Вертолёт, 2008 №2
Шрифт:
При разработке методики проектирования под заданную стоимость возникает одна довольно сложная проблема (автор статьи убедился в этом на собственном опыте при разработке соответствующей методики). Как в процессе проектирования совместить инженерные категории и экономические так, чтобы это было наглядно и убедительно для разработчиков новой техники? А сделать это необходимо, так как решения, принимаемые в процессе концептуального проектирования и разработки конструкции, определяют до 90 % себестоимости изделия. Проблему удалось решить, используя показатель сложности конструктивно-технологического облика изделия как категории, связывающей его стоимостные и инженерные параметры.
Алгоритм разработанной методики предусматривает следующую последовательность действий: разделение себестоимости с учетом трудоемкости и материалоемкости изделия; определение максимальной трудоемкости и степени сложности конструктивно-технологического
Методика проектирования под заданную стоимость была опробована при проектировании консоли стабилизатора многоцелевого вертолета (за основу был принят стабилизатор однолонжеронной клепаной конструкции трапециевидной в плане формы), себестоимость которой составила бы 65 % себестоимости исходного варианта конструкции при сохранении качества в соответствии с регламентирующими документами. Анализ исходного варианта (рис. 1) показал, что у этой конструкции нет потенциала снижения себестоимости до уровня, определенного поставленной целью. Б соответствии с методикой были разработаны четыре варианта стабилизатора, различающиеся по конструктивно-технологическому облику. Чтобы проверить предлагаемую методику в деле, себестоимость альтернативных вариантов, полученная на этапе эскизного проектирования, была сопоставлена с себестоимостью, полученной прямым расчетом по статьям калькуляции, то есть после завершения проектирования. Различие в результатах составило около 4 %, что позволяет судить о работоспособности методики проектирования под заданную стоимость.
…Б последние годы на отечественный рынок все активнее приходит вертолетная техника западного производства. Успешно конкурировать с ней мы сможем, только создавая новые вертолеты, соответствующие мировому уровню. Для этого требуется кардинальное изменение методологии проектирования, в том числе внедрение методов, позволяющих предприятиям создавать перспективную технику в рыночных условиях. Один из таких методов — внедрение методологии проектирования под заданную стоимость.
Владимир ЗОБНИН, МАИ
Скромный винтик мироздания
Ю.Э. Савинский
Ведущий конструктор фирмы «Камов», кандидат технических наук Юрий Эзекейлевич Савинский — автор целого ряда интересных публикаций о деятельности вертолетов марки «Ка» в нашей стране и за рубежом, о людях и событиях, оставивших заметный след в истории мировой и отечественной авиации. Но прежде чем стать одним из самых любимых авторов журнала «Вертолет», Юрий Савинский закончил МАИ, начал работать в ОКБ Камова в отделе прочности. Для первых российских (впрочем, не только российских) вертолетов проблема прочности стояла очень остро. Так что молодого специалиста отправили сразу «на передовую». В начале 60-х годов Савинский испытывал на флаттер вертолеты Ка-15, занимался усталостной прочностью, износостойкостью, боролся с земным резонансом на вертолете Ка-25. Вместе с камовскими вертолетами «освоил» территорию СССР, побывал во многих странах зарубежья: Германии, Венгрии, Румынии, Индии, Китае, Малайзии, Папуа — Новой Гвинее, Австралии, Канаде, Колумбии, Южной Корее.
Нашего любимого автора (а таковым мы считаем Юрия Савинского уже давно) отличает глубокое знание материала, о котором он пишет, увлекательная манера повествования. Словом, читать Савинского и интересно, и полезно. Убедитесь в этом сами.
