Хрёкова В

Хрёкова В.Н.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (Самарский университет), Самара

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ QFD ВТОРОГО УРОВНЯ

Во второй половине XX века газотурбинные двигатели (ГТД) стали основой современной авиации. Для современной авиации характерно применение различных типов газотурбинных двигателей [1]. Это объясняется разнообразностью типов летательных аппаратов и специфическими требованиями, предъявляемыми к ним, к их силовой установке. ГТД нашли широкое применение в авиации в качестве основных двигателей силовых установок самолётов, вертолётов, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и т.п.

Разрабатывая БПЛА необходимо обеспечить соответствие изделия всем условиям технического задания заказчика. В первую очередь, это относится к авиационным двигателям, требования для которых можно разделить: на общие и к конкретному типу двигателя, устанавливаемому на конкретный БПЛА [2].

Требования, предъявляемые к малоразмерным газотурбинным двигателям (МГТД), довольно высоки [3]: они должны быть надежны, экономичны, обладать большим ресурсом, а также быть технологичными. Поэтому остро стоит задача исследования путей повышения эффективности МГТД и их экономичности.

Цель моей работы - совершенствование конструкции МГТД БПЛА на основе методологии развертывание функции качества (QFD) второго уровня.

Метод QFD преобразует общие требования потребителей в установленные характеристики конечной продукции и управления процессом. Основа QFD - построение так называемой матрицы, названной в соответствии со своей формой «Дом качества», в рамках которой фиксируется информация о качестве продукта и принимаемых решениях [4].

Этапы развертывание функции качества представлены на
рисунке 1 [5].

Рисунок 1 – Этапы развертывание функции качества (QFD)

После проведения QFD первого уровня можно реализовать второй уровень QFD методологии, чтобы выяснить, что нужно совершенствовать на стадии технических характеристик узлов двигателя. Для удобства составим дополнительный уровень, для выявления главных узлов двигателя. Технические характеристика дополнительного уровня «Дома качества» узлов двигателя состоят из технических характеристик камеры сгорания, турбины, инжектора топлива, компрессора, воздушных подшипников, генератора, выхлопных патрубок, ребер охлаждения генератора, воздухозаборного патрубка. Дополнительный уровень представлен на рисунке 2.

$Описание: C:\Users\USER\Desktop\ДИПЛОМ\Распечатать\ДОма качества\0001.jpg$

Рисунок 2 - Дополнительный «Дом качества» узлов двигателя, созданный с помощью QFD-online

После проведения QFD дополнительного уровня выявлены следующие узлы, с которых нужно начинать совершенствование МГТД БПЛА: камера сгорания и компрессор.

Составим технические характеристики камеры сгорания [6]:

- вес камеры сгорания;

- габариты камеры сгорания;

- величина удельной теплонапряженности;

- секундный расход топлива;

- объем жаровой трубы;

- давление воздуха;

- коэффициент полноты сгорания;

- коэффициент восстановления полного давления;

- диапазон температур;

- уровень выброса дыма;

- количество и размеры отверстий зоны горения и смещения;

- количество поясов охлаждения и количество отверстий по поясам;

- количество форсунок и фронтовых устройств;

- тип фронтового устройства;

- тип системы охлаждения;

- пределы устойчивого горения;

- материал камеры сгорания.

Технические характеристики компрессора [7]:

- расход воздуха компрессора;

- степень повышения полного давления в компрессоре;

- адиабатический КПД;

- вес компрессора:

- габариты компрессора;

- материал компрессора;

- максимальная окружная скорость лопаток.

Зная технические характеристики камеры сгорания и компрессора, проведем оценку приоритетов QFD второго уровня. QFD второго уровня главных узлов двигателя представим на рисунке 3.

$Описание: C:\Users\USER\Desktop\ДИПЛОМ\Распечатать\ДОма качества\0001 (2).jpg$ $Описание: C:\Users\USER\Desktop\ДИПЛОМ\Распечатать\ДОма качества\0002.jpg$

Рисунок 3 - Дом качества второго уровня МГТД БПЛА, созданный с помощью QFD-online

После проведения QFD второго уровня технических характеристик главных узлов двигателя можно сделать следующие выводы: надо увеличить максимальную окружную скорость лопаток, улучшить тип фронтового устройства и тип системы охлаждения.

Литература:

1 Ростех [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rostec.ru/news/4516433, свободный. – Российская беспилотная авиация: история и перспективы. - (30.04.2015).

2 Студопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studopedia.su/2_1594_rol-silovoy-ustanovki-v-razvitii-aviatsii.html, свободный. - Роль силовой установки в развитии авиации. – (01.04.2014).

3 Дмитриев А. Я. Робастное проектирование и технологическая подготовка производства изделий авиационной техники: учеб. пособие/А. Я. Дмитриев, Т. А. Митрошкина, Ю. А. Вашуков. Самара: Изд-во СГАУ, 2016.
76 с

4 Вашуков, Ю.А. QFD: Разработка продукции и технологических процессов на основе требований и ожиданий потребителей [Текст]: методические указания / Ю.А. Вашуков, А.Я. Дмитриев, Т.А. Митрошкина. – Самара.: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2012. – 32 с.

5 Сенюшкин, Н.С. Особенности классификации БПЛА самолетного типа [Текст] / Н. С. Сенюшкин, Р. Р. Ямалиев, Д. В. Усов, М. А. Мураева // Молодой ученый, 2010. — №11. Т.1. — С. 65-68.

6 REFLEADER.RU [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://refleader.ru/polpolqasbew.html, свободный. – Камера сгорания ГТД. - (08.07.2014).

7 REFLEADER.RU [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://refleader.ru/polpolotraty.html, свободный. – Компрессоры ГТД. - (08.07.2014).