Ausschreibung für Kompositmaterialien, Teil 2Erstellen von Grundelementen für Beschleunigungsstufen und Antriebssysteme der neuen Generation
aus perspektivischen Konstruktions- und Kompositmaterialien.
Chiffre: Katschestwo, Zeitraum: 2011-2013, Auftragswert: 270 Millionen Rubel
Hier die Roskosmos Dokumentation für alle interessierten:2. Цель и задачи ОКР
2.1. Цель работы:
Создание опытного образца камеры сгорания ЖРД (срок выполнения - 2012 г.) и опытных образцов базовых элементов и узлов для демонстратора ЖРД на основе неметаллических композиционных материалов (КМ), подготовка предложений.
Проведение работ по внедрению КМ в опытные образцы базовых элементов перспективных двигательных установок (ДУ) на базе двигателей типа 14Д23, РД0124А, РД191.
2.2. Задачи ОКР:
2.2.1. Изготовление и испытания опытного образца камеры сгорания ЖРД из КМ, проведение дефектации.
2.2.2. Разработка рекомендаций по внедрению камер сгорания ЖРД из КМ в двигательные установки типа 14Д23, РД0124А, РД191, РД0146, ЖРДМТ.
2.2.3. Разработка КД, изготовление и испытания опытных образцов базовых элементов из КМ для демонстратора ЖРД. Разработка и изготовление технологической оснастки на опытные образцы базовых элементов из КМ для демонстратора ЖРД.
2.2.4. Разработка КД и сборка опытных образцов узлов из КМ для демонстратора ЖРД. Проведение испытаний опытных образцов узлов из КМ для демонстратора ЖРД.
2.2.5. Разработка КД и сборка демонстратора ЖРД из опытных образцов базовых элементов и узлов из КМ.
2.2.6. Анализ условий работы базовых элементов и узлов перспективных ДУ. Разработка требований к конструкции, технологии изготовления опытных образцов базовых элементов и узлов перспективных ДУ, в том числе на технологическую оснастку.
2.2.7. Разработка КД, изготовление, испытания моделей сопел из КМ перспективных ДУ. Анализ результатов испытаний.
2.2.8. Разработка КД, изготовление и испытания моделей базовых элементов и узлов из КМ перспективных ДУ. Разработка и изготовление технологической оснастки для изготовления моделей базовых элементов и узлов из КМ перспективных ДУ. Анализ результатов испытаний.
2.2.9. Разработка предложений по созданию на основе опытных образцов базовых элементов из КМ двигательных установок нового поколения на базе двигателей типа 14Д23, РД0124А, РД191, РД0146.
2.2.10. Обобщение результатов работ по теме за 2011-2013 годы.
3. Тактико-технические требования.
3.1. Состав базовых элементов и узлов из КМ и технологической оснастки для их изготовления.
3.1.1. Опытный образец камеры сгорания из КМ.
3.1.2. В состав узлов из КМ для демонстратора ЖРД должны входить:
- система хранения компонентов топлива;
- ЖРД.
3.1.3. В состав базовых элементов из КМ для демонстратора ЖРД должны входить:
в части системы хранения компонентов топлива:
o бак окислителя;
o бак горючего;
o трубопроводы подачи и слива компонентов;
o баллоны наддува;
o ферма крепления элементов системы хранения компонентов топлива.
в части ЖРД:
o камера сгорания;
o стационарный сопловой насадок радиационного охлаждения;
o сдвижной сопловой насадок радиационного охлаждения;
o тепловая защита соплового насадка;
o система раздвижки сопел;
o силовая рама ЖРД;
o радиационный экран;
o силовые тяги крепления радиационного экрана;
o газоводы и другие высокотемпературные элементы проточного тракта.
3.1.4. В состав опытных образцов базовых элементов перспективных ДУ должны входить:
в части ЖРД 14Д23 (РД 0124А):
o сопловой насадок;
o тепловая изоляция;
o рама;
o донный экран.
в части ЖРД РД191:
o сопловой насадок;
o тепловая изоляция;
o рама.
3.1.5. В состав технологической оснастки для изготовления опытных образцов базовых элементов и узлов из КМ должны входить:
в части камеры сгорания:
o оправка для цилиндра камеры;
o оправка для высокотемпературной обработки (ВТО);
o приспособление для опрессовки камеры;
o копир для мехобработки цилиндра камеры и вкладыша.
в части сопел и сопловых насадков:
o шаблон для раскроя детали «Лепесток»;
o оправка для изготовления углепластиковой заготовки;
o резиновый мешок для опрессовки;
o гидровакуумная камера;
o оправка для ВТО;
o автоклав для ВТО;
o приспособление для механической обработки и сборки;
o шаблон для контроля наружного профиля;
o копир для проточки наружного профиля
o сушильный шкаф.