Любит ли бог троицу, держится ли земной шар на трех китах, достаточен ли нашей Бселенной фундамент из трех физических констант — на этот счет есть разные мнения. А вот с тем, что современный мир механизмов и машин превратится в кучу лома, если вдруг исчезнет одна маленькая деталь, называемая подшипником, согласятся и ученый, и домохозяйка, и сумасшедший роллер. Подшипник родился задолго до Рождества Христова. То, что сегодня называют упорным подшипником, придумал рачительный шумерянин в эпоху неолита: в цилиндрическое углубление для штыря, на котором поворачивалась входная дверь, он подложил гладкий камешек. Пять-шесть тысячелетий тому назад для этих целей стали применять медные или бронзовые вкладыши. Изобретение колеса повлекло за собой изобретение первого радиального подшипника в виде цилиндрической втулки, посаженной на ось или на конец оси — шип. Ежегодно на каждого жителя планеты производится не менее чем по одному подшипнику, их разновидностей великое множество. Особое место среди этого великого множества
Свой первый патент на «…одновинтовой вертолет, отличающийся тем, что момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта», будущий классик отечественного вертолетостроения Борис Николаевич Юрьев (в то время студент Московского технического училища) получил 26 сентября 1910 года. Б следующем году он предложил схему вертолета с одним несущим винтом и одним рулевым, расположенным на протяженной консоли. Оставался вопрос — как управлять таким вертолетом? Известные способы — снабжать вертолет дополнительными винтами, изменять угол наклона оси несущего винта с помощью специальных устройств и другие — сводили на нет преимущество, выражающееся в простоте конструкции вертолета с одним несущим винтом.
Б ходе размышлений Борису Юрьеву пришло озарение: надо наклонять вектор тяги несущего винта в любую сторону определенным циклическим изменением угла атаки вращающейся лопасти в зависимости от ее азимутального положения. Нужно было решить одну техническую трудность — «научиться» передавать управляющие сигналы лопастям. Эту «преграду» Юрьев преодолел с помощью радиального шарикового подшипника, вращающееся кольцо которого он прикрепил (с помощью карданного подвеса) к валу винта, а к другому, неподвижному, подвел управляемые пилотом тяги, наклоняющие плоскость подшипника в любую сторону. Свое изобретение автор назвал автоматом перекоса. Этот подшипник, наравне с несущим винтом, и стал главной характерной приметой вертолета, отличающей его от других летательных аппаратов.
Бторично изобрел автомат перекоса в 1920 году аргентинец Рауль Патерас Пескара. Быполненный в виде радиального шарикового подшипника диаметром 180 мм, он был установлен на соосном вертолете, который показал рекордные для своего времени полетные данные. Ход мыслей изобретателя описан в журнале La Vie au Grand Air от 20 февраля 1921 года:
«Хорошо известно, что аэродинамические рули, закрепленные на аппарате, действуют только при достаточно быстром перемещении. Но для того чтобы получить такое перемещение, необходимо наклонить аппарат (для горизонтального перемещения наклоном оси винтов). Итак, замкнутый круг. Я крутил проблему так и сяк, днем и ночью. И пришел час, минута, секунда, когда внезапно будто разорвалась завеса тайны и момент истины предстал передо мной во всем своем ослепительном блеске. Я не вскричал «Эврика!», но глубоко вздохнул. С нитью Ариадны я мог пройти лабиринт. Проблема становилась для меня все более ясной. Пришла идея изменять угол атаки лопастей в части ометаемого круга относительно симметрично расположенной противоположной части. И это давало продольную и поперечную устойчивость смещением подъемной силы».
Остается добавить, что 95 % существующих в мире вертолетов выполнены с одним несущим винтом, оснащенным «пляшущей тарелкой», как называли этот подшипник не лишенные чувства юмора англичане.
На первых вертолетах, которые сумели оторваться от земли, лопасти крепились к опоре жестко, как крыло самолета к фюзеляжу. Но лопасти «потребовали» для себя большей свободы, и, чтобы получить возможность изменять угол атаки лопасти, ввели осевой шарнир. Затем оказалось, что лопасти надо позволить совершать свободные маховые движения в вертикальной плоскости — появился горизонтальный шарнир. Создание классической трехшарнирной подвески лопасти завершил вертикальный шарнир, относительно которого лопасть могла совершать движения в плоскости своего вращения.
Главным действующим лицом всех трех шарниров стали, разумеется, подшипники. Конструкция этих подшипников была разная, но роднила их необходимость противостоять огромным центробежным силам лопасти. К тому же вследствие колебательных движений лопасти тела качения, шарики или ролики, контактировали с опорными поверхностями на небольших участках, как бы «топтались» на месте. Поэтому контактирующие участки быстро повреждались, ограничивая возможности вертолета.
Конструкторы всеми силами старались повысить долговечность подшипников. Б упорных кольцах подшипника осевого шарнира они применяли самые прочные марки сталей, увеличивали поверхностную твердость закалкой, полировали до высшего класса точности. Пробовали различные материалы для сепараторов, изменяли геометрические формы роликов, повышали точность их изготовления. Тем не менее долговечность подшипника оставалась по- прежнему очень малой.