автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Исследование, разработка и совершенствование газовзрывной технологии и оборудования для изготовления деталей летательных аппаратов замкнутого контура большого удлинения

г б оа

, ^ св е ;

ХАРЬКОВСШ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ им. Е Е. КУКОССКОГО

На правах рукописи СЛОБОДШ Алексей Петрович

УДК 621.98.044

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА й СОБВРВЕШТВОШГОВ ГАЗОВЗРЫБНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ЛРТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ЗАТЯНУТОГО КОНТУРА БОЛЫЮГО УДЛИНЕНИЯ

Специальность 05,07.04 - Технология производства

летательных аппаратов

Автореферат диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков 199.4

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Харьковском авиационном шютнтуте им. Н.Ё; Еуковского на кафедре технологии металлов и авиационного материаловедения.

Научный руководгаель - академик АИН Украины, профессор, докт. техн. паук Еорисевич В.К.

Официальные оппонента: профессор, докт. техн. наук

Мовеович А.Я. доцент, канд. техн. наук

Цыганов В.П.

Ведущее предприятие - Харьковское авиационное производ-

■ ствекное объед'Шение

Задита диссертации состоится "_14_" „октября_ 1094 г. г

_14_ часов _00_ минут на васедашш специализированного совета пс присуждению ученых степеней (шифр Д 053.14.02) по специальность 05.07.04 - Технология производства летательных аппаратов в Харьковском авиационном институте юл. Н.Е. Еуковского по адресу: 310070, г. Харьков-70, ул. Чкалова, 17. ..

С диссертацией шлю ознакомиться в библиотеке Харьковского авиационного института.

Автореферат разослан ", в " сентября 1094 г.

Ученый секретарь специализированного совета, . доцент, кандидат технических наук

.Л. Корнилов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ • 1.1. Актуальность темы

Для новых поколений современной авиационной тезгники, характеризующейся высокой энерговооруженностью, удельной мощностью, повышенными температурами и агрессивностью рабочих сред, прослеживается устойчивая тенденция к взрастанию в конструкциях доли деталей замкнутого контура, таких',дг. как элементы воздухопроводов самолетных систем противообледенения и кондиционирования, трубопроводов газотурбинных и ракетных двигателей, теплообменных устройств и т. д. При этом вопрос обеспечения высокого ресурса трубопроводов стал определяющим при их разработке и производстве. С ростом габаритов коммерческих летательных аппаратов требование

Ч

высокой надежности привело к увеличению доли деталей бол^його удлинения, снижению общей длины сварных швов. Кроме того,"требование снижения массы диктует применение особотонкостенных деталей с усилениями в нагруженных местах или многослойных конструкций.

В то же время традиционные технологии не всегда обеспечивают возросший уровень требований к деталям трубопроводов летательных аппаратов, особенно большого удлинения. Возможным решением проблемы является применение импульсных технологий и, в особенности, газовзрывных.

Особенности газового энергоносителя позволяют легко формировать заряд внутри заготовки, управлять его параметрами и использовать способность газовой детонации, распространяясь по каналу детали, выделять энергию, потребную для деформирования, непосредственно у стенки заготовки. Анализ известных газовзрывных методов штамповки показал, что подобная технологическая схема не рассматривалась, а поэтому требует изучения.

Такой специфический источник нагрузки, как волна детонации, бегушдя по газовой смеси внутри заготовки со сравнительно невысокими скоростями, формирует локальную зону деформирования, отличающуюся от наблюдаемых в других импульсных технологиях, например,

при штамповке БВВ, когда скорость детонации сравнима со скоростью ввука в металле заготовки. Поэтому необходимо исследовать влияние такой схемы формообразования на конечную геометрию заготовки.

Анализ известных данных по газовому взрыву выявил их разрозненность и неполноту, что требует построения адекватных моделей и исследования с их помощью факторов, влияющих на формирование внешней нагрузки и определяющих работу технологического оборудования.

В свою очередь, опыт эксплуатации газовэрывных установок на предприятиях авиационной и двигателестроительной промышленности показал необходимость поиска методов и путей совершенствования уже существующих технологических процессов и оборудования, а также оптимального проектирования вновь создаваемых установок.

