Задачи изучения дисциплины
После изучения курса «Основы конструирования АД и ЭУ» студент
должен знать:
- конструкцию авиационных ГТД всех типов, предназначенных для дозвуковых и сверхзвуковых авиационных летательных аппаратов, конструкцию и работу основных систем ГТД, требования к двигателям различного назначения, требования норм летной годности и методов их подтверждения, конструкцию узлов и деталей этих двигателей;
- нагрузки (статические и динамические), действующие на элементы ГТД, методы расчетов на прочность деталей ГТД, конструкционные материалы, используемые в двигателях, нормы прочности;
- требования к конструкционным материалам, применяемым в авиационных ГТД.
должен уметь:
- конструировать ГТД, их узлы и обосновывать принятые технические решения сконструированных изделий;
- проводить сравнительную оценку существующих конструкций и выбирать пути их совершенствования;
выполнять чертежи разрезов общих видов двигателей и их узлов, чертежи деталей согласно ЕСКД на базе выполненной объемной твердотельной модели;
- выполнять расчеты на прочность и колебания конструктивных элементов двигателя (лопаток компрессора или турбины, дисков, оболочек ГТД, валов роторов и др.), делать выводы из расчетов и давать рекомендации по устранению недостатков конструкции, которые выявлены расчетами.
Времени на решение этих задач очень отводится мало. 51 час лекций, 34 часа практических занятий (85 часов аудиторных занятий и 3 часа консультаций по КП) и 65 часов самостоятельной работы, всего 150 часов. 30 лет назад аудиторных занятий было 259 часов, а самостоятельные занятия не регламентировались.
Текущий и итоговый контроль изучения дисциплины
На практических занятиях будет проводиться блиц-опрос на предмет знания теории по теме занятия. Результаты практической работы засчитываются после её выполнения, оформления и собеседования. выставляется оценка по пятибалльной шкале. На экзамене не может быть поставлена оценка выше полученной за выполнение практического задания. Без выполнения всех практических занятий с положительной оценкой студент к сдаче экзамена (7 семестр) и защите КП (8 семестр) не допускается.
На экзамене критерии оценки знаний студента следующие (министерские требования):
оценка «отлично» выставляется студенту, который показал на экзамене всесторонние, систематические и глубокие знания учебно-программного материала, успешно выполнил предусмотренные программой задания на практических занятиях с оценкой «отлично»;
оценка «хорошо» выставляется студенту, который показал достаточно полное знания учебно-программного материала, успешно выполнил предусмотренные программой задания на практических занятиях с оценкой «отлично» и «хорошо»;
оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, который показал знания учебно-программного материала в объеме, необходимом для дальнейшего обучения, хотя и допустил погрешности при ответе во время экзамена, успешно выполнил предусмотренные программой задания на практических занятиях с оценкой «отлично», «хорошо» или «удовлетворительно»;
оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который показал пробелы в знаниях основного учебно-программного материала (т.е. изложенного на лекциях и требуемого к усвоению на практических занятиях), хотя успешно выполнил предусмотренные программой задания на практических занятиях с оценкой «отлично», «хорошо» или «удовлетворительно».
О выполнении курсового проекта
по дисциплине «Основы конструирования АД и ЭУ»
Это второй КП в программе обучения и первый по применению специальных, а не общеинженерных знаний.
Курсовой проект является самостоятельной работой студента под руководством и контролем руководителя проекта из числа преподавателей кафедры. Курсовой проект служит для закрепления знаний, полученных при изучении данной дисциплины и ряда смежных дисциплин, получения навыков проектирования узлов ГТД и решения отдельных инженерно-технических задач, закрепления навыков объемного твердотельного моделирования, выполнения чертежей и инженерных расчетов, в том числе и с использованием пакетов программ на ЭВМ.
Основными темами курсового проекта являются:
1. Рассчитать и спроектировать узел осевого компрессора ГТД, выполнить расчеты на прочность и колебания основных нагруженных деталей. Выполнить объемную твердотельную модель детали в системе UG и разработать её рабочий чертеж.
