Транспортный вертолет среднего класса Ми-38. Проектирование несущего винта (дипломный проект)

Работа на украинском языке

Оглавление
1 конструкторский раздел
1.1 автоматизированное формирование образа вертолета
1.1.1 разработка концепции создания проектируемого вертолета и научно-технической программы достижения его характеристик
1.1.1.1. весовая категория проектируемого вертолета (взлетная масса в нулевом приближении)
1.1.1.2. сбор и обработка статистических данных, их анализ
1.1.1.3. разработка ттт к проектируемому вертолету
1.1.1.4. выбор и обоснование схемы вертолета
1.1.1.5. ограничения, налагаемые авиационными правилами при проектировании вертолета
1.1.2. расчет параметров вертолета
1.1.3. весовые характеристики частей вертолета. 
1.1.3.1. определение относительных масс конструкции планера 31
1.1.4. определение параметров агрегатов вертолета
1.1.4.1. выбор размеров кабины и отсеков целевой нагрузки
1.1.4.2 компоновка агрегатов силовой установки вертолета
1.1.4.3. параметры и расположение рулевого винта
1.1.4.4. параметры и расположение оперения
1.1.4.5. расположение НВ с учетом ограничения статического прогиба его лопасти
1.1.4.6. выбор схемы трансмиссии вертолета 38
1.1.4.7 выбор, обоснование, разработка и увязка конструктивно-силовых схем (КСС) агрегатов вертолета 39
1.1.5. определение центра масс 41
1.1.6. стандартная спецификация проектируемого вертолета
1.2 анализ влияния изменений проектных параметров агрегатов вертолета при их оптимизации на аэродинамические и массовые характеристики вертолета. 
1.2.1. определение летно-технических характеристик вертолета. 
1.2.1.1. расчет аэродинамических характеристик несущего винта на осевом режиме. 44
1.2.1.2. расчет поляры несущего винта. 45
1.2.1.3. определение аэродинамического сопротивления вертолета на крейсерском режиме. 48
1.2.1.4 расчет летных характеристик вертолета методом мощностей. 51
1.2.1.5 расчет допустимых значений высот и скоростей полета вертолета. 55
1.2.2 влияние проектных параметров вертолета на его аэродинамические и массовые характеристики. 58
1.3. интегрированное проектирование и компьютерное моделирование лопасти несущего винта проектируемого вертолета. 60
1.3.1. разработка мастер-геометрии лопасти несущего винта. 60
1.3.2. геометрические данные лопасти несущего винта. 60
1.3.3. расчет воздушных, массовых и инерционных нагрузок на лопасть несущего винта. 61
1.3.4. построение эпюр продольных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов в лопасти НВ. 64
1.3.5. проверка достоверности расчета по расчету аэродинамических характеристик и тяги НВ 66
1.3.6. выбор материалов для конструкции лонжерона лопасти несущего винта. 69
1.3.7. Расчет сечения лопасти на прочность. 69
1.4. Разработка конструкции силовых элементов системы крепления двигателя 70
1.4.1. анализ схем системы крепления двигателя и конструктивных особенностей их выполнения на вертолетах данного типа 71
1.4.2. выбор и обоснование схемы крепления двигателя
1.4.3. определение нагрузок и выбор материала для силовых элементов системы крепления двигателя
1.4.4. определение геометрических параметров и разработка конструкции силовых элементов системы крепления двигателя
1.4.5. проектирование топливной системы
2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАСТИ НВ
2.1 техническое описание конструкции лопасти НВ
2.2. технические условия на изготовление лопасти НВ
2.3. оценка технологичности конструкции лопасти НВ. 
2.4. предложения по повышению технологичности
2.5. расчет погрешностей сборки лопасти. 
2.6. разработка схемы базирования составных частей
2.7. проектирование технологического процесса сборки
2.8. укрупненный технологический процесс на сборку лопасти НВ
2.9. нормирование типовых операций технологического процесса
2.10. сборка ТУ на поставку деталей и ТУ на проектирование оснастки 90
2.11. меры по безопасности труда и по организации рабочего места
2.12. выбор схемы и компоновки сборочного приспособления
2.13. сборка ТУ на монтаж сборочного приспособления 94
3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 97
3.1. конкурентные преимущества проектируемого вертолета и оценка возможных объемов его реализации на рынках сбыта 97
3.1.1. Характеристика тактико-технических показателей проектируемого вертолета как товарного продукта 97
3.1.2. потребительские качества вертолета, влияющие на конкурентные преимущества и экономические издержки при проектировании конструкций вертолета в ОКБ и при серийном изготовлении вертолета на производственном авиационном предприятии 97
3.2 исходные данные для расчета технико-экономических показателей эффективности создания вертолета 99
3.2.1 данные для расчета затрат в Опытно-конструкторском бюро 99
3.2.2 данные для расчета затрат на серийное производство вертолета 99
3.3 оценка технико-экономической эффективности 100
3.3.1. расчет расходов самолетостроительного ОКБ 100
3.3.2. затраты на проектирование 100
3.3.3 затраты на изготовление опытных образцов 100
3.3.4 затраты на испытания и доводку опытных образцов 101
3.4 расчет затрат на серийное производство вертолета и двигателей 101
3.4.1 расчет себестоимости вертолета и цены вертолета без двигателей 101
3.4.2 расчет стоимости двигателей, приобретенных для вертолета серийного производства 105
3.5 размер критической программы выпуска (точка безубыточности) 107
4. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
4.1 выявление и анализ опасных и вредных факторов проектируемого вертолета 109
4.2 меры по уменьшению влияния вредных факторов на организм человека при эксплуатации проектируемого вертолета. 110
4.3 анализ возможных чрезвычайных ситуаций на проектируемом производственном объекте 112
4.4 меры повышения пожарной безопасности полетов 113
4.5. определение и оценка ожидаемой ЧС (взрыв) на территории аэропорта
4.6 расчет необходимого количества нагревательного элемента вертолета
Выводы по разделу
5 СПЕЦИАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
5.1 разработка конструкции амортизатора носовой стойки шасси
5.1.1 выбор схемы размещения и обоснования кинематической и конструктивно силовой схемы шасси
5.1.2 расчет амортизатора
5.2 интегрированное проектирование
5.3 расчет цилиндра шасси с системе NX-8.5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения...





