книги / Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результатам научно-исследовательских работ, выполненных в 1991-1994 гг

рокорундом грануляцией 0,63...0,80 мм и детонационным напылением ВК-20 снижается до 90 МПа.

При выборе материалов необходимо также учитывать условия эксплуатации, при которых будет работать покрытие. Так, молибде­ новое покрытие, имеющее твердость 12000 МПа, уступает по износо­ стойкости бронзе БрАЖ-10-7,5 с твердостью 3500 МПа, работающей в режиме эксплуатации разделительного корпуса и корпусов маслоагрегатов.

УДК 621.9.031

ДЕФОРМАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ РЕВУЩИХ КРОМОК ИНСТРУМЕНТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ! ДЕТАЛЕЙ ГТД С МАСЛЯНЫМИ СОЖ В-ЗМ, МР-7

И.Ф.Молохов, И.Г.Башкатов, В.К.Ваганов

Эпюра удельных нагрузок на передней поверхности отражается на деформации режущих кромок, проявляемой в опускании режущей кромки до величин от 0,010 до 0,08 мм. Большее зйачение деформа­ ции кромки затрудняет условия резания и, в частности, уменьшает проникающую эффективность масляных СОЖ. Сопоставлены с этих по­ зиций известная СОЖ МР-7 и вновь разработанная масляная жидкость В-ЗМ (ТУ 38.30174-014-93, изготовитель - Пермский завод смазок

изменение линейной усадки стружки по подаче на зуб при работе с МР-7 изменяется от 3,8 до 1,7, причем при S ^ = 0,038 мм/зуб

= 0,06 мм/зуб, т.е. в 1,6 раза больше подачи, чем характерный перегиб усадки при работе с СОЖ МР-7.

С целью оценки эффективности выявленных характерных подач для СОЖ МР-7 и В-ЗМ произведено определение интенсивности износа режущего инструмента. Наименьшую интенсивность износа

обеспечивает СОЖ В-ЗМ одновременно с большей производительностью (в 1,58 раза) по машинному времени.

УДК 621.923.6

К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ЧИСТОВЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ГГД

Л.А.Паньков, В.Ф.Макаров

Надежность и ресурс работы авиационных ГГД в значительной степени зависят от качества поверхностного слоя и усталостной прочности деталей ГГД, формируемых, в основном, при чистовых финишных операциях механообработки.

В АО ”Пермские моторы” исследованы и внедрены технологичес­ кие методы повышения качества поверхностного слоя и усталостной прочности основных деталей нового двигателя ПС 90А на таких фи­ нишных операциях, как протягивание замковых соединений дисков и лопаток, глубинное шлифование хвостовиков и полок турбинных лопаток, шлифование фасонных поверхностей, упрочненных химико­ термической обработкой, предварительное и окончательное полиро­ вание профиля пера титановых лопаток и многих других тяжело на­

груженных деталей. Рассмотрены термодинамические явления в про­ цессе резания при формировании основных параметров качества по­ верхностного слоя, к которым относятся: высота микронеровностей обработанной поверхности, наклеп и остаточные напряжения, микро­ структура и хювчвский состав материала детали.

Установлено влияние режимов и условий выполнения финишной обработки на величину предела усталостной прочности и других ос­ новных характеристик обработанных деталей.

Даны практические рекомендации по внедрению оптимальных ре­ жимов чистовых финишных операций обработки деталей ГТД, обеспечи­ вающих повышение усталостной прочности и качества обработки при одновременном повышении производительности труда, снижении себе­ стоимости обработки, расхода дорогостоящего и дефицитного абра­ зивного и лезвийного инструмента, экономии электроэнергии*

У Ж 621.91.01.9

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АБРАЗИШОЙ ОБРАБОТКИ

Л.А.Паньков, Н.В.Костин, В.Ф.Макаров

Внаших предыдущих публикациях обращалось внимание на воз­ можности абразивной обработки в отношении: управления процессом, повышения качества и производительности, достижения стабильности качества, большей долговечности деталей, механизации и автомати­ зации; экономии электроэнегрии и т.п.

Вто же время сравнительно мало уделяется внимания тому факту, что достигаемое при этом увеличение стойкости непомерно дорогого и дефицитного абразивного инструмента и стабильность условий его эксплуатации тесно связаны с улучшением качества жизни человека и сохранением условий его обитания.

В данной работе мы выделим именно этот аспект, поскольку экономия абразивного инструмента ведет к сохранению сырья, эко­ логически чистой среды, природных ландшафтов, сокращению объе­ мов вредных производств и т.п.