2. Рассчитать и спроектировать узел осевой турбины ГТД, выполнить расчеты на прочность и колебания основных нагруженных деталей. Выполнить объемную твердотельную модель детали в системе UG и разработать её рабочий чертеж.
3. Рассчитать и спроектировать газогенератор ГТД, выполнить расчеты на прочность и колебания основных нагруженных деталей. Выполнить объемную твердотельную модель детали в системе UG и разработать её рабочий чертеж.
Курсовой проект оформляется в виде
чертежей:
- продольный разрез узла в масштабе 1:1 с необходимыми дополнительными видами;
- рабочий чертеж детали в масштабе 1:1 и объемное её изображение в любом масштабе,
и пояснительной записки.
При разработке узла ГТД в курсовом проекте необходимо выполнить:
1. Термогазодинамический (ТГД-) расчет двигателя в расчетных атмосферных условиях (РАТУ, обычно =30 гр. Цельсия и
=730 мм рт. ст.). Расчет очень близок к аналогичному расчету, выполняемому для курсовой работы по курсу «Теория ВРД» и отличается только несколько большей детальностью.
2. Проектный расчет турбокомпрессора по методике Е.Н.Богомолова, аналогичный расчету, выполняемому для курсовой работы по курсу «Теория лопаточных машин» и отличается только использованием уже полученных ранее результатов ТГД - расчета двигателя (повторный расчет не нужен).
3. Газодинамический расчет проектируемого узла на среднем радиусе и по высоте в двух или более сечениях. Такой расчет выполнялся для курсовой работы по курсу «Теория лопаточных машин».
4. Профилирование рабочей лопатки узла i – ой ступени в 5 или более сечениях. Такой расчет выполнялся для курсовой работы по курсу «Теория лопаточных машин». Количество сечений более трех необходимо для построения твердотельной модели лопатки.
5. Расчеты на прочность:
- пера рабочей лопатки i – ой ступени;
- диска i – ой ступени;
- расчет частоты первой формы (j-ой) изгибных колебаний пера рабочей лопатки i – ой ступени, построение частотной диаграммы;
6. Чертеж продольного разреза спроектированного узла.
7. Рабочий чертеж детали, рассчитанной на прочность в системе UG с предварительным построением твердотельной модели.
8. Пояснительную записку следующего содержания:
- реферат;
- термогазодинамический (ТГД-) расчет двигателя;
- проектный расчет турбокомпрессора;
- газодинамический расчет проектируемого узла на среднем радиусе и по высоте;
- профилирование лопатки или диска;
- прочностные расчеты;
- обоснование выбора материалов деталей узла;
- краткое описание конструкции двигателя;
- подробное описание конструкции спроектированного узла;
- заключение;
- список литературы.
В пособии Р18 дается много ценных советов по выполнению КП.
Таблица 1.1.
Примерный график выполнения КП по курсу
«Основы конструирования авиационных ГТД» в 2010 г.
Сроки сдачи фактические.
Номер недели | Даты в 2010 г. | Содержание работы |
8.02 – 13.02 | Получение предварительного задания на КП (без подписи зав. каф.) | |
15.02 – 20.02. | Выбор проектных параметров (аналог – КР по курсу «Теория ВРД») | |
22.02. – 27.02. | Выбор проектных параметров турбокомпрессора (согласование ПТЧ компрессоров и турбин). Утверждение двигателей-образцов и двигателя-аналога. Получение задания на КП (с подписью зав. каф.) | |
1.03. – 6.03. | Расчет на среднем радиусе компрессоров и турбин (аналог – КР по курсу «Лопаточные машины») | |
9.03. – 14.03. | Профилирование рабочей лопатки узла и расчет её на прочность | |
15.03. – 20.03. | Предварительная компоновка турбокомпрессора | |
22.03. – 27.03. | Окончательная компоновка турбокомпрессора | |
29.03. – 3.04. | Компоновка узла и соответствующих частей смежного узла (турбина и компрессор) | |
5.04. – 10.04. | Расчет на прочность диска и его профилирование | |
12.04. – 17.04. | Выполнение чертежа продольного разреза узла и при необходимости, других видов | |
19.04. – 25.04. | Выполнение чертежа продольного разреза узла и при необходимости, других видов | |
26.04. – 30.04. | Выполнение объемной модели детали (рабочей лопатки или диска) в UG и рабочего чертежа в UG | |
3.05. – 8.05. | Описание конструкции двигателя | |
10.05. – 15.05. | Описание конструкции узла | |
17.05. – 22.05. | Оформление пояснительной записки к КП, печать чертежей | |
24.05. – 29.05. | Защита КП перед комиссией | |
31.05. – 6.06. | Защита КП перед комиссией троечниками (выполнение работы не в срок снижает оценку) |
Из приведенных выше требований видно, что объем работы очень велик. Часть расчетов уже выполнялись в предыдущих курсовых работах. Часть расчетов новые, это расчеты на прочность. Выполнение пунктов с 1 по 5 итерационное. На любом этапе может возникнуть необходимость выполнить все предыдущие расчеты вновь из-за невозможности выполнить те или иные требования к узлу, что обнаруживается только при выполнении данного этапа расчетов. Поэтому начинать черчение до выполнения всех расчетов нельзя. Сам процесс разработки узла по результатам расчетов также носит итерационный характер и часто сопровождается устранением ошибок, вызванных естественным отсутствием опыта.
