На правах рукописи

САПОЖНИКОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ

АВИАЦИОННЫХ ГТД

Специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели

и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа – 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре авиационных двигателей.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор И.А. Кривошеев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.И. Белоусов (ФГБОУ ВПО СГАУ) доктор технических наук, профессор Г.Г. Куликов (ФГБОУ ВПО УГАТУ) Ведущее предприятие: ОАО «НПП «Мотор», г. Уфа

Защита состоится 1 марта 2012 г. в 10 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д–212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: г. Уфа, ул. К.Маркса, 12, актовый зал 1-го корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ)

Автореферат разослан « 26 » января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Ф.Г. Бакиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Этап эскизного проектирования (ЭП) имеет особое значение в жизненном цикле (ЖЦ) авиационных ГТД. Результаты принятых на этом этапе решений определяют 70% стоимости всего проекта.

Анализ научных работ, посвященных эскизному проектированию и его автоматизации, показал, что в настоящее время остаётся неформализованным ряд задач, связанных с конструкторским аспектом. В частности, отсутствуют алгоритм и критерии выбора конструктивно-силовой схемы двигателя, не до конца решены вопросы взаимосвязи функциональных и конструкторских моделей. Кроме того, отсутствуют специализированные программные средства автоматизированного формирования эскизной компоновки, позволяющие на раннем этапе проектирования проводить оценку и выбор вариантов конструкции ГТД. Не сформулированы требования к универсальным САПР с точки зрения их применения на этапе ЭП для оптимального использования полученных результатов на последующих этапах ЖЦ ГТД, отсутствуют рекомендации по выбору информационных систем и интеграции разнородных САПР между собой.

В настоящее время дальнейшее повышение эффективности создания авиационных ГТД связано с автоматизацией процесса проектирования, организацией единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ на основе концепции CALS (Continuous Acquisition Life-cycle Support).

Таким образом, объектом исследования является последовательность решения задач по формированию облика авиационного ГТД, используемые средства в процессе проектирования конструкции двигателя на этапе эскизного проекта.

реинжиниринга и автоматизации проектных процедур при формировании эскизной компоновки авиационного ГТД.

Цель работы. Повышение эффективности процесса эскизного проектирования ГТД за счёт разработки технологии автоматизированного проектирования и программных средств для формирования эскизной компоновки двигателя.

Указанная цель достигается за счёт решения следующих задач:

1. Проведение структурного анализа, формализованное представление, выявление резервов повышения эффективности традиционного процесса эскизного проектирования авиационных ГТД, моделирование процесса формирования конструкции ГТД на основе CALS-технологий.

2. Проведение анализа конструкций авиационных ГТД и разработка экспертной системы для поддержки принятия решения при выборе конструктивно-силовой схемы двигателя.

3. Разработка специализированных программных средств (на основе универсальных САПР) для автоматизированного формирования эскизной компоновки ГТД.

4. Апробация разработанной информационной системы и анализ эффективности технологии автоматизированного формирования эскизной компоновки ГТД.

Методы исследования, использованные в работе:

- комплексный подход и структурный анализ процесса проектирования по методологии SADT (Structured Analyze and Design Technology);

- функциональное моделирование (в нотации IDEFO);

- информационное моделирование (в нотации IDEF1X);

- теория реляционных баз данных;

- компьютерное моделирование с использованием универсальных САПР и средств поддержки принятия проектных решений (на основе методов искусственного интеллекта).

Достоверность результатов исследования обеспечивается:

использованием для создания моделей процесса эскизного проектирования гибких CASE-средств, соответствующих международным стандартам на разработку программного обеспечения;

использованием универсальной оболочки для разработки экспертных систем и сопоставлением полученных результатов оценки конструктивно-силовой схемы ГТД со статистическими данными;

использованием универсальных САПР различного назначения (CAD/CAM/CAE/PDM), успешно применяемых в отечественных ОКБ при проектировании авиационных ГТД.

Научная новизна:

1. Функциональные (IDEF0) и информационная (IDEF1X) модели формирования облика авиационного ГТД, впервые построенные для процесса эскизного проектирования, раскрывающие резервы повышения эффективности процесса ЭП, роль новых средств автоматизации и требования к ним.

2. Разработанная процедура выбора конструктивно-силовой схемы авиационного ГТД, в отличие от известных, позволившая формализовать и автоматизировать процесс.