Для достижения указанной цели делаются попытки закрытия в странах бывшего Советского Союза вредных производств по одним из самых эффективных абразивных материалов - монокорунду и зеле­ ному карбиду кремния.

Производство указанных абразивных материалов сопровождается хлорными выделениями с температурой 1500-2300 °С в виде летучих веществ. Для их вымывания из продукта используют проточную воду. Удаление хлорных выделений из естественных водоемов оказывается невозможным.

Кроме того, выделяются пары кремниевой кислоты, сульфиды алю­ миния, кальция, титана и т.п. Вымывание сульфидов также произво­ дится проточной водой.

В качестве связки в абразивных инструментах используются вредные для здоровья фенолформальдегидные, глифталевые и другие смолы, вредные для всего живого.

УДК 669.018.2

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ ГТД

А.А.Григорьев, Ю.Н.Серегин

Проведенный анализ боевых и эксплуатационных повреждений авиационной техники позволяет сделать вывод об актуальности воп­ роса восстановления корпусных деталей авиационных ГГД. Извест­ ные методы ремонта корпусов требуют высоких трудозатрат, исполь­ зования сложного оборудования и не обеспечивают, как правило, необходимой надежности.

Исследование свойств материалов, обладающих эффектом памяти формы, позволило разработать термомеханические ремонтные соедине­ ния (TMPC) на основе сплавов TH-I, TK-IK (нитинолы). Результаты расчетов и экспериментальные данные подтверждают соответствие TMPC предъявляемым к ним требованиям.

Разработанные термомеханические соединения (ТМС) на основе нитинола отличаются простотой, высокой технологичностью и надеж­ ностью.

Предлагаемые ТМС особенно эффективно могут применяться при оперативном ремонте пробоин корпусных деталей ГГД и заделке тех­ нологических отверстий в условиях производства.

УДК 531.383

КОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОДНОРОТОРНОГО ШРОКОМПАСА

С«В.Макаров

Рассматривается однороторный корректируемый гирокомпас, чув­ ствительный элемент которого установлен на стабилизированной в горизонтальной плоскости платформе, а положение его главной оси относительно платформы определяется с помощью датчика угла - ин­ дикатора горизонта.

Для однороторного корректируемого гирокомпаса условия устой­ чивости, диапазон изменения скорости движения объекта и район изменения широт, при которых эти условиях выполняются, определе­ ны в известной литературе с предположением, что индикатор гори­ зонта гирокомпаса является безынерционным звеном.

Уровень погрешностей гирокомпаса может быть снижен опти­ мальным выбором величины постоянной времени индикатора горизонта. Определенный интерес представляет исследование устойчивости гиро­ компаса, установленного на самолете, с учетом динамики индикатора горизонта. Движение такого гирокомпаса описывается системой трех линейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами и характеристическим уравнением третьей степени.

От характеристического уравнения третьей степени можно сде­ лать переход к уравнению второй степени, которому должна удовлет­ ворять система двух дифференциальных уравнений с теми же перемен­ ными коэффициентами.

Для оценки устойчивости гирокомпаса в качестве функции Ляпу­ нова принята нестационарная определенно-положительная функция за­ данного вида при некоторых ограничениях. Производная по времени от этой функции должна быть определенно-отрицательной. Отсвда по­ лучено достаточное условие асимптотической устойчивости одноро­ торного корректируемого гирокомпаса через коэффициенты, зависящие от параметров однороторного корректируемого гирокомпаса и индика­ тора горизонта, скорости и ускорения самолета и его географической широты.

УДК 629.191.2:62-56

СИСТЕМА ПЛАШОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСОМ ШР0СТАШЖЗИР0ВАНН0Й ПЛАТФОРМЫ

ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С НЕОГРАНИЧЕННЫМ ВРАЩЕНИЕМ

С.М.Якушин

Использование в составе современных систем ориентации и высо­ коточной навигации гиростабилизированных платформ (ГСП) в четырех­ осном кардановом подвесе сопряжено с необходимостью решения проб­ лемы обеспечения работоспособности (невыбиваемости) ГСП в условиях, когда ориентация объекта может характеризоваться произвольным ;:ек~

тором конечного поворота в пространстве. В качестве таких объектов могут рассматриваться, например, высокоманевренные летательные ап­ параты или космические аппараты, на которых ГСП в четырехосном под­ весе используются на участках ввода парашютной системы, участке разделения и т.д.