в части баков и баллонов:
o лейнер;
o вал для вращения лейнера;
o намоточный станок;
o цапфа приводная;
o цапфа опорная;
o ложемент и приспособление для межоперационной транспортировки;
o бронебокс для испытаний;
o сушильный шкаф.
в части ферм, рам, силовых элементов и радиационных экранов:
o оправка для силовых труб;
o матрица для малого пояса;
o матрица соединителя большого пояса;
o матрица накладки большого пояса;
o матрица накладки малого пояса;
o оправка для профиля рамы;
o стапель сборки;
o оправка для конуса;
o оправка для отражателя;
o оправка для тяги.
в части тепловой изоляции:
o шаблон для раскройки;
o шаблон для контроля наружного профиля;
o приспособление для опресовки;
o сушильный шкаф.
3.2. Требования по назначению.
3.2.1. Общие требования к базовым элементам и узлам из КМ, в том числе на опытный образец камеры сгорания ЖРД, для демонстратора ЖРД и перспективных ДУ.
3.2.1.1. Базовые элементы и узлы из КМ предназначены для отработки и подтверждения эффективности комплексного применения неметаллических КМ в РБ и ДУ при решении задач доставки космических аппаратов (полезной нагрузки) на орбиту.
3.2.1.2. Базовые элементы и узлы из КМ и реализованный комплекс технических решений при изготовлении базовых элементов и узлов из КМ должны обеспечить внедрение КМ для создания конкурентоспособных передовых образцов ДУ перспективных и модернизируемых СВ, РБ и СМТ.
3.2.1.3. Базовые элементы и узлы из КМ и комплекс технических решений должны обеспечить повышение энергомассовых характеристик ДУ и уменьшение стоимости доставки полезной нагрузки.
3.2.1.4. При выполнении ОКР должны быть представлены технико-экономические оценки создания и отработки вариантов базовых элементов и узлов из неметаллических КМ перспективных двигательных установок на базе двигателей 14Д23, РД0124А, РД191, включая оценки затрат на этапах проектирования, отработки и эксплуатации.
3.2.1.5. Применение и внедрение КМ должно обеспечивать сокращение номенклатуры элементов конструкции различных типов ДУ.
3.2.2. Требования к моделям и опытным образцам базовых элементов и узлов из КМ.
3.2.2.1. Модели базовых элементов и узлов из КМ должны быть изготовлены в обоснованных габаритах из конструкционных композиционных материалов, обеспечивающие выбор и отработку технологии изготовления, пакетов и видов материалов основы и покрытий для всех условий эксплуатации. Результаты испытаний моделей должны быть учтены при разработке проектно-конструкторской и технологической документации на опытные образцы из КМ.
3.2.2.2. Опытные образцы базовых элементов и узлов из КМ должны быть изготовлены в обоснованных габаритах из конструкционных композиционных материалов для проведения их функциональных, в т.ч. огневых испытаний, обеспечивающие перенос результатов на условия эксплуатации полноразмерных базовых элементов и узлов (баки, фермы, рамы, сопла, НРО, камеры сгорания, экраны радиационной защиты). При этом должно быть разработано и изготовлено испытательное оборудование, позволяющее имитировать основные виды нагружения конструкции в процессе эксплуатации и регистрировать термонапряженные характеристики в опытных образцах из КМ. Должны быть разработаны методические основы экспериментальных исследований и проектных расчетов.
3.2.3. Требования по энергомассовым характеристикам:
Выигрыш в массе базовых элементов и узлов ДУ РБ и КА из перспективных неметаллических композиционных материалов по сравнению с металлическими аналогами должен составлять не менее:
- для системы хранения (баков) компонент топлива, % 35
- для ферм и рам из композиционных материалов, % 40
- для стационарных сопел и НРО, % 40
- для камер сгорания, % 40
- для экранов радиационной защиты, % 20
Увеличение удельного импульса тяги ДУ из КМ по сравнению с традиционными аналогами и должно составлять не менее:
- для сдвижных НРО (с учетом весового эквивалента), % 2
- при интеграции экранов радиационной защиты с донными элементами ДУ, % 1
Удельный импульс тяги ДУ с элементами из КМ и металлическими аналогами должен определяться по Межотраслевой методике определения удельного импульса тяги ЖРД.
