Основы конструирования ракетных двигателей

организационно -управленческая;
- производственно -технологическая.



Общие задачи проектирования сводятся к ответам на

два вопроса:
- каковы цели проектирования? (ЧТО)
- на чем основывается проектирование? (КАК)

создание поля видения для данной потребности, выявление и определение;
- выявление

задач, которые требуется решить;
- составление перечня заранее известных или вероятных проблем и подпроблем;
- определение логических связей между элементами поля видения и постепенное уточнение совокупности величин, характеризующих удовлетворение потребностей.

и связей между ними, созданное для достижения заданной цели.

Семь признаков

системы:
Система создается человеком из различного вида оборудования и сырья.
Система обладает цельностью. Все ее части служат достижению единой цели: выработке определенной продукции с помощью набора оптимизированных выходов при заданных входных воздействиях.
Система является большой как с точки зрения разнообразия составляющих ее элементов, так и с точки зрения одинаковых частей и количества функций, а так же стоимости.
Система является сложной. Изменение одной переменной влечет за собой изменения многих переменных (причем редко – линейных).
Система является полуавтоматической. Часть функций выполняется автоматами (системами управления), а часть – человеком.
Входные воздействия на систему являются стохастическими. Отсюда следует невозможность предсказания системы для любого момента времени.
Система содержит элементы конкурентной ситуации.

– максимизация математического ожидания. На практике приходим к необходимости исследования

отношения «стоимость/эффективность» (или, в других терминах, «экономичность» и «полезность»).
Принцип явлений с малой вероятностью. Основная задача системы не должна пересматриваться, а основные характеристики не должны значительно изменяться для того, что бы система оказалась пригодной в ситуациях, имеющих малую вероятность наступления. Проблема: чрезмерное усложнение реализации. Возможное решение: большую часть событий система обрабатывает автоматически, на отдельные (находящиеся за пределами возможностей) события система вырабатывает сигнал тревоги, требующий вмешательства оператора.
Принцип централизации. Централизация руководства и принятия решений. Т.е. централизация информации без централизации физических устройств. «Обычная» информация обрабатывается на низшем уровне, а на высшем - определяется общая политика и выполняются некоторые конкретные решения. «Необычные решения» передаются на высший уровень, решение предполагается такое, что бы в дальнейшем ситуация переходила в разряд «обычных» (принцип обработки исключений). Проблема: возникновение срочной необычной информации. Решение: повышение быстродействия каналов передачи информации.
Принцип субоптимизации. Независимая оптимизация каждой из подсистем не приводит (а в некоторых случаях может привести к ухудшению) к оптимальности системы в целом.

ведет к созданию конструкций без учета последствий их существования. Один

из опасных результатов частного проектирования – угроза экосфере. Требования социума создают тесные границы. Общество ответственно за ограничения и их результаты.
Выявление и исследование критериев имеет такое же важное значение как и возможность их выполнения. Оценка на основе верных, социально признанных критериев обязывает проектировщика к передаче соответствующей информации другим соисполнителям, ответственным за состояние техносферы и экосферы.
Инженер обязан установить нежелательные явления, вызываемые действием технического средства. Долгом инженера является определение (на основе исследований и анализа на стадиях проектирования и конструирования) всех последствий, причиной которых может стать разрабатываемый объект или система.
Основной постулат системного проектирования состоит в том, что техносфера имеет смысл и значение лишь как средство обеспечения развития человека в условиях жизни общества.

потребностей и представляет собой их формализованную запись.

Общественно-техническая адекватность: эффективность функционирования

– критерии действия; условия действия – физические параметры, описания внешних условий; долговечность (срок действия, количество циклов); надежность (эффективное действие при заданной долговечности и условиях).
Техническая адекватность: логическое следствие социально-технической адекватности. Важно для создания конструкции, исследования прототипа, составления руководств по эксплуатации, исследования в условиях эксплуатации.
Критерий затрат: экономия сырья, экономия энергии, экономия трудозатрат на создание информации (следствие – устранение избыточности).
Производственные критерии: обоснование возможности изготовления. Имеющиеся и необходимые средства изготовления. Производственные критерии относятся к конструкции.

Что делает изделие? В каких условиях? Как долго? Надежно?
Общественно – техническая адекватность – для чего работает изделие?
Техническая адекватность – какие количественные характеристики параметров?