1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 автоматизированное формирование образа вертолета

В данном проекте рассматривается транспортный вертолет, имеющий возможность выполнять поставленные перед ним задачи и цели, который должен перевезти 5000 кг. груза (в зависимости от его целей) со скоростью 280км/ч на дальность 800 км. Условия полета-всепогодный.
Проведена обработка статистики, в которой собраны пять образцов схожих по разным характеристикам вертолетов одновинтовой схемы, которые помогут в анализе и обработке полученной информации, а так же будут способствовать ориентиру к эталонам для создания конструкции и вида проектируемого вертолета.
Задача проектирования заключается в разработке конструкции нового вертолета и его составных элементов. На начальной стадии проектирования была проведена разработка общего вида вертолета. Для этого проведено ознакомление с основными тактико-техническими требованиями (ТТВ), предъявленными к вертолету, летно-техническими характеристиками (ЛТХ), схемами, основными параметрами, общим устройством вертолетов и агрегатов, силовой установкой (СУ), увязкой основных элементов агрегатов вертолета, правилами выполнения чертежей общего вида вертолета и общего устройства его агрегатов.

1.1.1 разработка концепции создания проектируемого вертолета и научно-технической программы достижения его характеристик

Формирование вида вертолета на основе статистических данных, постановка задачи проектирования.
Вертолет-летательный аппарат, тяжелее воздуха. Подъем и перемещение в воздухе обеспечивается винтом, вращающимся в горизонтальной плоскости. Перемещение обеспечивается наклоном в соответствующем направлении несущего винта.
В данном проекте рассматривается транспортный вертолет, предназначенный для перевозки груза на дальность до 800 км с крейсерской скоростью 280 км / ч.
Проведена обработка статистики, в которой собраны пять образцов схожих по разным характеристикам вертолетов одновинтовой схемы, которые помогут в анализе и обработке полученной информации, а так же будут способствовать ориентиру к эталонам для создания конструкции и вида проектируемого вертолета.
Весовая категория проектируемого вертолета (взлетная масса в нулевом приближении)


1.1.1.1. весовая категория проектируемого вертолета (взлетная масса в нулевом приближении)

Ориентируясь на заданную массу целевой нагрузки (=5000 кг) и экипажа (=160кг), определим взлетную массу вертолета в нулевом приближении:
    (1.1)
где = 4.9-коэффициент, полученный на основе статистических данных.