3.2.4. Требования по характеристикам неметаллических композиционных материалов:
3.2.4.1. Требования по классам материалов:
В качестве КМ для базовых элементов и узлов из КМ должны быть использованы: углерод-углеродные (УУКМ), углерод-керамические (УККМ) КМ, а также углепластики (УП) и КМ с высокотемпературными связками:
- для системы хранения (баков) компонент топлива – армированные пластики, в том числе углепластики и органопластики;
- для ферм и силовых рам – углепластики, стеклопластики, УУКМ;
- для сопел и НРО – УУКМ, в том числе с антиокислительными и герметизирующими покрытиями, УККМ, в том числе с комбинированными матрицами;
- для камер сгорания – УККМ, в том числе с комбинированными матрицами;
- для экранов радиационной защиты – углепластики, стеклопластики с высокотемпературными связующими, низкоплотные УККМ.
3.2.4.2. Требования по функциональным характеристикам КМ.
Границы диапазона изменения характеристик КМ, указанные в настоящем пункте, уточняются до проведения испытаний моделей базовых элементов и узлов из КМ.
3.2.4.2.1. КМ для системы хранения (баков) компонент топлива:
- снижение суммарного коэффициента массового совершенства (α-конструкции) по всем элементам не более, % 15;
- плотность ρ не более, г/см3:
углепластик 1,6
стеклопластик 2,3
органопластик 1,5
боропластик 2,1
- удельная жесткость не более:
углепластик 9100
стеклопластик 1600
органопластик 7500
боропластик 8000
- удельная прочность не более:
углепластик 1650
стеклопластик 410
органопластик 2750
боропластик 1750
3.2.4.2.2. КМ для ферм и силовых рам:
- плотность, удельная жесткость и удельная прочность для углепластиков и стеклопластиков согласно п.
3.2.4.2.1;
- плотность УУКМ ρ не более, г/см3 1,7
- удельная жесткость для УУКМ не более: 12000
- удельная прочность для УУКМ не более: 270
3.2.4.2.3. КМ для сопел и сопловых насадков:
- разрушение (унос) КМ при химическом взаимодействии окислительного газового потока за полное время работы должен составлять не более, мм 1,5
- плотность, удельная жесткость и удельная прочность для УУКМ согласно п. 3.2.4.2.2;
- плотность УККМ ρ не более, г/см3 2,1
- удельная жесткость для УККМ не более: 3600
- удельная прочность для УККМ не более: 170
3.2.4.2.4. КМ для камер сгорания:
- разрушение (унос) КМ при химическом взаимодействии окислительного газового потока за полное время работы должен составлять не более, мм 1,0
- плотность, удельная жесткость и удельная прочность для УККМ согласно п. 3.2.4.2.3;
3.2.4.2.5. КМ для экранов радиационной защиты:
- плотность, удельная жесткость и удельная прочность для углепластиков и стеклопластиков согласно п. 3.2.4.2.1;
3.2.5. Требования к технологии изготовления базовых элементов и узлов из КМ
3.2.5.1. Технологический процесс изготовления моделей и опытных образцов базовых элементов и узлов должен включать использование освоенного и действующего на предприятии-изготовителе производственного оборудования.
3.2.5.2. Конструкторская и технологическая документация, применяемые при изготовлении изделий и технологической оснастки, должны пройти входной контроль на соответствие требованиям и возможностям производственного и технологического оборудования и храниться в условиях, предусмотренных нормативными документами.
3.2.5.3. Состав операций технологического процесса должен устанавливаться на этапе разработки и корректировки конструкторской и технологической документации на модели и опытные образцы базовых элементов и узлов из КМ.
3.2.5.4. Технологический процесс изготовления моделей и опытных образцов из КМ должен обеспечивать требования к изделию и материалам (п.п. 3.2.4, 3.5 ТЗ).
3.2.5.5. Рабочие должны быть аттестованы на право выполнения соответствующих технологических операций.
3.2.5.6. Работы по изготовлению изделия производить при температуре воздуха в цехе — (25±10)0С и относительной влажности не более 80 % с отметкой в журнале БТК не менее одного раза в смену. Измерения проводить гигрометром психрометрическим или психрометром аспирационным. Допускается использовать измеритель влажности и температуры.
3.2.5.7. Готовая продукция предъявляется на приемку БТК после проверки ее мастером.
3.2.5.8. Для сбора отходов материалов должны быть установлены емкости.
3.2.5.9. Изделие изготавливать из одной партии материала.
3.2.5.10. Все средства измерений должны быть поверены (калиброваны) и иметь действующие сроки годности.
3.2.5.11. Все легковоспламеняющиеся жидкости должны храниться в герметично закрытой таре (алюминиевой) под вытяжной вентиляцией.