На основе анализа известных в настоящее время способов реше­ ния проблемы невыбиваемости ГСП при сложных вращениях объекта в пространстве в качестве базового принят подход, связанный с управ­ лением четырехосным подвесом ГСП.

С учетом проанализированных недостатков существующих вариантов управления подвесом поставлена и решена задача плавного управления четырехосным подвесом с помощью следящего привода дополнительного кольца.

Исходя из системы нелинейных дифференциальных уравнений кине­ матики подвеса, получено аналитическое решение вопроса об управля­ емости подвеса по двум критическим координатам геометрии подвеса» определяющим условия работоспособности системы.

Показано, что полная управляемость подвеса обеспечивается не только геометрией подвеса, но и вращением объекта.

Решение задачи синтеза управления подвесом получено на основе применения метода притягивающего многообразия с учетом полученных условий управляемости.

В соответствии с разработанной системой управления подвесом проведено моделирование работы управляемого подвеса в условиях раз­ личных сложных вращений объекта в пространстве.

УДК 531.76

КОНЦЕПЦИЯ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ВЫСОКОТОЧНОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАШГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

С.М.Якушин

Одной из фундаментальных проблем повышения эффективности авто­ номной навигации является создание высокоточных инерциальных нави­ гационных систем (ИНС). Бресте с тем современная практика использо­ вания ИНС приводит к необходимости создания универсальной системы* способной решать задачи навигации (счисления координат) для все* возможных типов подвижных объектов, а также задачи управления шДО.

Врамках решения данной научной проблемы разработана концеп­ ция построения высокоточной ИНС универсального назначения. Уни­ версальность разработанной ИНС заключается в возможности ее ис­ пользования в автономном режиме на любых типах объектов, включая объекты с неограниченным вектором конечного поворота в прост­ ранстве.

Вкачестве базовой конструкции ИНС принята полуаналитическая система с ориентацией гиростабилизированной платформы в геодези­ ческой системе координат.

Алгоритм ИНС разработан с учетом эллипсоидальной модели Зем­ ли и полной нелинейной модели измерений кажущихся ускорений аксе­ лерометров. Полученная в результате эталонная модель ИНС пред­ ставляет собой систему нелинейных дифференциальных уравнений вось­ мого порядка.

Полученный алгоритм ИНС максимально свободен от методических ошибок, полностью учитывает все составляющие в измерениях кажущих­ ся ускорений акселерометров. При этом исключается внутренний ис­ точник погрешностей ИНС, обусловленный совместным перекрестным влиянием методической неточности алгоритма ИНС, дрейфа платформы

иошибок счисления координат.

Для решения задач, связанных с проведением исследований точ­ ностных характеристик системы в автономном режиме, а также с ана­ лизом влияния различных источников погрешностей на выходные харак­ теристики универсальной ИНС, разработан необходимый программный продукт.

УДК 531.76

МОДЕЛИРОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ВЫСОКОТОЧНОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

С.М.Якушин

Основным методом моделирования инерциальных навигационных систем (ИНС) в настоящее время является интегрирование линеаризо­ ванной модели ошибок ИНС. Преимущество такого подхода - возмож­ ность получить для некоторых упрощенных вариантов движения объек­ та аналитические приближенные оценки точности функционирования системы. Однако в современных условиях технического совершенство­

вания ИНС, когда требования по точности к счисляемым навигацион­ ным параметрам находятся на пределе возможностей базовых чувстви­ тельных элементов при необходимости одновременного решения зада­ чи минимизации методических погрешностей системы и максимального учета всех имеющихся существенных нелинейностей, возможность та­ кого подхода представляется недостаточной.

В этой связи разработана новая.теоретическая основа для сис­ темы моделирования ИНС. Ее суть заключается в использовании для задач моделирования эталонной математической модели навигационной системы.

При использовании нового подхода отсутствуют ограничения на характер движения объекта в пространстве и одновременно обеспечи­ вается возможность исследования навигационных ошибок системы, обу­ словленных любыми источниками: чувствительными элементами, дрей­ фом гиростабилизированной платформы, ошибками вычислительного уст­ ройства и т.п.

Метод моделирования ИНС и оценок погрешностей выходной нави­ гационной информации реализован в виде соответствующего программно­ го продукта.

После проведения компьютерного тестирования разработанного ме­ тода выполнены, в частности, исследования, позволившие оценить соб­ ственные методические ошибки известных алгоритмов ИНС при различ­ ных условиях движений объектов: от медленного в условиях моря и поверхности Земли до высокоманевренных режимов движения авиационнокосмических объектов.