отличается от оптимальной, чем больше конструкция отвечает критериям надежности. Надежность

можно исследовать путем анализа напряжений и анализа нагрузок. Показатель надежности должен быть исследован экспериментально. Оценка качества – нормированное стандартное отклонение.
Принцип оптимального нагружения. Обязательная процедура конструирования - проверка конструкции. Определение коэффициента безопасности на основе проверки средних и амплитудных напряжений при установленном нагружении и геометрических конструктивных характеристиках.
Принцип оптимального материала. Вид материала и его качество различаются. Например, для металлов значение нормированного стандартного отклонения прочностных свойств колеблется в пределах от 0.025 до 0.2. Выбор материала обуславливает требования к качеству контроля (испытаниям).
Принцип оптимальных соотношений взаимосвязанных величин. Основные взаимосвязанные величины: геометрические конструктивные характеристики; стереомеханические свойства материала; динамические конструктивные характеристики и другие динамические свойства; кинематические свойства; масса и упругие свойства.

над двигателем работ;

- требуемая специализация персонала;

- требуемое оборудование и оснащение;

-

способы организации работ.

ГОСТ 2.118. В ходе исполнения технического предложения рекомендуется выполнить следующие

работы:
- выявление вариантов возможных решений;
- конструктивная проработка вариантов;
- проверка вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность;
- проверка вариантов на соответствие требованиям безопасности;
- сравнительная оценка вариантов по показателям качества, стандартизации и унификации;
- выбор оптимального варианта и обоснование выбора;
- установление требований к изделию;
- установление требований к последующей стадии разработки;
- подготовка предложений по разработке (пересмотру) стандартов;
- оформление «Технического предложения».

составе изделия при принятой системе его эксплуатации. В качестве глобальных

критериев могут выступать:
- относительная масса энергетического комплекта летательного аппарата;
- стоимость жизненного цикла;
- суммарный наносимый противнику ущерб;
- и т.п.
Локальные критерии позволяют оценить эффективность отдельных составных частей. Ими могут служить:
- КПД элементов;
- уровни вредных выбросов;
- уровни шума;
- удельный расход топлива;
- и т.п.

Существует ли научная и технологическая база реализации выбранного принципа?
Позволяют ли наличные силы и ресурсы решить задачу в заданные сроки?

к двигателю и его составным частям.
При этом предполагается, что

известны все пути решения задач его разработки.
Прикладная НИР является технико-экономическим обоснованием ОКР.

какова расчетная длительность ОКР?
какова расчетная стоимость ОКР?

позволяют закладывать в РД резервы улучшения его качества. Своевременно выполнять

работы по совершенствованию (модернизации) и расширению сфер применения (модификации) РД.

В каком направлении будут развиваться требования к изделию?
Как велики будут изменения этих требований?
Каковы основные параметры рынка РД (емкость, границы, региональные и сезонные колебания спроса, наличие конкурентов и т.п.)?

принципе действия изделия и его систем;
общий вид и габаритные размеры;
расчетные

данные о параметрах и характеристиках
технический проект
полное представление об устройстве и принципе действия двигателя и его систем;
окончательный вариант устройства;
исходные данные для разработки РКД
рабочая конструкторская документация разработанный эскиз подписывается разработчиком, подвергается проверке с заполнением графы «Пров.» и направляется для выполнения просмотров и расчетов специалистам. Как правило: газодинамику; теплотехнику; прочнисту; разработчикам смежных деталей, узлов; технологу; металлургу; метрологу; экологу. После разрешения всех конфликтов или в случае их отсутствия разработчик разрабатывает оригинал КД
испытания и сертификация опытных образцов

к РД, которые должны быть безусловно удовлетворены в ходе разработки.

Выполнение каждого пункта этих требований должно быть подтверждено в ходе испытаний двигателя.
Документ разрабатывается РАЗРАБОТЧИКОМ, согласуется с соисполнителями и предполагаемым СЕРТИФИКАТОРОМ и утверждается ПОТРЕБИТЕЛЕМ.
Должен содержать следующие сведения:
- Назначение и наименование двигателя;
- Источники разработки (указание прототипов);
- Функциональные и эксплуатационные требования (к параметрам, характеристикам, компоновке, конструкции, безопасности, стоимости);
- Требования к системам двигателя;
- Стадии и этапы разработки, включая и процедуры верификации и валидации проектов;
- Ответственность и полномочия участников разработки;
- Иные сведения об объекте и процессе его разработки.

Требования в ТЗ по ГОСТ Р ИСО 9001 должны быть полными, недвусмысленными и непротиворечивыми.

содержат:
- общее представление об устройстве и принципе действия изделия и

его систем;
- общий вид и габаритные размеры;
- расчетные данные о параметрах и характеристиках.