3. Обобщённая конструктивно-силовая схема авиационных ГТД, впервые разработанная на основе анализа конструкций двигателей различных типов, отражающая область конструктивно-силовых схем по количеству и расположению опор роторов.

4. Впервые разработанная (на основе предложенной обобщённой конструктивно-силовой схемы) экспертная система для поддержки принятия решения при выборе конструктивно-силовой схемы с учетом требований к проектируемому авиационному ГТД.

5. Сформированная (на основе разработанных функциональной и информационной моделей процесса эскизного проектирования) архитектура информационной системы для реализации технологии параллельного эскизного проектирования с использованием единой информационной модели ГТД.

Практическая значимость результатов.

Разработанные в формате международного стандарта IDEF функциональные (IDEF0) модели описывают традиционный процесс эскизного проектирования и организацию процесса ЭП с применением CALS-технологий, детализируют состав выполняемых на данном этапе задач, исполнителей, управление и используемые средства.

Разработанная на основе IDEF0-модели информационная модель (IDEF1Х) процесса эскизного проектирования ГТД представлена диаграммой «сущность - связь» и отображает взаимосвязь различных типов объектов, их атрибуты, исполнителей операций над выделенными объектами. Разработанная модель служит основой для создания базы данных и электронного архива для информационной поддержки эскизного проектирования ГТД.

Проведенный реинжиниринг отдельных процедур в процессе эскизного проектирования позволяет повысить его эффективность за счёт автоматизации конструкторских процедур, организации единого информационного пространства для всех участников эскизного проекта.

Сформированное информационное поле реализованных (принципиально возможных) конструктивно-силовых схем ГТД позволяет более детально рассмотреть возможные варианты по количеству и расположению опор роторов при проектировании новых двигателей.

Разработанная система поддержки принятия решений (СППР) позволяет рассмотреть все возможные варианты конструктивно-силовых схем и произвести обоснованный выбор при проектировании конкретного ГТД, оценку и ранжирование схем на основе предложенного аддитивного критерия.

Разработанные в универсальной CAD-системе программные средства автоматизированного формирования компоновки ГТД повышают качество эскизного проектирования за счёт сокращения времени и увеличения количества просматриваемых вариантов. Дают возможность более детального рассмотрения и анализа каждого проектного решения.

Результаты исследований и разработанные методики внедрены в ОАО «НПП «Мотор» (г. Уфа) и учебный процесс ФГБОУ ВПО УГАТУ (г. Уфа), ФГБОУ ВПО СГАУ (г. Самара).

На защиту выносятся:

1. Функциональные модели формирования конструктивного облика авиационного ГТД при традиционной организации процесса ЭП и организации автоматизированного процесса ЭП на основе CALS-технологий после проведения изменений (реинжиниринга).

2. Информационная модель, описывающая взаимосвязи и атрибуты типов объектов, используемых на этапе ЭП, операции над выделенными объектами и их исполнителей.

3. Технология поддержки принятия решений при выборе конструктивносиловой схемы авиационного ГТД на основе разработанной экспертной системы.

4. Технология автоматизированного формирования эскизной компоновки авиационных ГТД с применением разработанных в CAD-системе специализированных программных модулей.

Апробация. Основные положения работы докладывались на международной конференции "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2002)" (Москва, 2002 г.);

всероссийской научно-практической конференции "Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства" (Оренбург, 2003 г.); международной научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития двигателестроения" (Самара, 2003 г.); четвертой научнопрактической конференции "Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности" (Москва, 2007 г.); международной научнотехнической конференции "Проблемы и перспективы развития двигателестроения" (Самара, 2009 г.).

Программный модуль "KOSys" зарегистрирован в Федеральном институте промышленной собственности РОСПАТЕНТа в соавторстве с Кривошеевым И.А., Воронковым А.П., Карповым А.В.

Разработанные программные средства в среде AutoCAD апробированы в ОАО «НПП «Мотор» при формировании эскизной компоновки компрессора низкого давления, результаты исследования конструктивно-силовых схем ГТД и ОКСС внедрены в учебный процесс УГАТУ, СГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них статьи в изданиях из списка ВАК и одно свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 188 страниц машинописного текста, 77 рисунков, 26 таблиц, библиографический список из 125 наименований, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведена краткая характеристика работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава кратко характеризует традиционную методологию проектирования авиационных двигателей, современные тенденции в области информационной поддержки жизненного цикла ГТД, описывает место САПР в проектировании ГТД, а также проблемы их внедрения.