Таким образом, недостаточная изученность изложенных выше вопросов, с одной стороны, и все возрастающие требования к качеству деталей трубопроводных систем летательных аппаратов, с другой, обусловили необходимость проведения данной работы.

1.2. Цель и задачи исследований

Целью работы является исследование процесса формообразования деталей трубопроводов летательных аппаратов замкнутого контура большого удлинения энергией распространяющейся по полости заготовки газовой детонационной волны и разработка на этой основе практических решений для производства.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие 8адачи.

1. Исследовать особенности процесса деформирования деталей замкнутого контура большого удлинения типа элементов авиационных воздухопроводов и теплообменников при нагружении распространяющейся в полости заготовки газовой детонационной волной.

2. Установить закономерности формирования поля внешней нагрузки в стационарной одномерной детонационной волне и возможные

- 5 - ■ '

способы повьппения эффективности процесса.

3. Исследовать мероприятия , позволяющие осуществить управление параметрами технологических процессов, ' дат& конструктивные решения схем оборудования, отвечающего требованиям авиационного производства и рекомендации по его разработке.

4. Внедрить полученные результаты в виде технологических процессов и оборудования на предприятиях отрасли.

1.3. Научная новизна

Разработана и исследована новая схема технологических процессов изготовления длинномерных элементов трубопроводных-систем самолета и двигателя, основанная на прямом воздействии детонационной волны на трубчатую заготовку, установлены зависимости конечной формы получаемых деталей от вида внешней нагрузки.

Теоретически и экспериментально исследованы неизученные ранее процессы формообразования осесимметричной тонкостенной заготовки большого удлинения бегущей по полости заготовки волной детонации.

При помощи созданой комплексной модели газовой детонации изучен процесс формирования внешней нагрузки при газодетонационной штамповке, выявлены зависимости начальных и конечных параметров, рассчитаны важнейшие геометрические характеристики заготовки, оснастки и основных узлов оборудования.

Установлено, что мощным фактором управления амплитудно-временными параметрами внешней нагрузки, наряду с начальным давлением газовой смеси, служит состав смеси. При этом состав смеси должен рассчитываться при проектировании и точно выдерживаться при реализации технологических процессов.

По результам теоретических и экспериментальных исследований газовзрывной штамповки деталей трубопроводных систем самолетов и двигателей создан целый ряд принципиально новых методик для инже-

нерных расчетов параметров технологических процессов и оборудования, достаточно простых, но в то же время точных.

Разработки обладают мировой новизной, защищены авторскими свидетельствами и патентами СССР, России, Болгарии, ГДР.

1.4. Практическая значимость работы

Результаты проведенных теоретических, расчетных и экспериментальных исследований позволяют проектировать и осуществлять новые технологические процессы изготовления таких деталей, как длинномерные элементы воздухопроводов самолетов и двигателей, в том числе многослойные и с локальным рельефом, патрубки с отводами, законцовки и усиленные элементы авиационной трубопроводной арматуры, различные трубчатые теплообменные устройства летательных аппаратов и т.д.

Разработанные модели формирования внешней нагрузки и деформирования трубчатой заготовки большого удлинения дают возможность расчитывать основные параметры технологических процессов, что существенно сокращает объемы опытной технологической отработки и снижает затраты на подготовку производства.

Исследования, касающиеся источника внешней нагрузки - газовой детонации, устанавливают зависимости, определяющие возможности эффективного управления полем нагружения не только в процессах гааоверывной штамповки плоских и трубчатых заготовок деталей летательных аппаратов, но могут использоваться для проектирования и совершенствования газовзрывных технологий уплотнения сыпучих материалов, изготовления литейных форм, очистки отливок..

Разработаны схемы, конструкции и методики настройки систем смесеобразования и других углов гааовэрывного оборудования, отвечающего требованиям авиационного производства (мелкие партии деталей, частые переналадки и т.д.).

1.5. На защиту выносятся:

- принципиально новые технологические процессы изготовления

деталей летательных аппаратов и авиационных двигателей замкнутого контура большого удлинения и конструктивные решения соответствующего оборудования;

- методика определения параметров внешней нагрузки и критических геометрических размеров заготовки, оснастки и оборудования;

- инженерные методики расчета основных параметров техпроцессов и внешней нагрузки;

- рекомендации по выбору схемы, проектированию, тарировке и настройке систем смесеобразования и поджига газовзрывного оборудования, отвечающих требованиям авиационного производства.