Объем работ на стадии эскизного проекта по ГОСТ 2.119-73.
- разработка вариантов компоновки;
- разработка технологической схемы;
- разработка принципиальных, функциональных и структурных схем систем;
- эскизная проработка узлов;
- изготовление и испытание моделей и макетов;
- оформление проекта;
- верификация и валидация проекта;
- разработка частных технических заданий на разработку систем и узлов.
ВЕРИФИКАЦИЯ - проверка на соответствие входным проектным данным (то ли мы делаем?)
ВАЛИДАЦИЯ – проверка на соответствие заявленным параметрам (так ли мы делаем?)

содержат:
- полное представление об устройстве и принципе действия двигателя и

его систем;
- окончательный вариант устройства;
- исходные данные для разработки РКД.
- объем работ по ГОСТ 2.120-73.
- разработка чертежей общего вида;
- проработка на технологичность;
- разработка монтажных схем систем;
- выполнение расчетов (газодинамических, кинематических, прочностных…);
- изготовление и испытание моделей и макетов;
- разработка сборочных чертежей узлов;
- составление спецификаций;
- составление ведомостей покупных изделий;
- нормирование трудозатрат и расчет себестоимости;
- оформление проекта;
- нормоконтроль КД;
- верификация и валидация проекта;
- разработка технических заданий на разработку РКД.

на опытных образцах узлов, агрегатов и двигателя в целом. Это

итерационный процесс последовательных корректировок конструкции и документации в ходе изготовления и испытаний опытных образцов.

Разработка конструкторского документа начинается с выдачи разработчику задания и уяснения им задачи. При этом он должен уяснить:
- вид изделия;
- наименование изделия;
- назначение изделия;
- требования к изделию;
- условия работы изделия;
- вид разрабатываемого документа;
- стадию и этап разработки;
- сопрягаемые изделия;
- разработчиков сопрягаемых изделий.

конструктор в текстовой или графической форме излагает сведения об изделии,

которые должны содержаться в данном виде РКД.
Например, при разработке детали он выполняет:
- изображение детали;
- выбор материала;
- простановку размеров;
- простановку допусков и отклонений формы;
- написание технических требований.
При этом он руководствуется правилами ЕСКД, регламентирующими разработку эскизных вариантов КД и перед обозначением документа в основной надписи ставит букву – Э. Разработанный эскиз подписывается разработчиком, подвергается проверке с заполнением графы «Пров.» и направляется для выполнения просмотров и расчетов специалистам. Как правило:
- газодинамику;
- теплотехнику;
- прочнисту;
- разработчикам смежных деталей, узлов;
- технологу;
- металлургу;
- метрологу;
- экологу.

и изготовления подлинника). Оригинал КД никем не подписывается и не

подвергается никаким видам контроля. Он хранится у разработчика и используется им по своему усмотрению. Оригиналом КД может служить файл с соответствующим обозначением.
После окончания работы над оригиналом разработчик изготавливает с него одну копию (распечатку файла), которую оформляет подлинной подписью в графе «Разраб.». При электронной системе документооборота - копию файла с электронной подписью «Разраб».
Эта копия подвергается нормоконтролю и направляется на оформление подлинными подписями во всех графах основной надписи и графах «Согласовано». Работа выполняется последовательно с предъявлением согласующим лицам результатов просмотров эскиза и протоколов компромиссных решений.
Копия оригинала, оформленная подлинными подписями всех, определенных стандартом предприятия лиц, становится подлинником КД.
Подлинник КД передается разработчиком в архив для хранения и изготовления дубликатов и копий. Он никому и ни при каких обстоятельствах из архива не выдается.
Для решения задач производства архив выдает различным предприятиям, службам и подразделениям дубликаты и копии КД.

или замена любых сведений, содержащихся в документе. Каждое изменение вносится

в подлинник и все учтенные копии КД.
Решение о характере и времени изменения КД может принимать только РАЗРАБОТЧИК. Остальные могут только предлагать разработчику те или иные изменения. Делают они это при помощи предварительных извещений (ПИ), которые направляют разработчику.
Извещения об изменении (ИИ) разработчик присылает держателю подлинников,
а держатель подлинников - держателям дубликатов и копий.

передаются в технологическое бюро. Технологическое бюро разрабатывает технологии изготовления деталей

и узлов, чертежи заготовок и необходимую оснастку, оформляет ведомость материалов и ведомость маршрутных технологий (ВМТ). Ведомость материалов является основанием для закупки материалов и выдачи их в опытное производство. ВМТ является основанием для рассылки копий КД в цеха-изготовители. Копирование и рассылку КД выполняет архив.
Копии КД поступают в технологические бюро цехов и оттуда на конкретные рабочие места. Начинается процесс изготовления опытного образца двигателя.
Все детали, узлы и агрегаты нового двигателя и весь он сам подвергаются контролю на соответствие КД. ОТК контролирует документирование всех санкций на изменения.

