Прочитал, что изобретатель этого реактивного ранца в 1969 году использовал двигатель WR-19 с тягой 350-400 кг. 10 лет назад, нашел в интернете книги по расчету турбореактивных двигателей в прошлом веке. Сделал программу в Exel, в которой, в зависимости от начальных условий и множества экспериментальных коэффициентов, рассчитываются геометрические размеры компрессора, камеры сгорания и турбины. Так как, диапазоны этих коэффициентов были широкие, выходные значения плавали в еще большем диапазоне. В настоящее время рассчитывают с помощью математического потока, проходящего через три составляющие части двигателя – компрессор, камера сгорания, турбина. Но, даже при мощном программном обеспечении, время создания нового двигателя достигает 10 лет. У меня нет опытных данных и коэффициентов, и никто мне их не сообщит, потому что это собственность производителя. Поэтому, расчеты в течение полугода оказались в тупике. Случайно, нашел в интернете множество фотографий компрессора французского двигателя TR-60 тягой 400 кг. Много-много раз (весь 2017год) меняя коэффициенты приближался к геометрическим размерам на фото. Мое мнение следующее, если я правильно оценил размеры, то и расчёты были верны. К сожалению, правду так и не узнал, хотя работу отправлял во французский «Сафран», но ответа от них не получил. Я не в обиде, потому что горжусь этой работой, которую считаю красивой. Судите сами:
Обратный инжиниринг – это обратное проектирование изделия, которое, по разным причинам, необходимо скопировать. Для повторения какого-нибудь механизма, измеряются геометрические размеры образца и составляющих деталей. Готовится комплект чертежей для производства, подбираются аналоги сплавов и материалов, по возможности, снимаются технические характеристики на стенде. В настоящее время, с помощью 3D – сканера делается 3D – модель. Также используются координатно-измерительные машины.
Примеры обратного инжиниринга механизмов есть во многих странах, но во всех случаях были реальные образцы, которые можно «пощупать». Моя же идея заключается в следующем: реально ли, только имея фото, кадры из видео, общие размеры, технические данные, одним словом - медиаисточники по изделию, получить достоверные размеры для клонирования. Одновременно, теоретически рассчитать подобное устройство. Так как в фото-источниках объемный объект изображен на плоскости, то размеры картинки искажены из-за проекций, перспективы, неизвестного масштаба, нет эталонного размера (например, – коробки спичек с известной длиной или измерительной линейки для оценки размеров). Да и качество фотоматериалов оставляет желать лучшего. Для измерения геометрических размеров, растровое фото загружалось в программы AutoCAD, Photoshop, какой-то отрезок брался за эталон, картинка масштабировалась и, если было необходимо (требовалось для искаженных рисунков), деформировалась относительно эталона. Измерительным инструментом, который есть в этих программных средствах, замерялись длины. А для проверки значений и для проверки методики расчета, воспользовался соответствующей теорией. Если рассчитанное значение и измеренное близки (с необходимой точностью), то значение принимается. Если есть значительное отличие, то менялись коэффициенты в расчете (в заданном диапазоне), для того чтобы получить близкое значение к измеренному. Больше работал в AutoCad, поэтому в примерах скрины этой программы.
В интернете, довольно много материалов по французскому двигателю TRI-60. Первый двигатель появился в 1974 году. Производство компании Microturbo(сейчас Safran Helicopter Engines). Этот одновальный двигатель имеет 3-х ступенчатый радиальный компрессор и одноступенчатую турбину. Английская википедия сообщает, что двигатель состоит только из 20-и главных компонентов. Имеет низкую стоимость от 52000 до 83000 долларов. Модификации с увеличением тяги от 350кг до 440 кг: -1;-2;-3;-5.
Некоторые пользователи приобрели списанные двигатели и испытания выложили в сеть. Таким образом, использовалась информация по двигателю из Китая, французского проспекта, интернета.
Данные по двигателю в разных источниках отличаются друг друга, это связано и с коммерческой и военной тайнами, с целью дезинформации. Тоже самое относится и к схеме ТРД, скорее всего, размеры искажены по вертикали и горизонтали, было и смещение на небольшой угол. Но, во всех источниках, максимальный диаметр указан 330мм. Это значение и было основным эталоном.
Первоначально, планировалось рассчитать весь двигатель – компрессор, камеру сгорания, турбину, сопло. С целью проверки идеи ограничился компрессором.
Начальные данные: 1. Расход воздуха – 6,28 кг/с; 2. Степень сжатия – 3,76; 3. Температура газа перед ТВД – 1240оК (получилось по расчету, в источниках другое значение); 4. Частота вращения при нормальных условиях (15оС, 101325 Н/м2, Н = 0 м) – 21665 об/мин; 5. Диаметр – 330мм; 6. В источниках указываются разные длины – 749мм, 757мм, 880мм, 52 дюйма=1320,8мм и т.д.
Рис. 1 Фото с выставки. Плохое качество видео в YouTube. Долго выбирал эталон, оценивал размер белой подставки, но, в результате, взял длину колпака из других фото. Видно, что размер секций компрессора около 100 мм, что подтвердилось в других фото.
Рис. 2 Фото с YouTube. Пробовал за эталон взять размер белого объявления, наверное, формата А3. Эталоном послужила секция форсунок. Размер взял из другого фото.
Рис. 3 Фото с YouTube. Эталон: ладонь около колпака.
Рис. 4 Фото с YouTube. Эталоном была белая средняя подставка. Очень грубо оценил продольный размер и размеры «поплыли».
Рис. 5 Американский пользователь списанного двигателя. Оценка по ладони. Колпак у этой модели удлиненный, по сравнению с другими – 271 мм.
Рис. 6 За эталон взят диаметр 330 мм.
Рис. 7 Поперечные размеры
Компрессор выполнен по схеме Dк= const. На рисунке из Exel видно, что расчетные и измеренные величины, практически совпадают. Разными цветами выделены три ступени компрессора.
Другое изображение расчета лопаток
На рисунке ниже показан график проточной части компрессора. Диаметр 256,52 мм – это внутренний диаметр КВД. Размер 162,1 мм – это втулочный диаметр. Сравните с измеренными значениями, показанные на рис. 8 . Там, внутренний диаметр – 256,81мм, здесь 256,52 мм; диаметр втулки на входе -161,11мм, здесь – 162,1мм. То есть расчетные значения близки измеренным!!!
Было выполнено профилирование рабочих лопаток аналитическим методом.
По методикам указанных в книгах не смог подтвердить реальное количество лопаток– получались завышенные значения. Видимо, для небольших ГТД требуется другой подход. Количество определялись по фото:
1 раб. колесо– 22 лопатки; 2 раб. колесо– 26 лопаток; 3 раб. колесо– 31 лопатки.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!