Улучшение характеристик авиационных ГТД, произошедшее за последние три десятилетия, достигнуто за счёт усложнения их конструкции, что привело к увеличению сроков и стоимости разработки двигателя, а также значительному увеличению доли научно-исследовательских и экспериментальных работ (НИЭР), росту числа специалистов, участвующих в проектировании. На рисунке 1 показаны продолжительность и стоимость разработки базовых двигателей со второго по пятое поколение. Резкое увеличение сроков и стоимости началось с двигателей 4-го поколения. Так, сроки их создания увеличились с 5...6 до 10 лет, а стоимость более чем в 4, раза и 2,5 раза, соответственно, по сравнению с двигателями 2-го и 3-го поколений.

Сложность разработки современных ГТД стала причиной интеграции двигателестроительных компаний, появления «виртуальных предприятий», требующих организации единого информационного пространства.

Дальнейшее совершенствование авиационных ГТД сопряжено с увеличением потоков информации о создаваемом двигателе, необходимостью вовлечения в процесс проектирования новых достижений науки и техники, ужесточением требований к самому процессу проектирования.

Рисунок 1 – Стоимость и сроки создания авиационных ГТД Решение указанных проблем традиционными методами стало затруднительным, что привело к идее комплексной автоматизации процесса проектирования (CALS). Появились международные стандарты (IGES, STEP), ориентированные на обмен данными между различными САПР, стала возможной интеграция САПР, организация электронного документооборота, использование информации об изделии в ЕИП.

В 2006 году в России были утверждены стандарты, регламентирующие работу с электронными документами и моделями, описывающие электронную структуру изделия. В результате появилась возможность автоматизировать процесс разработки ГТД, используя универсальные информационные системы, создавать на их основе специализированные приложения, составляющие ноухау конкретного предприятия.

Среди работ на стадии опытно-конструкторских работ (ОКР) наименее формализованным с точки зрения автоматизации является этап ЭП, рассматриваемый как резерв для сокращения стоимости и сроков проектирования ГТД.

Анализ работ, посвященных автоматизации отдельных задач, проведенных в ЦИАМ (М.Н. Перельмутер, И.В. Демьянушко, В.И. Венедиктов, В.В. Жестовский), МАИ (Д.В. Хронин, Ю.П. Кирпикин, В.И. Баулин, К.С. Зверев), СГАУ (Б.М. Аронов, В.П. Филекин, А.И. Белоусов) и т.д., демонстрирует фрагментарное использование САПР (как правило, собственной разработки) для решения отдельных задач функционального проектирования.

При этом в конструкторском аспекте не решены вопросы автоматизации отдельных процедур (выбор конструктивно-силовой схемы двигателя), остается разрыв между системами для функционального и конструкторскотехнологического проектирования. Кроме того, отсутствуют модель процесса автоматизированной разработки двигателей, требования к выбору САПР, программные средства оперативного формирования эскизной компоновки.

Из зарубежных работ, посвященных описанию систематизированного подхода к конструированию на основе каталогов, известны труды К. Рота.

Анализ проблем в области автоматизированной разработки ГТД позволил сформулировать цель и задачи исследования, перечисленные выше.

Во второй главе проведена формализация процесса эскизного проектирования на основе методологии SADT (с использованием CASE-пакета IDEF/Design). Сформированы функциональные (IDEF0) модели, описывающие традиционный процесс эскизного проектирования («как есть») и организацию процесса ЭП с применением CALS-технологий («как должно быть»).

Разработанная IDEF0-модель «как есть» детализует последовательность и состав работ, позволяет провести анализ процесса эскизного проектирования, выявить его «узкие места», уточнить исполнителей, средства и управляющие механизмы. Разработанная функциональная модель «как должно быть»

(рисунок 2) описывает изменения (реинжиниринг) в процессе формирования конструкции ГТД на этапе эскизного проекта на основе CALS-технологий, указывает место предложенных универсальных САПР, интеллектуальной компоненты поддержки принятия решений, формализует процедуру выбора конструктивно-силовой схемы ГТД.

