НАЦИОНАЛЬНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Е. ЖУКОВСКОГО
«Харьковский авиационный институт»
Факультет: Самолётостроения
Кафедра:(102) Проектирования самолётов и вертолётов
Дипломная работа на тему: Легкий многоцелевой вертолет. Проектирование лопасти несущего винта. Системы управления несущим винтом, система силовой установки. Прототип Ми-2
Харьков 2015
РЕФЕРАТ
Выпускная работа бакалавра содержит: 120 –страниц, 38–рисунков, 17–таблиц, 12–литературных источников.
Цель работы: целью данной работы является разработка многоцелевого вертолета, включая определение взлетной массы и геометрических параметров в первом приближении, разработку конструктивно-силовой схемы, расчет аэродинамических и летных характеристик, определение воздушных и массовых нагрузок, действующих на лопасть несущего винта, проектирование и конструирование крепления двигателя и систем силовой установки, разработку технологии изготовления детали вертолета штамповкой, расчет стоимости изготовления проектируемого вертолета.
Результаты выпускной работы бакалавра и ее новизна: в результате выполнения выпускной работы бакалавра получены следующие результаты:
1)определены геометрические, массовые, энергетические параметры многоцелевого вертолета с ТВаД в нулевом приближении;
2)разработана КСС вертолета;
3)проведен расчёт аэродинамических и летных характеристик вертолета, определены аэродинамические параметры при различных полетных конфигурациях;
4)определены воздушные и массовые нагрузки, действующие на лопасть; 5)выполнен расчет лонжерона лопасти несущего винта;
6)разработана технология изготовления детали крепления методом штамповки;
7)рассчитана стоимость изготовления вертолѐта;
Рекомендации по использованию результатов работы:
Результаты выпускной работы бакалавра будут использованы при дальнейшей разработке вертолета, его систем и агрегатов, при обучении на 5 курсе и выполнении дипломного проекта
Андрей
Стефан
user-8516044
Александр
Нат Габдуллин
РЕФЕРАТ 12
1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 13
1.1Формирование облика вертолета на основе статистических данных 13
1.1.1 Весовая категория проектируемого вертолета (взлетная масса в нулевом приближении) 13
1.1.2 Сбор и обработка статистических данных, их анализ 14
1.1.3 Разработка тактико-технических требования к вертолету 18
1.1.4 Выбор и обоснование схемы вертолета, общей его компоновки и типа его силовой установки 19
1.1.5 Определение проектных параметров вертолета 19
1.1.5.1 Взлетная масса вертолета в первом приближении 19
1.1.5.2 Определение радиуса НВ вертолета 20
1.1.5.3 Выбор профиля сечения лопасти 20
1.1.5.4 Коэффициент заполнения НВ. Количество лопастей НВ. Хорда лопасти НВ 20
1.1.5.5 Аэродинамическое сопротивление 21
1.1.5.6 Экономическая скорость полета вертолета 22
1.1.5.6.1 Экономическая скорость полета у «земли» 22
1.1.5.6.2 Экономическая скорость полета на динамическом потолке 22
1.1.5.7 Определение потребной энерговооруженности вертолета 22
1.1.5.7.1 Мощность для висения вертолета на статическом потолке 22
1.1.5.7.2 Мощность для горизонтального полета на максимальной скорости 23
1.1.5.7.3 Мощность для полета вертолета на динамическом потолке 23
1.1.5.7.4 Мощность для продолжения взлета при отказе одного двигателя 23
1.1.5.7.5 Потребная удельная энерговооруженность вертолета 24
1.1.6 Относительная масса конструкции 25
1.1.6.1 Масса конструкции планера 25
1.1.6.2 Относительная масса фюзеляжа 25
1.1.6.3 Относительная масса оперения 25
1.1.6.4 Относительная масса шасси 26
1.1.6.5 Относительная масса ручного управления 26
1.1.6.6 Относительная масса топлива 26
1.1.6.7 Относительная масса двигателей с системами 27
1.1.6.8 Относительная суммарная масса лопастей 27
1.1.6.9 Относительная масса втулки НВ 27
1.1.6.10 Относительная суммарная масса лопастей РВ 28
1.1.6.11 Относительная масса втулки РВ 28
1.1.6.12 Относительная масса винтов 28
1.1.6.13 Относительная масса главного редуктора 28
1.1.6.14 Относительная масса хвостового редуктора 29
1.1.6.15 Относительная масса трансмиссионных валов 29
1.1.6.16 Относительная масса трансмиссии 29
1.1.6.17 Относительная масса СУ 29
1.1.6.18 Масса полной (целевой) нагрузки без топлива 29
1.1.6.18 Взлетная масса вертолета 29
1.1.6.19 Масса оборудования 30
1.1.7 Погрешность первого приближения 30
1.1.8 Расчеты третьего приближения 30
1.1.9 Разработка общего вида вертолета 31
1.1.9.1 Компоновочная схема 31
1.1.9.2 Выбор, обоснование, разработка и увязка конструктивно-силовых схем (КСС) агрегатов и частей вертолета. 32
Выводы 33
1.2 Аэродинамический расчёт 33
1.2.1 Определение аэродинамического сопротивления планера вертолета 33
1.2.2 Определение границ срыва на различных высотах 35
1.2.3 Определение коэффициента подъемной силы су 37
1.2.4 Определение профильной мощности 38