УДК 531.787

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОДНОГО КЛАССА СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕТА

В.В.Ледяев

В докладе рассматривается специфика использования комплексных методов повышения точности информационно-измерительных систем, осу­ ществляющих определение воздушно-скоростных параметров (ВСП) манев­ ренных летательных аппаратов (ЛА).

Специфика задачи определяется применением новой методологии аэрометрии и связана с тем, что при наличии соответствующего мате-

матического и алгоритмического обеспечения появилась принципиаль­ но новая возможность повышения точности измерений ВСП за счет об­ работки избыточного количества информации* Согласно новым принци­ пам, заложенным в новой методологии, каждый измеритель может быть использован для определения всей совокупности аэрометрических па­ раметров ЛА. В связи с этим возникает новый класс более сложных задач анализа, синтеза и оптимальной обработки информации соответ­ ствующих комплексных измерительных систем, описываемых системой, состоящей из N квазилинейных уравнений.

Автором предложены критерии оптимальности данного класса сис­ тем и критерии оптимальной обработки информации в этих системах, использующие подходы теории оптимального планирования эксперимен­ та. В частности, использованы критерии A- и J -оптимальности. При выполнении последнего максимизируется количество шенноновской ин­ формации о векторе аэродинамического состояния. Предложены подходы

крешению указанных выше задач анализа и синтеза комплексных систем.

Вдокладе представлено алгоритмическое и программное обеспече­ ние для решения задач повышения точности комплексных информационно­ измерительных систем определения ВСП маневренных ЛА. Приводятся ре­ шения, полученные для конкретных систем. Показано, что в рамках ал­ горитма оптимального оценивания вектора аэродинамического состояния может быть построен эффективный алгоритм обнаружения отказов измери­ тельных датчиков.

УДК 531.383

УСТАНОВКА ВОЛЧКА ПО ВЕРТИКАЛИ

И.Г.Перминов

Обычный волчок представляет собой гироскоп со смещенным относи­ тельно точки опоры центром тяжести.

Теория движения волчка под действием на него силы тяжести хоро­ шо изложена в курсах физики и учебниках по теории гироскопов. В них рассматривается движение волчка, опирающегося на абсолютно твердую поверхность острием конической цапфы, так что точка опоры волчка располагается на геометрической оси его собственного вращения.

Биквадратное характеристическое уравнение волчка определяет условие устойчивых колебаний волчка с двумя частотами.

Основное - прецессионное движение отклоненной полярной оси волчка относительно вертикали представляет собой незатухающие ко­ лебания вокруг вертикали, проходящей через точку опоры волчка. Бторое - свободные собственные (нутационные) колебания.

При практических наблюдениях за.движением вращающегося волч­ ка мы обнаруживаем затухающие колебания, при которых полярная ось волчка движется по поверхности свертывающегося к вертикали конуса. Волчок устанавливается осью собственного вращения по вертикали.

Этому явлению в литературе внимания не уделяется. А вызвано оно тем, что опорой реального (физического) волчка является сферичес­ кий конец цапфы. При отклонении волчка от вертикального положения контакт цапфы с опорной поверхностью происходит не по оси волчка, а смещен от нее на расстояние, равное радиусу сферической поверх­ ности цапфы, умноженному на синус утла наклона.

При быстром вращении волчка его цапфа проскальзывает по по­ верхности - буксует. Возникает трение скольжения. Сила трения, действующая на волчок со стороны основания, равная силе тяжести волчка, умноженной на коэффициент трения, создает относительно центра тяжести волчка момент трения, вектор которого располагает­ ся в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения волчка. Составляющая вектора момента трения по оси вращения волчка оказы­ вает тормозящее действие вращению, другая же составляющая этого момента, направленная перпендикулярно оси вращения волчка в сторо­ ну вертикали, вызывает его прецессию вертикальному положению.

УДК 531.383

СИСТЕМА ИНТЕГРАЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ ИНДИКАТОРНОЙ КУРС02ЕРТИШИ

И.Г.Перминов

В силовых курсовертикалях инерциальных систем навигации канал горизонтальной коррекции представляет собой контур двойного инте­ грирования сигнала по ускорению. Первый аналоговый электронный ин­ тегратор производит интегрирование сигнала акселерометра, вторым интегрирующим звеном системы коррекции является управляемый двух-