Отличительными особенностями функциональной модели «как должно быть» являются:

рекомендации к ним).

2) Формализованные проектные процедуры.

3) Универсальные САПР (CAD/CAE).

4) Технология управления данными об изделии (PDM).

5) Система поддержки принятия решений.

6) Структурированный банк данных.

7) Единая электронная модель ГТД.

Проведённый анализ функциональных возможностей универсальных САПР и последовательность решаемых с их помощью задач (согласно IDEF0модели) позволили выделить необходимые программные средства для создания информационной среды для поддержки этапа ЭП в составе ЖЦ ГТД.

Разработанная информационная IDEF1Х-модель, построенная на основе функциональной модели, иллюстрирует взаимосвязь различных типов объектов, исполнителей функций их обработки, атрибуты объектов. Модель IDEF1Х является логической структурой данных и приводит к созданию спецификации базы данных.

Все объекты, которые определены в форме дуг в функциональной модели, трактуются в информационной модели как сущности (информационные структуры), затем следует определение атрибутов для каждой сущности и отношений между ними.

На рисунке 3 представлена информационная модель, иллюстрирующая информационное взаимодействие различных типов объектов и исполнителей функций их обработки в процессе ЭП.

В качестве упрощения на рисунке 3 конкретные структурные элементы объединены в сущности «Функциональный элемент» и «Конструкторский элемент». В работе проведено описание по уровням структурных (функциональных, конструкторских) элементов в виде классификаторов в порядке их появления при проектировании, выделены атрибуты структурных элементов.

В завершении главы делается вывод о том, что на основе выполненной формализации процесса эскизного проектирования и использования методологии SADT для структурного моделирования, обеспечивается системная интеграция процесса ЭП с предыдущим и последующим этапами ЖЦ. В результате повышается эффективность ЖЦ за счёт увеличения степени формализации системной модели ЭП и организации единого информационного пространства для всех участников ЖЦ ГТД.

РАБОТНИК-ОКБ

РУКОВОДИТЕЛЬ СОТРУДНИК

РАСЧЕТ

должность утверждает

НАЗНАЧЕНИЕ-РАСЧЕТА

ЭСКИЗНАЯ-КОМПОНОВКА-ОД

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ-ЭЛ-Т

обозначение-ПЗ ФИО (FK) Номер-отдела (FK)

КОНСТРУКТОРСКИЙ-ЭЛ-Т

ЧЕРТЕЖ

Рисунок 3 – Информационная IDEF1Х-модель взаимодействия исполнителей и типов объектов при эскизном проектировании ГТД Третья глава посвящена анализу конструкций отечественных ГТД, являющегося основой для последующего выбора рациональной схемы ГТД с использованием экспертной системы.

Разработке экспертной системы предшествует решение следующих задач:

а) создание базы данных по элементам подсистем ГТД;

б) создание базы знаний.

База данных (БД) представляет собой множество альтернатив (конструктивных вариантов), полученных на основе опыта и традиций проектных и производственных организаций, с использованием как имеющихся, так и новых (полученных на этапе НТЗ) технологий.

Основу базы знаний составляют правила, факты, алгоритмы, относящиеся к принятию решений в данной предметной области.

Анализ конструктивных схем ГТД, составляющих БД, целесообразно проводить раздельно по каскадам турбокомпрессора, а в пределах турбокомпрессора (ТК) – по его основным элементам: компрессору и турбине.

При создании отечественных ГТД было использовано 18 схем ТК, отличающихся количеством и расположением опор (таблица 1). По этому же признаку каскады компрессора выполнены по одной из семи схем (таблица 2), такое же количество реализованных схем имеет турбина (таблица 3).

Возможные типы силового замыкания корпусов ГТД представлены в таблице 4.

Таблица 1 – Силовые схемы каскадов ТК отечественных ГТД Силовая схема ТК Пример реализации Силовая схема ТК Пример реализации Из проведённого анализа конструкции ГТД следует, что для развития конструктивно-силовых схем отечественных ГТД характерно:

уменьшение общего количества деталей;

сокращение опор роторов (в том числе за счёт объединения нескольких опор в один силовой пояс);

использование в конструкции турбины межроторных подшипников;

увеличение степени двухконтурности ТРДД привело к применению новых схем (схема ТРДД с редуктором).

