отклонение 1 -ого осевого зазора: В нашем случае:

Расчет радиальных зазоров

20 2. 2. 1. 9 Расчёт допустимого дисбаланса В соответствие с ГОСТ ИСО 1940 -1 -2007 «Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса» роторы авиационных ГТД относятся к классу точности G 6, 3, по которому определяется допустимый остаточный дисбаланс. Допустимый остаточный дисбаланс находится: • Балансировка ротора будет проводиться в подшипниковых опорах. • Допустимый остаточный дисбланс может быть распределен по плоскостям подшипниковых опор следующим образом:

21 2. 3. 1 Разработка конструкции опоры Конструктивно-силовая схема опоры

22 Компоновка опоры

23 Расчет и выбор подшипников Режимы работы двигателя

24 Расчет внешних и внутренних тепловых потоков 1. Тепловыделение в подшипниках

Расчет и выбор ГДД опоры ротора НД

25 3. 2 Расчёты на прочность Расчет лопатки на прочность

26 Напряжения в сечениях Втулочное сечение Переферийное сечение Среднее сечение

25 Расчет лопатки на колебания 0. 1 0. 095 0. 09 Втулочное 0. 085 Среднее Переферийное 0. 08 0. 075 0. 07 -10% -5% 0% Относительно е изменение толщины профиля 5% Втулочное сечение Масса -10% 0. 073 0. 079 0. 086 Собственна я частота 2637 2041 2064 Среднее сечение Абсолютное изменение Собственна Масса я частота 0. 078 1964. 3 0. 079 2041 0. 081 2121. 6 Периферийное сечение Масса 0. 078 0. 079 0. 080 Собственная частота 2033. 6 2041 2052

3. 4 Расчёт на прочность диска 26 Расчетная схема Конечно-элементная модель

27 Результаты расчета Напряжения в диске Перемещения в диске