Ориентируясь на научно-технические достижения мирового вертолетостроения и существенном увеличении весовой эффективности конструкций планера вертолетов, их двигателей, трансмиссий, несущих и рулевого винтов, учитывая требования авиационных правил АП-27, а также известных классификации ЛА в странах-участницах Международной организации гражданской авиации (ИКАО от англ. 1сао) целесообразно принять следующее распределение:

1.1.1.2. сбор и обработка статистических данных, их анализ

С целью определения современных требований к летно-техническим характеристикам вертолетов был проведен анализ геометрических, весовых и летных данных вертолетов аналогичного назначения и весовой категории.
При статистическом проектировании необходимо правильно подобрать вертолеты, которые будут прототипами при проектировании. Необходимо подобрать лучшие аналогичные по классу вертолеты.
Для анализа были взяты следующие вертолеты: Ми-38, S-92, S-65, EC.725, АЅ.321.

















Таблица 1.1: - статистические данные вертолетов

Параметры и характеристики вертолета обозначение размерность название вертолетов
   Ми-38 S-92 EC.725 АЅ.321 S-65 NAV
Общие данные
Страна - - RUS USA FRA IND USA UKR
Год выпуска - - 2003 2004 2000 1959 1964 -
Назначение - - МЦ ТС ТС ТС ТС ТС ТС
Летно-технические характеристики
Максимальная
скорость V max км / ч 320 289 314 275 315 3
Крейсерская скорость V КР км/ч 275 257 296 250 278 275
Статический потолок Н ст м 2500 3000 2210 2170 2440 2500
Динамический потолок Н дин м 5200 4570 6000 3150 6220 5600
Дальность полета t ч 5 5 6,5 4 4,5 5,5
Окружная скорость НВ ωR м / с - - - - - 215
 РО ωRРВ м / с - - - - - -
Весовые характеристики
Нормальная взлетная масса M0 кг 14200 10930 16510 
Максимальная взлетная масса mmax кг 15600 12020 11200 13000 19050 16108
Масса пустого вертолета мпуст кг 8300 6895 4960 6915 10650 
Масса коммерческого
груза мкОм кг 6000 4536 5000 5000 5000 5000
Количество экипажа пэк чел. 2 2 2 2 2 2
Количество пассажиров ппас чел. 32 24 29 30..44 до 55 30
Масса топлива МТ кг - 2327 - 3975 - 3200


