Обеспечение качества сложных литых заготовок изделий ракетно-космической техники

Решетневские чтения A. N. Malykhin

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara

ADDITIVE TECHNOLOGY IN MANUFACTURE OF AIRCRAFT BLADES

We make researches on the introduction of rapid prototyping technology in the process of manufacture of cooled turbine nozzle blades of gas turbine engines, in particular in the manufacture of ceramic mres. We develope a new process of manufacturing blades for JSC «Kuznetsov» determine its effectiveness and prospects.

© Малыхин А. Н., 2011

УДК 669.871

Л. А. Оборин, А. В. Сутягин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СЛОЖНЫХ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Обоснованы методы, обеспечивающие прочность деталей изделий ракетно-космической техники.

Постоянное совершенствование изделий ракетно-космической техники повышает уровень требований к качеству заготовок деталей ответственного назначения: к конструктивной прочности и герметичности. Одним из прогрессивных способов обеспечения качества заготовок сложной формы является литье по выплавляемым моделям (ЛВМ).

Литое исполнение деталей позволяет:

- получить оптимальные пространственные профили всех элементов, обеспечивающие требуемые параметры гидро и газодинамики, что существенно сокращает необходимость применения механических методов обработки на последующих операциях;

- совместить многие функции изделия в одном узле или агрегате, что приводит к максимальному уменьшению количества сборочных единиц, сварочных швов. Это позволяет повысить надежность изделий, снизить трудоемкость технологического процесса.

Главной проблемой, определяющей конструктивную прочность и герметичность отливок, является исключение дефектов усадочного характера (рыхлота и пористость) при изготовлении заготовок деталей ЛВМ [1].

Исследованиями установлено, что прочность заготовок деталей может быть обеспечена оптимальной структурой высокопрочной нержавеющей стали (ВЛН) за счет мартенсита и равномерно распределенного в его матрице аустенита [2].

Качественная структура стали может быть сформирована в процессе кристаллизации за счет высокотемпературной ее обработки (ВТО) перед заливкой огнеупорных форм (ОФ). С другой стороны, прочностные свойства заготовок могут быть обеспечены за

и герметичность отливок сложных литых заготовок

счет рационально проводимых процессов кристаллизации отливок в режиме направленного затвердевания, обусловленного теплофизическими параметрами ОФ и наполнителя. При правильной организации [3] технологического процесса ЛВМ прочность заготовок деталей возможно обеспечить в пределах 90-120 МПа, а герметичность 1,10-6-1,10-8 м3Па/С. Герметичность достигается одновременно с прочностью при изготовлении заготовок литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ).

Следует отметить, что кристаллизация отливок при ЛВМ может осложняться малыми скоростями протекания жидкого металла, наличием высоких начальных перегревов, значительными размерами двухфазной зоны, охватывающей большую часть объема отливки. Известно, что легированные стали класса ВНЛ имеют большой интервал кристаллизации, что повышает склонность отливок к усадочной пористости, особенно при изготовлении деталей сложной конфигурации. В связи с отмеченным были разработаны научно-технологические способы обеспечения качества отливок, получаемых ЛВМ [3].

В целях исключения дефектов усадочной пористо -сти в отливках разработан процесс герметизации заготовок припоем 5ВА с последующей высокотемпературной обработкой (ВТО).

Важно определить рациональные режимы ЛВМ на начальном этапе разработки технологии. Выбор рациональных режимов ЛВМ для обеспечения качества изделий с учетом современной теории кристаллизации сплавов возможен на основе математического моделирования и проведения численных экспериментов, позволяющих исследовать не только тепловую картину кристаллизации сплавов, но и кинетику де-фектообразования [4].

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

Библиографические ссылки

1. Оборин Л. А., Довженко Н. Н. Новые металлические материалы для авиакосмической техники и технологии их получения // Сибирский авиакосмический салон (САКС) : науч. практич. конф. Красноярск, 2001. С. 176-177.

2. Оборин Л. А. Освоение производства отливок по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов // Труды 9-го съезда литейщиков России. Уфа, 2009. С. 219-221.

3. Оборин Л. А., Чернов Н. М., Медведев К. А. Проектирование технологического процесса и установки для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением // Труды 9-го съезда литейщиков России. Уфа, 2009. С. 212-215.

4. Исследование механических свойств стали в678ББЬ по математическим моделям в производственных условиях / Л. А. Оборин, А. С. Мишин, Т. Г. Дулинец, Ю. С. Слотин // ВИНИТИ Депонированные научные работы. 1986. № 4. С. 168.

L. A. Oborin, A. V. Sutygin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MAINTENANCE OF RELIABILITY AND QUALITY OF DIFFICULT CAST ROUGH-WORKPIECES OF PRODUCTS OF SPACE-ROCKET TECHNICS

Methods providing durability and tightness casting of difficult cast rough-workpieces of products of space-rocket technics are proved.

© Оборин Л. А., Сутягин А. В., 2011

УДК 669.713.8

П. А. Пятков

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ БОРТОВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОММЕРЧЕСКОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Рассматриваются особенности применение серийных компонентов коммерческого исполнения (Commercial Off The Shelf - COTS) в военных и аэрокосмических системах. Описывается методика обеспечения надежности бортовых систем, содержащих подобные компоненты.

Системы на базе серийно выпускаемых компонентов обладают рядом преимуществ по сравнению со специальными военными системами, к числу которых относятся: более низкие цены, более быстрая разработка, открытость архитектуры, больший срок эксплуатации, преемственность поколений. Эти многочисленные плюсы раскрывают широкие перспективы использования таких COTS-продуктов в бортовых радиоэлектронных системах. Вместе с тем при ужесточении условий эксплуатации применение серийных компонентов требует решения целого ряда научно-технических задач. Предлагается использовать методологию NDI (Non-Developmental Item) «неразрабатываемых заново изделий», позволяющую обеспечить 100%-ю совместимость модулей коммерческого (гражданского) и военного назначения, что гарантирует надежность и безопасность разрабатываемых систем.

Методология NDI подразумевает наличие различного исполнения модульных компонентов, позволяющего расширить области применения COTS-про-дуктов в оборонных и аэрокосмических системах за счет детального анализа условий эксплуатации. Следует заметить, что существующие методы разработки

коммерческих изделий не всегда удовлетворительно проводят их адаптацию к бортовым условиям, если такая возможность не была заложена в исходные спецификации. Чтобы гарантировать возможность применения стандартных изделий в расширенных условиях эксплуатации, процедура их разработки должна удовлетворять определенной системе правил, охватывающих все этапы проектирования.

Этап схемотехнического проектирования является основным с точки зрения выбора концепции построения изделия в заданных условиях эксплуатации. Применение глобальных архитектур одноплатных компьютеров, в основе которых лежат линии связи на базе синхронных шин, сокращает количество асинхронных каналов передачи данных между микросхемами. Кроме того,использование таких устройств, как модули памяти с коррекцией ошибок, позволяет сохранить целостность программ и данных во время эксплуатации системы, особенно в условиях повышенных электромагнитных помех или уровней радиации. В самых тяжелых случаях дополнительную защиту обеспечивают циклы исключительных ситуаций, например, повторных попыток, при условии, что аппаратные и программные средства осуществляют