Наиболее важной тенденцией является создание базового газогенератора и проектирования семейства ГТД на его основе.

Таблица 2 – Силовые схемы компрессоров отечественных ГТД Расположение Таблица 3 – Силовые схемы турбин отечественных ГТД Расположение Таблица 4 – Типы замыкания силовых корпусов отечественных ГТД Результатом исследования расположения опор роторов авиационных двигателей явилась классификация силовых схем различных типов ГТД. На её основе создана обобщённая конструктивно-силовая схема (ОКСС) авиационных ГТД (рисунок 4), которая является графическим отображением уровня базы данных, отражает возможные варианты схем ГТД различных типов, а также перспективные схемы, рекомендованные к разработке после стадии «Исследование и обоснование разработки». В качестве принятого допущения в ОКСС не показаны подпорный каскад и разделение контуров.

Рисунок 4 – Обобщённая конструктивно-силовая схема авиационных ГТД Силовая схема конкретного двигателя может быть получена из ОКСС удалением лишних силовых связей и элементов. Построенные граф-схемы ТК газогенераторов (рисунок 5), а также граф-схемы компрессоров и турбин предназначены для их использования при отработке логических правил в системе поддержки принятия решений. Они образуют дерево возможных решений при синтезе и оценке новых силовых схем двигателя. Нумерованные векторы (рёбра графа), исходящие из соответствующей вершины (множества), показывают определённый конструктивный вариант из данного множества.

Например, принятому решению Х12, (из множества схем компрессоров Х1) соответствуют схемные решения Х22, Х23 и Х26 (из множества схем турбин Х2).

Векторы, исходящие из вершины Х2, показывают возможные типы силового замыкания из множества Х3 для выбранных схем компрессора и турбины.

Итоговое решение обозначено на граф-схеме как Аi.

Рисунок 5 – Граф-схема выбора конструктивно-силовой схемы В четвертой главе рассмотрены функциональные (ФЭ), конструкторские (КЭ) элементы, на основе которых формируется дерево проекта ГТД, демонстрируется применение разработанных экспертной системы и специализированных программных средств.

Для обеспечения автоматизированного проектирования важна унификация моделей всех структурных элементов (СЭ). Для этого в каждом из структурных элементов (ФЭ, КЭ и т.д.) выделяется набор основных структурных признаков – классификатор. Последовательность детализации признаков - «от общего к частному» обеспечивает взаимную вложенность перечисленных СЭ. На рисунке 6 представлена схема логической связи функциональной IDEF0, информационной модели IDEF1Х, классификаторов СЭ и наборов данных в PDM-системе.

Предложенная в работе технология формирования конструктивносиловой схемы ГТД с использованием разработанных экспертной системы и специализированных приложений для формирования компоновки повышает качество эскизного проектирования за счёт сокращения времени и увеличения количества просматриваемых вариантов.

После определения газодинамической схемы двигателя и количества роторов ГТД, различные варианты силовых схем отличаются между собой количеством и размещением опор, связанных с ними силовыми поясами, наличием межроторных опор.

Рисунок 6 – Схема логической связи функциональной, информационной моделей, классификаторов и объектов в PDM-системе Расположение опор ГТД с точки зрения силовой схемы характеризуется следующими критериями:

а) температурный режим;

в) организация подвода масла и эффективность маслосистемы;

г) влияние на параметры рабочего процесса;

д) масса (необходимость в дополнительных элементах).

Для обобщённой конструктивно-силовой схемы каждого типа ГТД экспертным путем устанавливаются весовые коэффициенты влияния перечисленных критериев на качество схемы. На рисунке 7 приведена ОКСС отечественных ТРДД(Ф), где пронумерованы сечения возможного расположения опор.

Ранжирование схем ГТД производится на основе предлагаемого аддитивного критерия потерь «качества» конструктивно-силовой схемы:

где K yij – показатель по заданному критерию, задаваемый экспертным путем;

bj весовой коэффициент критерия K yij.

Расчёт аддитивного критерия Кксс учитывает количество структурных элементов схемы, расположение опор, технологичность соединений между СЭ.

Для оценки силовых схем ГТД с точки зрения количества СЭ в качестве критерия предложен коэффициент опор КОП.

ОП ОКСС

где – суммарное количество опор в конструктивно-силовой схеме проектируемого ГТД;

Типы соединений, связывающие между собой СЭ, отличаются между собой по технологичности и массовым характеристикам.