1.6. Практическая реализация работы

Результаты работы были использованы при разработке установки для изготовления длинномерных элементов воздухопроводов системы противообледенения самолета, усиленных многослойных законцовок труб, патрубков с отводами и трубчатых теплообменников летательных аппаратов. Изготовлены детали воздухопроводов систем противообледенения и кондиционирования транспортных самолетов АН, патрубки двигателя Д-18, а также сложные бортовые теплообменники летательных аппаратов. Заинтересованность технологией выразили предприятия "0РЕ0Л-43", АНТК им. О.К.Антонова, "Мотор-С1Ч", где технология и оборудование будет внедрено после их доработки под требования серийного производства.

Результаты и выводы работы нашли отражение при модернизации и совершенствовании серийных установок газовой импульсной штамповки типа УИШ, а также другого газового оборудования в производстве летательных аппаратов на "0РЕ0ЛЕ-43". Модернизация различных узлов и систем установки произведена на 9 предприятиях Украины и Белорусии. Проведенные мероприятия позволили повысить

качество деталей, сделать работу оборудования более надежной и безопасной.

Разработанные методики и данные исследований были использованы при разработке других типов оборудования - машины газовой импульсной формовки и газовзрывного пресса ПГ-20, внедренного на Заводе строительной техники в г. Главиница (Болгария).

1.7. Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения в Проблемной лаборатории по использованию импульсных источников энергии в промышленности Харьковского авиационного института (1988-1993 г. г.), на Всесоюзной конференции по использованию импульсных источников энергии в промышленности в г. Харькове (1990 г.) и на X Симпозиуме по горению и взрыву в г. Черноголовке (1992 г.). Разработанные технология, оборудование и образцы деталей экспонировались на международных выставках в Пловдиве (1989), Сингапуре (1990), Гаване (1990), ВДНХ (1989-1990) и отмечены медалями выставок.

1.8. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них 8 печатных, 1 на правах рукописи, 8 авторских свидетельств.

1. 9. Объем и структура работы

Реферируемая работа объемом 176 стр. состоит из введения, 4 разделов, общих выводов и приложений. Работа содержит 7 таблиц, 101 иллюстрацию, список литературы и 14 приложений.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований. Указываются тенденции расширения применения деталей замкнутого контура в конструкциях самолетов и двигателей, и трудности их формообразования. Формулируется новизна и практическая значимость работы.

В первом разделе показаны объективные причины, приводящее к возрастанию доли деталей замкнутого': .чонтура в конструкциях лета--тельных аппаратов. На основе известных оценок проводится классификация таких деталей по конструктивно-технологическим признакам и анализируются методы их изготовления'.

Анализ проблем, связанных с широким применением особотонкос-тенных длинномерных заготовок из материалов,, имеющих высокие прочностные и низкие технологические свойства (жаростойкими нержавеющие стали, титановые сплавы и др.) позволил выявить• целый ряд деталей, которые получают с недостаточным качеством или с чрезмерными затратами при помощи традиционных технологий (рис.1). В эту группу входят, главным образом, детали авиационных трубопроводных систем большого удлинения, с элементами местного рельефа, требующие штампо-сборочных операций, многослойные конструкции. Установление границ применимости многих статических и импульсных технологий выделило газовзрывной метод, как наиболее перспективный для изготовления указанной номенклатуры. Однако, известные методы газовой штамповки не всегда обеспечивают возросшие требования к качеству деталей.

Анализ данных об амплитудно-временных параметрах внешней нагрузки и характере деформирования заготовок замкнутого контура привели к построению принципиально отличной от известных схемы прямого воздействия на заготовку детонационной волны, распространяющейся по газовой смеси, заключенной в полости заготовки. Следовательно, требуется оценить возможности применения подобной технологической схемы и установить основные закономерности процессов, ее обеспечивающих.

В связи с этим необходимо изучить динамическое поведение заготовки замкнутого контура при нагружении ее бегущей волной давления от газовой детонации.