3.2.5.12. Помещение должно иметь искусственное и естественное освещение, отопление, вытяжную и приточную вентиляцию.
3.2.5.13. Перенос изделия осуществлять в х/б перчатках.
3.2.5.14. В случае производственной необходимости допускается по решению технолога изменять порядок выполнения операций (переходов) технологического процесса.
3.2.5.15. Межоперационное хранение изделия проводить на оправке или подставке цехового изготовления, при этом изделие должно быть зачехлено пленкой полиэтиленовой.
3.2.6. Требования к технологической оснастке для изготовления базовых элементов и узлов из КМ.
3.2.6.1. При изготовлении изделий применять технологическую оснастку и оборудование, на которые есть техническая документация, подтверждающая их пригодность. Срок перепроверки устанавливает предприятие-изготовитель технологической оснастки в зависимости от степени её износа в соответствии с действующей документацией
3.2.6.2. Технологическая оснастка, используемая в процессе изготовления изделия, должна быть маркирована, принята ОТК и допущена к работе.
3.2.6.3. Технологическая оснастка должна быть легко собираема и разбираема, в том числе при изготовлении изделий.
3.2.6.4. Технологическая оснастка для изготовления опытных образцов базовых элементов и узлов должна быть максимально универсальной (по возможности) и обеспечивать изготовление натурных изделий с минимальными доработками технологической оснастки.
3.2.6.5. Все средства измерений должны быть поверены (калиброваны) и иметь действующие сроки годности.
3.2.6.6. Допускается применение средств измерений, отличающихся от указанных в технологической документации по типу, пределу измерений, обозначению НД и классу точности при условии, что их погрешность не превышает погрешности средств измерений, заложенных в технологической документации.
3.2.6.7. Дефекты оснастки, подлежащие каким-либо исправлениям, должны быть, до и после исправления, предъявлены БТК.
3.2.6.8. Применяемые средства измерения должны пройти метрологический контроль в соответствии с нормативной документацией Государственной системы обеспечения единства измерений.
3.3.Требования живучести и стойкости к внешним воздействиям.
Узлы и элементы ДУ РБ и КА, работающие в условиях интенсивного нагрева, должны быть изготовлены в толщинах и из материалов, обеспечивающих стабильность геометрических размеров при всех условиях эксплуатации, температуру на наружной поверхности не выше температуры плавления конструкционных металлических материалов. Элементы и узлы демонстратора должны обеспечивать имитацию термосилового нагружения, химической стойкости при эксплуатации. Тепловые экраны должны при сохранении жесткостных характеристик и минимальной толщине обеспечить допустимую температуру агрегатов, размещаемых за ними и сохранить работоспособность высокотемпературных элементов из КМ при температурах до 1700-1900К. Интеграция рам и ферм с баками и экранами из КМ должна увеличить размероустойчивость конструкции и стойкость к воздействию факторов космического пространства. Сдвижные НРО при сохранении энергетических характеристик ДУ должны обеспечить уменьшение продольного габарита камеры сгорания и сопла в 2-2,5 раза.
3.4. Требования надёжности
3.4.1. Задание (нормирование), обеспечение и контроль надёжности базовых элементов и узлов из КМ должны осуществляться в соответствии с требованиями Положения РК 98 (РК-98-КТ), ГОСТ В 21256 89, ГОСТ В 21259 89, ГОСТ Р 51901.12-2007, ГОСТ 27.310 90, ГОСТ РВ 27.1.02 05, ГОСТ 20.39.302-98 и другими действующими нормативными документами. Мероприятия по обеспечению надежности опытных образцов базовых элементов и узлов из КМ определяются ПОН и реализуются через КПЭО, разрабатываемые в соответствии с требованиями Положения РК-98-КТ.
3.4.2. Значения показателей надёжности опытных образцов из КМ должны быть получены расчётными методами на этапе выпуска КД с учётом принятых конкретных конструкторских решений, принципов и схем изготовления и результатов испытаний моделей из КМ.
3.5. Требования к эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания, ремонта и хранения.
Основные характеристики опытного образца камеры сгорания из КМ и демонстратора ДУ:
1) номинальная тяга в пустоте, кгс не менее 1000
2) тип компонента ракетного топлива (КРТ) О2+керосин (либо О2+Н2)
3) система подачи КРТ вытеснительная, либо высоконапорная насосная система с ТНА уменьшенной мощности;
4) время работы ЖРД при одном включении, сек: не менее 50
Указанные требования должны быть подтверждены результатами испытаний опытных образцов базовых элементов и узлов для демонстратора ДУ
http://www.roscosmos.ru/main.php?id=15&did=1284