Оценка технологичности производится через производственный показатель – трудоемкость, для которой на ранних стадиях проектирования изделий пригоден метод элементокоэффициентов. В качестве показателя сложности принимается трудоемкость изготовления Тэ и количество элементов.

При этом один из элементов принимается за исходный (трудоемкость – Тэисх), а все остальные оцениваются по отношению к нему специальным элементокоэффициентом:

В зависимости от размеров, точности изготовления, материала и других параметров строится специальная шкала элементокоэффициентов на основе анализа трудоемкости изделия, характерной для данного типового элемента.

Зная Кэ и параметры элемента, можно оценить сложность и предполагаемую трудоемкость изделия в изготовлении:

Nэi – число одинаковых элементов в i-ой группе;

Kэi – значение элементокоэффициента для элемента i-й группы;

В таблице 4 представлены типы соединений между СЭ в конструктивносиловой схеме ГТД и соответствующие им значения Kэi.

Таблица 4 – Пример оценки трудоемкости типов соединений № Тип соединения 1 Сварное 4 Шлицевое Шлицевая рессора На примере компрессора низкого давления перспективного двигателя малой степени двухконтурности показана технология формирования эскизной компоновки с помощью разработанных программных модулей к универсальной CAD-системе АutoCAD, объединенных в единый программный комплекс «KOSys».

1. Разработанная функциональная модель традиционного процесса эскизного проектирования авиационных ГТД позволила формализовать последовательность решаемых задач, выявить резервы для сокращения сроков и повышения качества проектирования ГТД.

Созданная функциональная модель процесса эскизного проектирования на основе CALS-технологий устраняет выявленные недостатки традиционного процесса эскизного проектирования за счёт реорганизации ряда процедур, конкретизирует место используемых САПР и требования к ним, позволяет произвести расчёт стоимости и сроков проектирования на данном этапе.

2. Проведённый анализ конструкции ГТД позволил классифицировать конструктивно-силовые схемы авиационных двигателей, разработать обобщённую силовую схему ГТД различных типов, построить граф-схемы элементов турбокомпрессоров, используемых при отработке логических правил в системе поддержки принятия решений.

Разработанный алгоритм и реализованная на его основе система поддержки принятия решений помогают произвести выбор конструктивносиловой схемы ГТД на базе предложенного аддитивного критерия и выполнить ранжирование возможных конструктивных вариантов в зависимости от предъявляемых требований.

3. В составе универсальной CAD-системы реализован программный продукт для автоматизированного формирования эскизной компоновки на примере осевого компрессора ГТД, (официальная регистрация в Российском Агентстве по Патентам и Товарным Знакам (РОСПАТЕНТ), свидетельство №2004611061 от 28.04.2004 г.). Его использование позволяет сократить время проектирования за счёт визуализации функциональных элементов, полученных в результате расчётов, параметрических конструктивных элементов, использования библиотеки стандартных элементов ГТД.

применения предложенной технологии автоматизированного формирования эскизной компоновки, который составляет до 30% временных затрат в сравнении с традиционной технологией.

Дополнительный эффект от автоматизации процесса эскизного проектирования состоит в более тщательной проработке технических решений, увеличении количества рассматриваемых вариантов и доли творческопоисковой деятельности конструктора, а также в повышении качества полученных материалов и возможности их использования на последующих стадиях ЖЦ, что в итоге позволяет повысить конкурентоспособность вновь создаваемых ГТД.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

Публикации в периодических изданиях из списка ВАК 1. Cапожников А. Ю. Автоматизация формирования эскизной компоновки авиационного ГТД/ Кривошеев И.А., Сапожников А.Ю., Карпов А.В.// Известия вузов. Авиационная техника – Казань: КГТУ, 2003, №1. С. 75 - 76.

2. Сапожников А. Ю. Организация базы данных для системного автоматизированного проектирования авиационных ГТД на этапе эскизного проекта/ Кривошеев И.А., Сапожников А.Ю., Карпов А.В.// Известия вузов.

Авиационная техника – Казань: КГТУ, 2004, №1. С. 69 - 71.