Для успешного выполнения КП необходимо правильно организовать работу с самого начала 8 семестра. Для этого уже есть знания, которые были оценены на экзамене в конце 7 семестра. Но дефицит времени будет наблюдаться даже у самых старательных студентов. Для его уменьшения я предлагаю часть расчетов выполнить в 7 семестре в рамках курсовой работы по «Теории ВРД». Это первые два пункта, а именно:
- термогазодинамический (ТГД-) расчет двигателя;
- проектный расчет турбокомпрессора.
Для этого необходимо иметь единое задание как для КР, так и для КП. Договоренность с В.В. Вятковым достигнута. Я предлагаю пойти еще дальше и считать это задание уже заданием на дипломное проектирование (пусть в первом приближении). Для студентов, занимающихся НИРС с другими преподавателями кафедры, следует согласовать его для обеспечения выполнения специальной части ДП на базе НИРС.
Контроль за результатами расчетов по КР «Теория ВРД» с точки зрения их дальнейшего использования без переделки для КП по курсу «Основы конструирования АД и ЭУ» готов взять на себя.
Такая организация работы уменьшит повторные расчеты, позволит глубже выявить специфику данного двигателя еще на 4 курсе и учесть все замечания, исправить ошибки и увеличить полноту проработки конструкторских решений при выполнении ДП, освободить время для выполнения спецчасти.
Список рекомендуемых книг по курсу «Основы конструирования АД и ЭУ» содержит 90 наименований. Это не вся необходимая литература. Всего две полки книг. Но в основном в ней с той или иной полнотой освещены темы курса. К сожалению, не все эти книги есть в библиотеках города (включая ОПРИНТИ КБ) в нужном количестве. Следует позаботиться и обеспечить себя литературой в нужном объеме.
Насколько же выполнимы требования, предъявляемые к студентам‑двигателистам? Для сравнения привожу следующую любопытную информацию.
В книге А.Н.Крылова «Воспоминания и очерки» - М.: Издательство Академии наук СССР, 1956 (неоднократно переиздаваемая замечательная книга, которую должен прочитать каждый российский студент, собирающийся стать инженером) на стр.116 – 120 рассказывается об обучении будущих корабельных инженеров на кораблестроительном отделе Берлинской высшей технической школы в1898 году. Их обучение длилось 4 года по 38 учебных недель в году. Изучалось 35 учебных дисциплин за 5314 часа аудиторных занятий. Объем работ по дипломному проекту примерно 60 листов чертежей (в том числе более 40 листов детальных чертежей), схем и т.п. И все соответствующие расчеты и обоснования. Трудозатраты на его выполнение 2 года по 12 часов в день. Чертежи выполнялись вручную, в туши.
В долях от астрономического времени аудиторные часы составляют 15,24% (5314/(8720*4)). Сравнение с учебным планом группы ДК (4573/(5*8720)=10,5%) показывает, что интенсивность занятий немецкого студента конца позапрошлого века, желающего стать инженером, была в полтора раза выше.