It was developed database of aviation materials and expert system of decision-making of computer-aided design of aviation engines and ground power plants on their basis

Kishalov, A.E.

Кишалов, А.Е.

Russian

Samara University

 92 УДК 621.45.037, 621.45.01 АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВИАЦИОННЫХ ГТД С ПОМОЩЬЮ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ  © 2018 А.Е. Кишалов  Уфимский государственный авиационный технический университет  COMPUTER-AIDED DESIGN OF THE MAIN AVIATION GTE ELEMENTS  BY MEANS  OF EXPERT SYSTEM   Kishalov A.E. (Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russian Federation)  It was developed database of aviation materials and expert system of decision-making of computer-aided design of aviation engines and ground power plants on their basis.  Разработка современных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) является сложной и комплексной задачей. Проектиро-вание начинается с выполнения термогазо-динамического расчёта, оптимизации пара-метров цикла, после которых следует проек-тирование конструкции и выполнение раз-личных прочностных расчётов. В результате формируется конструктивный облик ГТД, его основные характеристики, габаритные размеры и вес. Часто бывают ситуации, ко-гда по аэродинамическому качеству двига-тель и его отдельные узлы совершенны, но отдельные детали не выдерживают прило-женных нагрузок или термических напряже-ний в течение назначенного ресурса. Тогда приходится изменять конструкцию детали (утяжелять её), изменять материал, приме-нять различные виды подготовки и обработ-ки поверхности, различные покрытия. После изменения конструкции заново производят уточняющие поверочные расчёты. Таким об-разом процесс проектирования ГТД пред-ставляется набором циклически повторяю-щихся последовательных расчётов, количе-ство итераций которых ограничивается толь-ко функцией цели. Применение на ранних стадиях проектирования различных про-граммных комплексов позволяет ускорить процесс проектирования и значительно уде-шевить его.  Целью данного исследования является разработка методов и средств автоматизиро-ванного проектирования и разработки конст-рукции основных узлов и деталей авиацион-ных ГТД. Для автоматизированного выбора ма-териала и проектирования конструкции авиационных ГТД на базе системы имитаци-онного моделирования DVIGw разработана экспертная система (ЭС) АМ, которая со-держит отдельные структурные элементы (СЭ) для моделирования основных узлов ГТД. Для выбора материала основных дета-лей ЭС необходимы свойства различных авиационных материалов, которые содер-жатся в базе данных (БД): наименование ма-териала, рабочая температура, модуль упру-гости, предел текучести и предел прочности материала в зависимости от действующей температуры. На рис. 1 приведено графическое опи-сание математической модели ЭС. СЭ для выбора материала получают информацию о параметрах потока и геометрии на входе и выходе из узла, обращаются к БД материа-лов, получают характеристики материалов при действующих на детали температурах. Каждому материалу назначаются баллы, по результатам работы ЭС выводит на экран список материалов, набравших максималь-ное количество баллов. Для узлов компрес-сора и турбины ЭС формирует конструктив-ный облик узла, распределяет работу и КПД по ступеням, рассчитывает кинематику сту-пени, профилирует лопатки по высоте. В СЭ для прочностного анализа выполняется рас-чёт рабочих лопаток на статическую проч-ность для каждого из рассматриваемых ма-териалов. Результаты расчёта передаются в СЭ для выбора материала лопатки.   93   Рис. 1. Графическое описание математической модели ЭС  При помощи ЭС можно проводить оп-тимизацию габаритно-массовых характери-стик узлов компрессора и турбины. На рис. 2 приведены результаты моделирования кон-струкции компрессора низкого давления (КНД) современного ТРДДФсм IV поколе-ния для военного высокоманёвренного само-лёта. На рис. 3,а приведена схема модели-руемого КНД, на рис. 3, б приведена конст-рукция проточной части, предложенная ЭС. Результаты моделирования узлов авиа-ционных ГТД различных схем показывают достаточно хорошее качественное, а по не-которым параметрам и количественное сов-падение с геометрией реальной конструкции.   а б Рис. 2. Схема проточной части КНД:  а) – моделируемого двигателя, б) – при законе профилирования с постоянным средним диаметром  Разработанная БД и ЭС предназначены для выполнения термогазодинамического расчета двигателя, автоматизированного проектирования его основных узлов, предва-рительного прочностного анализа, выбора наиболее вероятных материалов, покрытий и других видов подготовки поверхности ос-новных деталей и сборочных единиц про-точного тракта авиационных ГТД.    

COMPUTER-AIDED DESIGN OF THE MAIN AVIATION GTE ELEMENTS BY MEANS OF EXPERT SYSTEM

http://repo.ssau.ru/bitstream/Mezhdunarodnaya-nauchnotehnicheskaya-konferenciya-Problemy-i-perspektivy-razvitiya-dvigatelestroeniya/AVTOMATIZIROVANNOE-PROEKTIROVANIE-OSNOVNYH-ELEMENTOV-AVIACIONNYH-GTD-S-POMOShU-EKSPERTNOI-SISTEMY-73065/1/ilovepdf_com-92-93.pdf

COMPUTER-AIDED DESIGN OF THE MAIN AVIATION GTE ELEMENTS BY MEANS OF EXPERT SYSTEM

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Samara University