изготовителем. Задача этих испытаний – выявить все несоответствия нового ГТД

требованиям ТЗ и выработать меры по устранению этих несоответствий. Испытания проводятся на земле, на испытательных стендах, и в полете, на летающих лабораториях.
Корректировка РКД по результатам испытаний опытного образца
Приемочные испытания
Организует разработчик и изготовитель, а проводит специальная ПРИЕМОЧНАЯ КОМИССИЯ, в которую кроме разработчика и изготовителя обязательно входят представители заказчика и компетентного органа по безопасности. В ходе этих испытаний комиссия проверяет соответствие нового двигателя техническому заданию.
Свое решение комиссия оформляет актом, в котором рекомендует двигатель к производству.

и размеров первого приближения;
- разработка конструкции первого приближения (опытного образца);
-

выполнение поверочных расчетов;
- корректировка конструкции по результатам поверочных расчетов;
- изготовление опытного образца;
- испытания опытного образца (предварительные заводские);
- корректировка документации по результатам изготовления и испытаний опытного образца;
- доработка опытного образца по откорректированной документации;
- испытания доработанного (предсерийного) образца;
- корректировка документации по результатам доработки и испытаний - опытного образца;
- доработка опытного образца по откорректированной документации;
- приемочные испытания и сертификация готового двигателя;
- передача РКД для освоения производства.

разработчик имеет право сам вносить изменения в копии КД, находящиеся

в производстве, является: обнаружение ошибки, могущей привести к браку изделия или невыполнению требований безопасности.
ГОСТ 2.503 «Правила внесения изменений в КД»

обслуживания
Каталог деталей и сборочных единиц, ведомости, перечни
Описание устройства и принципов

работы изделия
и его составных частей

1) Описание процедур технического обслуживания. Состоит,
как правило, из набора технологических карт.
Ответ на вопрос «Как делать?»
2) Описание процедур поиска и устранения неисправностей.
Ответ на вопрос «Что делать при отказе?»

Содержит план технического обслуживания.
Ответ на вопрос «Что и когда делать?»

Содержит перечни запасных частей, материалов, инструмента
Ответ на вопрос «Что использовать при работе?»

Инструкция для оператора / экипажа изделия

спроектированы для отображения на электронном дисплее

Электронные руководства предназначены, преимущественно,

для использования непосредственно на объекте

Электронные руководства содержат информацию о проведении процедур технического обслуживания и поиска и устранения неисправностей

Электронные руководства могут содержать различную мультимедиа информацию, иллюстрирующую процедурную информацию

www.cals.ru

поддержки жизненного цикла продукции, основанная на использовании единого информационного пространства

(интегрированной информационной среды - ИИС), обеспечивающая единообразные способы взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков (включая государственные учреждения), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в форме международных стандартов, регламентирующих правила электронного обмена данными.

логистика" www.cals.ru

и среде

2. Данные об

изделии

3. Данные о ресурсах

в действие

Эксплуатация, обслуживание и ремонт
Базовые технологии управления данными:
об изделии,

о процессах и среде, о ресурсах

Базовые принципы
Системность подхода к организации информационной поддержки ЖЦ изделия, информационная интеграция, отделение данных от программ
Безбумажная организация процессов, электронный документооборот
Управление, минимизирующее затраты, совершенствование процессов
Параллельный инжиниринг
Ориентация на международные стандарты в области ИТ
Ориентация на готовые (коммерческие) решения

Базовые управленческие технологии:
Управление проектами, заданиями, производством, конфигурациями, качеством, ИЛП

Концептуальная модель CALS

интеграция процессов ЖЦ

Acquisition and Life cycle Support) – непрерывная информационная поддержка жизненного

цикла изделий

Работа в компьютерной инфраструктуре (КИС) в приложениях CAD/CAE/CAM с использованием БАЗ данных и ЗНАНИЙ через системы PDM/PLM электронного документооборота инженерных данных

данными и определяющие организационно-технические аспекты электронного взаимодействия;
Группа 2: стандарты,

определяющие форматы и модели данных, технологии их представления, способы доступа и использования данных, описывающих изделия, процессы и среду, в которой протекает ЖЦ цикл изделия
Группа 3: стандарты, регламентирующие технологии обеспечения безопасности данных, в частности, их шифрование в процессе обмена, применение электронной цифровой подписи, подтверждающей их достоверность и т.д