Вместе с тем, для рассмотрения газовой детонации, как источника импульсной нагрузки, необходимо комплексное изучение этого явления. При этом определяющими являются три момента: нахождение параметров газа за фронтом волны, расчет движения газа за зоной

-ю -

Детали аамкнутого контура в трубопроводных системах

самолет двигатель летательные аппараты

\ |г ^

трубопроводы ••

Рис. 1

реакции и определение параметров ячеистой структуры. Кроме этого, необходимо выяснить влияние начальных параметров газовой смеси на указанные характеристики.

Далее, используя известные решения, определяются пути таких исследований, формулируется цель работы и перечисляются 8адачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Во втором разделе моделировались два основных процесса, обеспечиваюшле получение детали замкнутого контура бегущей по газу в полости заготовки детонационной волной: процесс .'формирования

■ г

внешней нагрузки и процесс деформирования трубчатой заготовки.-Подавляющее большинство деталей авиационных трубопроводных

систем- являются .осесимметричными как в смысле геометрии, так и в смысле приложения импульсного силового воздействия. Поэтому процесс деформирования трубчатой заготовки исследовали, используя многопараметрическую модель многослойной обсп^ки, в которой толщина заготовки представляется, как совокупность к слоев, разделенных материалом с бесконечной жесткостью на сдвиг. В такой постановке движение выделенного элемента заготовки (рис. 2) описывалось следующими уравнениями:

(ЗСЫзХюоэХз)/^- <?(0зХ1зтХз)/сЖ5 - N4 = тХ^ - Ра ; д (N3X1 я 1 пХз) /дК5~ д (ОзХ 1 собХз ) /дх$ = 171X1X2 - Рг ; д(М3Х1)/дХ5 - М4созХ3 = ОзХа .

Расчетный элемент заготовки

Рис.2

Задача решалась методом прямой прогонки.

Физическую модель процесса, включающую соотношения между

напряжениями и деформациями, строили, исходя из следующего:

- материал заготовки подчиняется упруго-пластической модели;

- в упругой зоне материал подчиняется обобщенному закону Гука;

- соотношения между приращениями деформаций описываются зависимостями Прандтля-Рейса;

- эа зоной активного нагружения имеет место упругая разгрузка;

- потери на гистерезис в упругой области отсутствуют.

Таким образом, компоненты тензора напряжений в любой момент времени определялись по известным из расчета движения элемента ваготовки компонентам тензора деформаций и характеристикам материала. При этом деформационное и кинематическое упрочнение материала учитывалось по уравнениям

где А , В , Ре иг - коэффициенты.

Плоское напряженное состояние материала заготовки, которое реализуется из-за его малой толщины,позволило несколько упростить вид уравнений и геометрических соотношений и использовать сетки

бз1™1 = А + В£1шп ; 63тп = б3тп(1 + ( атп/0в)иг) ,

Картина деформирования теплообменника

Структура детонационной волны

К заг > мм

тллртт

О 071 О 0.3 Ьэаг ,м

Рис. а

Рис. 4

- 13 -

разбиения меньшей размерности.

Построенная модель дает возможность анализировать динамическое поведение заготовки с учетом специфики нагрузки и получать конечные прогибы и картину деформирования (например, #>см.,рис.3), численно рассчитывать техпроцессы. Ч

Модель внешней нагрузки строилась с использованием комплексного подхода к явлению газоврй детонация.

Так, пиковые параметры детонации'ч(параметры Чепмена-Жуге) определяли, основываясь на модели одномерной стационарной детонации Зельдовича (рис. 4).

vo( D -ui) = viD Pi+(D-ui)2/vi » Po+ D2/vo ; Il+(D-ui)2/2 = I0+ Dz/2 ;

D - ui= с . , .

Отличиями от известных подобных решений являются расширенный набор продуктов реакции и расчет их термодинамических параметров и равновесного состава по уточненным формулам: Ki= р Рхп1/ П Рт™ <P>i = (TiPov0/(T0vipn;|)) Т. lijinj где К1 - константы равновесия реакций диссоциации,-СР> i - условные давления атомарных компонентов.

В модель включен также автоматический учет/неучет диссоциации по температурным условиям.