1.2.5 Определение индуктивной мощности 39
1.2.6 Мощность на преодоление сопротивления вертолета (вредная мощность) 40
1.2.7 Определение мощности, потребной для горизонтального полета 40
1.2.8 Расчет располагаемой мощности 41
1.2.9 Расчет расхода топлива 43
1.2.10 Расчет поляры несущего винта 44
Выводы 46
1.3 Определение геометрических характеристик регулярной зоны конструкции лопасти НВ из условий обеспечения ее статической прочности 47
1.3.1 Определение суммарной поперечной нагрузки 47
1.3.2 Построение эпюр внутренних силовых факторов 50
1.3.3 Разработка конструкции лонжерона лопасти НВ 53
1.3.3.1 Анализ конструктивно-технологических особенностей лонжеронов лопастей НВ заданного типа вертолета 53
1.3.3.2 Расчёт сечения лопасти на прочность 54
Вывод 56
1.4 Разработка конструкции силовых элементов и узлов механического канала системы управления несущим винтом 56
1.4.1 Анализ схем системы управления и конструктивных особенностей их выполнения на вертолетах типа 56
1.4.2 Разработка трассировки, размещения и типа проводки системы управления, разработка её кинематической схемы . Кинематический расчёт системы управления. 56
1.4.3 Определение нагрузок в тягах, качалках и командном рычаге 57
1.4.4 Обоснование выбора конструкционных материалов и проектировочные расчёты командного рычага, тяги и качалки системы управления. Разработка конструкции характерных сечений и узлов крепления 58
Выводы 59
1.5 Система силовой установки 59
1.5.1 Состав силовой установки 59
1.5.2 Основные требования нормативных документов к силовой установке 60
1.5.3 Тип двигателя и его характеристики 60
1.5.4 Проектирование крепления двигателя 61
1.5.4.1 Технические требования к креплению двигателя 61
1.5.4.2. Выбор КСС и расчетной схемы крепления двигателей, определение расчетных нагрузок 61
1.5.4.3 Определение расчетных нагрузок 62
1.5.4.4 Выбор материалов для элементов крепления двигателя 64
1.5.4.5 Проектировочный расчет элементов крепления двигателя и узлов навески 64
1.5.4.6 Техническое описание крепления двигателя 66
1.5.5 Проектирование топливной системы 67
1.5.5.1 Требования к топливной системе 67
1.5.5.2 Выбор расположения топливных баков, определение их конфигурации и объема 68
1.5.5.3 Система подачи топлива к двигателям. Техническое описание работы системы 68
1.5.5.4 Разработка схемы системы дренажа топливных баков 70
1.5.5.6 Система слива топлива на земле и в полете 71
1.5.5.7 Расчет топливной системы на высотность 71
1.5.5.8 Расчет дренажной системы 73
1.5.5.9 Расчет системы аварийного слива топлива 75
1.5.6 Противопожарная система 76
1.5.6.1 Система нейтрального газа 77
1.5.7 Разработка схемы маслосистемы 78
1.5.8 Cистема запуска 80
1.5.9 Cистема управления двигателем 80
1.5.10 Техническое описание силовой установки 81
ВЫВОДЫ 82
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 83
2.1 Конструктивно-технологический анализ детали, выбор заготовки и схемы штамповки детали 83
2.1.1 Конструкция детали и анализ ее технологичности 83
2.1.2 Выбор оптимального варианта раскроя полосы 84
2.1.3 Выбор схемы штампа 88
2.1.4 Расчет усилия штамповки 89
2.2 Проектирование штампа для листовой штамповки, выбор оборудования 90
2.2.1 Определение центра давления штампа 90
2.2.2 Расчет конструктивных элементов штампа 92
2.2.3 Величины зазоров между пуансоном и матрицей. Исполнительные размеры пуансона и матрицы. 93
2.2.4 Назначение допусков и посадок в сопряженных элементах штампа 94
2.2.5 Расчет на прочность элементов штампа 94
2.2.6 Подбор временных и постоянных упоров 95
2.2.7 Эскизное проектирование штампа, описание его конструкции 96
2.2.8 Выбор пресса и его характеристики 98
Выводы 98
3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 99
3.1 Расчет себестоимости вертолета и цены вертолета без двигателей и с двигателями. 99
Выводы 102
Библиографический список 104
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Общий вид вертолета 106
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Конструктивно силовая схема вертолета 107
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчетные данные эпюр 108
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Система управления вертолета 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Спецификация системы управления 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Крепление двигателя 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Спецификация крепление двигателя 113
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Топливная система 114
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Штамп последовательного действия 115
ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Спецификация штампа 116
ПРИЛОЖЕНИЕ М. Матрица штампа 118
ПРИЛОЖЕНИЕ О. Пуансон пробивки 119
ПРИЛОЖЕНИЕ П. Технологический процесс 120