Продолжение таблицы 1

Параметры и характеристики вертолета обозначение раз-ть название вертолетов
   Ми-38 S-92 EC.725 АЅ.321 S-65 NAV
Данные силовой установки
Количество и тип двигателей - 2 ГТД
ТВ7117В 2 ГТД СТ7-8А 2 ТВаД Turbomeca Makila 2a
3 ГТД Turbomeca Makila С6
2 ГТД Т64GE-412 2 ТВаД
ТВ7117В
Взлетная мощность двигателя Nдв кВт 1838,78 1879 1567 1550 2887 2050
Геометрические характеристики
Радиус НВ R м 10,55 9,235 8,2 9,45 11,01 13,34
Радиус РВ RРВ м 1,92 1,675 1,575 1,8 1,95 2,3
Плечо РО LРВ м 13,5 13,3 12 14,8 13,9 15,85
Количество лопастей НВ z шт 5 4 5 5 5 5
 РО zРВ шт 4 4 4 4 5 4
Ометаемая площадь НВ ЅНВ м2 350 231,5 300 280 380 550
Площадь стабилизатора Ѕст м2 2 2 2,1 2 2 2,5
Производные величины
Весовая отдача по полной нагрузке кпн - 0,38 0,377 0,446 0,385 0,31 0,59
Удельная нагрузка р Н/м2 4614,96 4236,5 4262,85 4293,46 5400 2364
Коэффициент заполнения σ - 520 580 475 - 625 495
Удлинение лопаты НВ λ - 20 15 17 - 17,5 26
Коэффициент заполнения РО σРВ - 0,18 0,22 0,22 - 0,2 0,187
Удлинение лопасти РВ λРВ - 6,85 5,7 5,8 - 6,2 8,5
Вертолеты прототипы:
Ми-38
Средний транспорта-пассажирский вертолет Ми-38 разрабатывается по заказу гражданской авиации для замены парка транспортно-пассажирских Ми-8 и Ми-17. по сравнению с Ми-17 вертолет Ми-38 имеет более вместительную грузопассажирскую кабину и более эргономичную кабину пилотов, рассчитанную на экипаж из двух человек. Разработка вертолета Ми-38 ведется в рамках совместного предприятия "евро-моль". На первом этапе создается вариант вертолета с двигателем Pratt & Whitney Canada PW-127t / S. Ми-38-вертолет нового поколения, способный обеспечить новый уровень стандартов комфорта и безопасности при выполнении перевозок пассажиров и специальных работ по категории А (FAR-29).
Назначение. Ми-38-предназначен для перевозки пассажиров (включая VIP перевозки), перевозки грузов внутри кабины и на внешней подвеске, поисково-спасательных операций, а также для эвакуации больных. Ми-38 имеет вместительную кабину, дверь-трап по левому борту и грузовую сдвигающуюся дверь по правому борту. В дверь по правому борту может устанавливаться бортовая лебедка грузоподъемностью до 300 кг. В центре пола есть люк, в котором устанавливается система внешней подвески, рассчитанная на грузы весом до 7000 кг. Комфортабельный пассажирский салон на 30 местосцами с шагом кресел 0,765 м и минимальной шириной прохода - 0,38 м. в пассажирской кабине предусматривается буфет, отделение с полками для размещения багажа, туалет. Для создания комфортных условий в кабине экипажа и грузопассажирской кабине вертолет оборудуется системой кондиционирования и вентиляции. Пассажирская кабина оборудуется специальными выходами и люками для быстрого покидания в аварийной ситуации, для пассажиров и экипажа предусматриваются спасательные жилеты, вертолет оборудуется спасательным плотом и аварийно-спасательной УКВ-радиостанцией, в санитарном варианте в грузопассажирской кабине могут быть размещены 16 носилок. Предусмотрено оборудование вертолета системой аварийного приводнения. Ми-38 оснащается новейшим пилотажно-навигационным комплексом, позволяющим осуществлять стабилизацию угловых положений вертолета в полете по крену, курсу и высоте, контроль работы двигателя, трансмиссии, контроль работы приборного оборудования. Ми-38 оснащен спутниковой навигационной системой. Для отображения информации кабина экипажа оборудована цветными многофункциональными дисплеями. Получение радиолокационной и радиотехнической информации обеспечивается с помощью навигационного метеолокатора. На Ми-38 планируется реализация технологии обслуживания по состоянию. Удельная трудоемкость технического обслуживания снижена по сравнению с вертолетом Ми-8 примерно в 2 раза за счет встроенной системы автоматизированного контроля исправности бортового оборудования и двигателей, сокращения количества узлов смазки.
Конструкция. Вертолет одновинтовой схемы имеет удлиненный фюзеляж, в " инструкции которого применяются трехслойные панели и детали из композитных материалов. Шестилопастная втулка несущего винта оборудована эластомерными подшипниками для крепления несущего винта. Размещение двигателей за главным редуктором снижает уровень шума в кабине и повышает безопасность при аварийной посадке. Лопасти несущего и рулевого винтов изготавливаются из стеклоуглепластика но технологии непрерывной намотки. Для защиты от обледенения лопасти несущего и рулевого винтов, а также передние стоила кабины экипажа, приемник воздушного давления и передняя часть пылезащитные устройства оборудуются электротепловой противообледенительной системой. система электроснабжения дублирована. Гидравлическая система вертолета состоит из трех автономных гидросистем. Под грузовым полом размещаются 6 мягких топливных баков общей емкостью 3796 л. Для Перегоночных полетов дальностью до 1300 км в грузовой кабине вертолета может быть установлен дополнительный топливный бак. Хронология создания. Начало проектирования - 1981 г. презентация модели в Ле Бурже - 1989 г. Макет - август 1991 г. презентация натурного макета - Мосаэрошоу - 1992 г. начало изготовления двух опытных экземпляров - 1993 г. презентация доработанного макета-МАКС-95.

Рис. 1.1-общий вид вертолета Ми – 38

Эс.725