Расчет расширения продуктов реакции, переносящих до 90% энергии волны, проводился по уравнениям неустановившегося движения газа за фронтом волны в форме Эйлера записанным, с учетом осесим-метричности задачи, в одномерном виде: dp/dt + d(pu)/dx - 0 d(pu)/dt + d(pu2+P)/dx = -4t/d d(pE)/dt + d[pu(E+P/p)]/dx = -4q/d

Начальные условия определялись из решения автомодельной задачи, а граничными выступали условия на закрытом торце канала и на фронте волны.

Особенностью такого подхода является расчет состава продуктов реакции для каздой ячейки сетки, что повышает точность учета потерь на диссоциацию.

Параметры многофронтовой структуры детонации, которые дают возможность рассчитать т.н. критические геометрические размеры каналов заготовок, оснастки и оборудования определялись с применением кинетического подхода к расчету ячеистой структуры. При этом, в отличие от известных работ, цепочка элементарных реакций не определялась, а эффективная энергия активации Еа общей реакции находилась по суммарному тепловому эффекту 0 реакции в виде

Е » А + ВС}

где А, В - коэффициенты, зависящие от горючего и окислителя.

Тепловой эффект реакции 0 рассчитывался по закону Гесса с

Б, х 10 м/с 2.5

2.3

Параметры детонации <1Р

2.1 0.1

0.3 Ро.МПа

а) скорость детонации

мм

0.6

0.4

0.2

0

0.1

0.3 Р0,МПа

б) критический диаметр гашения

Рис. 5

учетом состава продуктов реакции в плоскости Чепмена-Муге

<3 = &чНП1 - £ г^Ни где Нт - теплоты образования продуктов реакции, пц - количество молей каждого, Н^ - теплоты образования компонентов исходной смеси, п^ - количество молей данного компонента в исходной смеси.

По такой модели численно исследованы процессы формирования внешней нагрузки, а также найдены параметры детонации и некоторые размеры газовзрывного оборудования, применяемого для штамповки деталей летательных аппаратов, в зависимости от начальных характеристик исходной газовой смеси (рис. 5).

Разработанная модель может быть использована для расчетов внешней нагрузки в других гавовзрывных технологиях.

В третьем разделе изложены методики, содержание и результаты экспериментальных исследований, целью которых является проверка предложенных математических моделей и выявление возможностей схемы процесса изготовления длинномерных деталей летательных аппаратов.

В ходе экспериментов регистрировались следующие величины:

- конечная форма трубчатых заготовок после формообразования;

- скорость распространения детонации в трубчатом канапе хронографическим методом;

- давление при прохождении детонационной волны по каналу.

Для решения поставленной задачи изготовлен, собран и налажен экспериментальный технологический комплекс на базе установки УДГУ-011, смонтированы и оттарированы пьезоэлектрические датчики давления, собран и налажен измерительный комплекс.

Эксперименты по проверке возможностей предложенной схемы получения деталей замкнутого контура большого удлинения заключались в штамповке модельных деталей - элемента воздухопровода и теплообменника самолетной системы кондиционирования , с фиксацией конечной формы деталей и сравнения этих данных с результатами численного расчета. Применялись заготовки из сплава АМг-бМ - труба 55х

2 и из АМг-ЗМ - труба 45x1.5. Изучены закономерности формирования профиля деталей, получены данные о влиянии отраженной детонационной волны на характер деформирования еаготовки..

Исследования показали возможность изготовления кондиционных деталей выделенной номенклатуры по схеме прямого воздействия бегущей волны давления и дали удовлетворительное,с точностью до 11% совпадение теоретических и опытных данных, подтвердив адекватность разработанных моделей.

При экспериментальных исследованиях внешней нагрувки была изучена зависимость скорости детонации от начального давления и состава исходной смеси. Скорость измерялась хронографическим методом в камере, моделирующей канал заготовки.

Установлено, что зависимость данного параметра от начального давления незначительная и при Ро > 0.2 МПа возможность управления временными характеристиками нагрузки дает изменение состава смеси (диапазон изменения скорости - до 14% для 0.8< а<1.2 при одном и том же значении Ро ) •

Сравнение результатов экспериментов с теоретическими данными показывает некоторое ( до 57. ) завышение значений рассчитанной скорости детонации, что сравнимо с точностью измерений, однако регулярный характер отклонений скорее свидетельствует о некоторой погрешности модели, связанной, очевидно, с неучетом в ней процессов ионизации и излучения из зоны реакции.