3. Сапожников А. Ю. Применение обобщённой силовой схемы в процессе проектирования авиационных ГТД/ Кривошеев И.А., Зрелов В.А., Проданов М.Е., Сапожников А.Ю., Карпов А.В.// Вестник УГАТУ: научный журнал УГАТУ/ УГАТУ. — Уфа: РИК УГАТУ, 2006. Т.7, №3 (16). Стр. 56-63.

4. Сапожников А. Ю. Применение системы поддержки принятия решений для выбора конструктивно-силовой схемы авиационного ГТД на этапе эскизного проектирования/ Сапожников А. Ю., Кривошеев И. А., Зрелов В. А, Проданов М. Е., Цой А. Ю., Миронов А. С.// Вестник УГАТУ: научный журнал УГАТУ/ УГАТУ. — Уфа: РИК УГАТУ, 2010. Т.7, №3 (16). Стр. 11-20.

5. Сапожников А. Ю. Применение CAD-систем для автоматизации компоновки авиационных газотурбинных двигателей/ Кривошеев И.А., Сапожников А.Ю., Карпов А.В.// Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2002): материалы международной конференции. М.: Институт проблем управления РАН. – 2002. С.73-74.

6. Сапожников А. Ю. Разработка эскизной компоновки осевого компрессора авиационного ГТД в системе AutoCAD на основе программных модулей AutoLISP/ Кривошеев И.А., Сапожников А.Ю., Карпов А.В. // Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства: Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. 23-25 апреля 2003 г. – Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. – С.246-250.

7. Сапожников А. Ю. Применение экспертной системы для выбора силовой схемы авиационного ГТД/ Кривошеев И.А., Сапожников А.Ю., Карпов А.В. // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: материалы международной научно-технической конференции. 26-27 июня 2003 г. – Самара, СГАУ, 2003. – С.141-142. (Соискателем предложено применение экспертной системы на ранних этапах проектирования авиационного ГТД, для предварительной оценки множества возможных конструктивных решений) 8. Сапожников А. Ю. Методы и средства для внедрения компонентов CALSтехнологии в авиадвигателестроении/ Кривошеев И.А., Т.Р. Яруллин, Сапожников А.Ю., Карпов А.В., Сверчков П.В., Козакевич С.С. // Приложение к журналу «Информационные технологии». – М.: Машиностроение, 2004. – №3. – 32 с.

9. Сапожников А. Ю. Компьютерная реализация технологии формирования силовой схемы ГТД для учебного процесса УГАТУ / Сапожников А.Ю., Карпов А.В. // Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности: Сборник статей 4-ой научно-практической конференции. 24- октября 2007 г. – М.: Изд-во МАИ, 2007. – С. 147-152.

10. Сапожников А. Ю. Компьютерное сопровождение учебного процесса исследования силовых схем газотурбинных двигателей/ Сапожников А.Ю., Карпов А.В.// Альманах современной науки и образования. – 2008. – №7(14).– Тамбов:

Грамота, С.179-181.

11. Сапожников А. Ю. Анализ конструктивно-силовых схем отечественных двухроторных ТРДД(Ф)/ Сапожников А.Ю., Кривошеев И.А. // Молодой ученый. – Чита: Молодой учёный, 2009. – №10. – С.76-77.

12. Сапожников А. Ю. Применение экспертных систем в процессе проектирования авиационных ГТД/ Сапожников А.Ю., Кривошеев И.А. // Молодой ученый. – Чита: Молодой учёный, 2009. – №12. – С.90-97.

13. Сапожников А.Ю. Автоматизированное проектирование авиационных ГТД на основе каталогов// Проблемы и перспективы развития двигателестроения:

Материалы международной научно-технической конференции. 24-26 июня 2009 г.

– Самара, СГАУ, 2009. – С.144-145.

14. Сапожников А. Ю. Система автоматизированного проектирования конструкции осевого компрессора на стадии эскизного проекта авиационных газотурбинных двигателей (KOSys)/ Сапожников А. Ю., Карпов А. В., Кривошеев И. А., Воронков А. П.// Свидетельство № 2004611061 от 28.04.04 РОСПАТЕНТ, Москва, 2004.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ

АВИАЦИОННЫХ ГТД

Специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени Подписано к печати 11.01.2012. Формат 60х84 1/16.

Бумага офисная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.

Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр.- отт.1,0. Уч. - изд. л. 1,0.

ФБГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный Центр оперативной полиграфии УГАТУ