Пиковое давление детонации также исследовалось в зависимости от начального давления и состава смеси в диапазоне наиболее часто используемых значений данных параметров ( 0.1 < Ро < 0.5 МПа, 0.8 < «< 1.2 ).

Вид типовой осциллограммы записи давления в измерительной камере представлен на рис. 6. Анализ полученных данных подтвердил линейную зависимость давления детонации от начального давления смеси и выявил сильное влияние на данный параметр состава смеси,

причем даже несколько более сильное, чем предсказывалось теорией. В целом же теория дает верное представление о происходящих процессах ( расхождения составляют 7 -10% ). -у

На базе анализа полных профилей давления было исследовано влияние начальных параметров смеси на удельный импульс волны дето-

.нации. В результате дтого подтверждено предсказываемое теорией повышение удельного импульса при снижении л .

Таким образом, в экспериментах подтверждена работоспособность разработанной, технологической схемы, " пЬлучены модельные детали, установлена правильность построения теоретических моделей и найден еще один мощный фактор регулирования параметров технологических процессов газовзрывной штамповки.

В четвертом разделе изложены вопросы, связанные с разработкой технологических процессов изготовления деталей летательных аппаратов замкнутого контура большого удлинения и проектированием оборудования для осуществления таких процессов.

Приведены типовые технологические процессы изготовления элементов авиационных трубопроводов большого удлинения, даны примеры изготовления многослойных кострукций, указаны их технические характеристики .

Обоснована возможность применения разработанного метода га-зоверывной штамповки для изготовления других деталей замкнутого контура, даны границы и условия его применимости в таких случаях.

С учетом результатов проведенных исследований для осуществления предложенной технологии разработана опытно-промышленная

Осциллограмма записи давления' в проходящей волне детонации

»V * ** г <

Рис. 6

установка (рис. 7), проведен расчет ее технологических и кострук-тивных характеристик. Спроектирована пневмо-газовая схема, доэи-рующе-смесительное устройство, узлы поджига и обеспечения детонационного режима горения.

Схема установки

6

0 о о

-i- J) 9

fitWx

JUL - j s

1 - заготовка; 2 - ув-лы крепления; 3 - вакуум-насос; 4 - вакуум-ресивер; 5 - агрегаты газовой схемы; 6 - агрегаты электросхемы; 7 - силовое основание.

Рис. 7

Данное оборудование позволяет изготавливать по схеме прямого воздействия бегущей волны детонации широкую номенклатуру деталей летательных аппаратов замкнутого контура диаметром от 20 до 150 мм длиной 500-2500 мм.

Разработана методика упрощенного расчета процесса изготовления таких деталей, произведен примерный расчет изготовления теплообменника. Также представлен ряд материалов по упрощенным, инженерным расчетам параметров внешней нагрузки, сформированных на базе численного моделирования и уточненных в экспериментах. Приводятся построенные нами номограммы определения скорости и давления детонации, упрощенная система уравнений для расчета других пиковых параметров волны, а также аппроксимационная формула расчета профиля давления за зоной реакции вида P(t) = А + BPiexp(-t/C) где А, В, С - коэффициенты, значения которых установлены в зависимости от начальных параметров смеси.

Для АНТК им. О.К.Антонова изготовлены опытные детали трубоп-

роводов противообледенительных систем транспортных самолетов АН,' а для предприятия "Мотор-С1Ч" - элементы системы отбора воздуха от компрессора двигателя Д-18. На предприятии "ОРЕОЛ-43" опробованы изготовленные модели сложного теплообменника и специального корпуса для летательного аппарата. По заключению специалистов этих предприятий, изготовленные изделия обладают выс.окими эксплуатационными качествами.

Результаты исследований использованы для разработки и внедрения мероприятий, повышающих эффективность и КПД существующих технологических процессов штамповкй-, Авиационных деталей замкнутого контура. Так, были усовершенствованы некоторые системы и углы серийного оборудования, внедрены методики настройки и тарировки, позволяющие повысить надежность и безопасность работы технологического оборудования на предприятиях по производству летательных аппаратов.

Разработанные технологические процессы изготовления«-. элементов авиационных воздухопроводов позволили усовершенствовать процесс изготовления металлических гильз протезов голени на установке УШ1-03. Анализ данных численных расчетов и экспериментов дал возможность за счет управления начальным составом смеси повысить энерговооруженность установки и получать на Донецком ЭПОП кондиционные детали, не изготавливаемые ранее. Кроме этого, модернизированы узлы дозирования, смешения и поджига установки УИШ на 8 предприятиях, эксплуатирующих данное оборудование.

Даны рекомендации по выбору схем и проектированию дозирующе-смесительных узлов газовзрывного оборудования с учетом требований авиационного производства. Приведены методики и произведен расчет дроссельного уела системы дозирования, даны примеры спроектированных нами смесительных устройств и указаны области их применения для опытного и серийного оборудования.

На базе настоящей работы сформулированы направления перспективных исследований. Приведена разработка переносной газовзрывной

установки, указаны пути дальнейшего совершенствования технологических процессов и оборудования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать принципиально новую технологическую схему изготовления деталей трубопроводов летательных аппаратов замкнутого контура большого удлинения (типа патрубков с локальным рельефом и усилениями, законцовок трубопроводов, многослойных элементов, теплообменников и др.) основанную на прямом, т.е. без передающих сред, воздействии газовой детонации на трубчатую заготовку.

2. Предложенная технологическая схема, заключающаяся в распространении детонационной волны по газовому заряду в полости заготовки и деформировании последней возникающим импульсом давления, повышает КПД процесса, расширяет номенклатуру деталей, позволяет повысить надежность авиационных трубопроводов за счет изготовления патрубков с местным рельефом и концевыми элементами ив одной заготовки, без применения сварки.

3. Принятая модель динамического поведения заготовки замкнутого контура позволила рассчитывать процесс формообразования рассматриваемого класса деталей в специфических условиях газодетонационного нагружения с учетом динамического упрочнения материала. Численное моделирование таких процессов дает возможность исследовать кинематику заготовки, определять ее напряженно-деформированное состояние и прогибы в любой момент времени.

4. Созданная модель распространения детонационной волны в газовой смеси, помимо параметров внешней нагрузки, позволяет определять ряд критических размеров заготовок, оснастки и оборудования, создавая основу для надежного проектирования и совершенствования технологических процессов и установок для их осуществления.

Разработанная модель дала возможность изучить основные зависимости процессов выделения и преобразования энергии в детонационной волне и установить наиболее значимые факторы управления внешней нагрузкой.

5. Предложенная математическая модель динамического поведения заготовки замкнутого контура большого удлинения под действием нагрузки от детонационной волны находится в хорошем соответствии с результатами экспериментальных исследований, при этом максимальные отклонения величин остаточных , деформаций не превышают

а получение в экспериментах модельных деталей подтверждает обоснованность и эффективность предложенной схемы штамповки для указанной группы деталей авиационных трубопроводных систем.

6. Проведенные исследования источника внешней нагрузки, показавшие хорошее (в пределах 10%) соответствие теоретических'*'« экспериментальных результатов, позволили определить в качестве основных управляющих факторов внешней нагрузки начальное давление и состав исходной смеси. Таким образом, за счет изменения состава смеси появляется возможность более плавно, в диапазоне 207. процентов варьировать суммарный импульс волны при одном и том же начальном давлении.

7. Созданные простые и эффективные инженерные методики определения параметров внешней нагрузки и расчета процесса деформирования дают возможность быстро рассчитать технологический процесс, установить возможности его осуществления.

8. На базе выполненных теоретико-экспериментальных исследований выданы рекомендации и исходные данные для проектирования технологической установки "МИРТ" для изготовления деталей трубопроводов летательных аппаратов большого удлинения. Созданные дозиру-юще-смесительные узлы для различных газовзрывных установок обеспечивают более точное и надежное дозирование и возможности быстрой переналадки оборудования в условиях частой смены деталей на авиационных производствах.

9. Усовершенствованный по результатам выполненных исследований технологический процесс и оборудование для изготовления деталей замкнутого контура индивидуальной формы позволил получить кондиционные детали, не получавшиеся ранее по типовому техпроцес-

су. Таким образом, результаты исследований могут быть использованы для совершенствования технологических процессов и установок практически для любых технологических применений газовой детонации.

10. Результаты работы внедрены в производстве авиационных двигателей на предприятии "Мотор-С1Ч" и летательных аппаратов на предприятии "ОРЕОЛ-43", а также на 8 ЭПОП Украины и Белоруссии, на Опытном производстве УкрНШпротезирования (г.Харьков), на Полтавском КНШ УкрНИИгаза, на ваводе строительной технике г.Глави-ница (Болгария).

Основное содержание работы изложено в следующих работах:

1. Вовк В.Т., Слободюк А.П. Методика расчета параметров гавовой детонации, техпроцессов и энергоувлов газовврывного оборудования. - В кн.: Тезисы докладов X Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. - Черноголовка, ИХФ АН СССР, 1990, с.93-96.

2. Слободюк А.П., Бушманов Н.С. Управление параметрами внешней нагрузки при гааодетонационной штамповке. - В кн.: Тевисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции " Использование импульсных источников энергии ". - Харьков: ХАИ, 1990, с. 98.

3. Вовк В.Т., Слободюк А.П. Расчет параметров газодетонационных установок на базе ячеистой модели детонации. - В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции " Использование импульсных источников энергии ". - Харьков: ХАИ, 1990, с. 94.

4. Бажина E.H., Вовк В.Т., Бушманов Н.С., Слободюк А.П. Методика тарировки и контроля настройки смесительных узлов газодетонационных установок типа УВД1-03. Статья деп. в УкрИНТЭИ, # 711-Ук92, 1992, -25с.

5. Бажина E.H., Бушманов Н.С., Черняну Г.И., Щетинина Л.Г., Чек-

рыжов О.Д., Слободюк А.П. Изготовление приемных гильз протезов стоп методом импульсной штамповки. -"Протезирование и протевостроение", 1990, вып. 90, с.119.

6. Вовк В.Т., Софронов А.Г., Слободюк А.П. Исследование тепловой нагрузки заготовки при воздействии газового взрыва. - В сб.: "Импульсная обработка металлов давлением". -Харьков, ХАИ, 1989, с.48.

7. Борисович В.К., Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Кузьменко Д.Г.,Слободюк А.П. и др. Внедрение технологических процессов и модернизация оборудования для листовой детонационно-газовой и гидродинамической штамповки деталей транспортного самолета. Отчет о НИР. /ХАИ.КиАГО. Г.p. # 01860018140. -Харьков, ХАИ, 1986.

8. Борисович В.К., Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Слободюк А.П., Кузьменко Д.Г. и др. Технологический процесс и установки для взрывной штамповки крупногабаритных деталей планера самолета сложной формы из высокопрочных материалов. Отчет о НИР /ХАИ. Г.р. # 01900012539. Инв. Я 02900015699, 1989, -124с.

9. Софронов А.Г., Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Кузьменко Д.Г., Слободюк А.П. Способ детонационно-газовой штамповки. A.c. # 1365473 (СССР).

10. Софронов А.Г., Кузьменко Д.Г., Слободюк А.П., Бакаев С.Н. Способ детонационно-газовой штамповки. A.c. # 1543670 (СССР).

11. Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Слободюк А.П., Кузьменко Д.Г., Бушма-нов Н.С. Способ импульсной обработки материалов давлением. A.c. # 1646122 ( СССР ).

12. Слободюк А.П. и др. Смеситель эжекторный газовый для установок газовэрывной обработки материалов. A.c. # 1827890 (СССР).

13. Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Слободюк А.П. и др. Устройство смесительное для детонационно-газовой штамповки. A.c. # 11533101 (СССР).

14. Слободюк А.П., Кузьменко Д.Г., Софронов А.Г. Система газоподачи и дозирования компонентов газодетонационного пресса. A.c. # 83232/rnm (Болгария).

15. Вовк В.Т., Бакаев С.Н., Борисевич В.К., Слободюк А.П. и др. Устройство для импульсной обработки материалов. A.c. # 89486 (Болгария).

Ответственный эа выпуск - вед.н.с. к.т.н. Вовк В.Т.

Подписано к печати 24.06.94. Формат 60 х 84 1/1б. Усл. п.л. 1,0. Заказ П6. Тир. 50.

Изготовлено на ротапринте в типографии ХГАУ