Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета

Рисунок 1.15 - Схема изменения статических напряжений у в зависимости от относительного радиуса лопасти r, где уцс и [уцс]доп - действующие и допускаемые при заданном ресурсе напряжения от центробежной силы; уизг и [уизг]доп - действующие и допускаемые напряжения от изгиба при падении лопасти на ограничитель свеса; R - радиус лопасти

Участок комлевого утяжеления лопасти может появиться у лопастей НВ особо больших диаметров и у лопастей с необычно большими удлинениями. С увеличением поперечных размеров сечения лонжерона (при сохранении толщин его стенок неизменными) критические напряжения потери устойчивости при его изгибе в направлении действия сил собственного веса лопасти значительно падают. Масса наконечника у существующих серийных лопастей НВ составляет обычно от 10 до 17 % массы, лопасти [3].

1.6 Влияние формы лонжерона на собственные частоты колебаний лопасти в плоскости взмаха и вращения

При заданной общей массе конструкции максимально жесткая лопасть получается, если материал лонжерона расположить по контуру профиля, т.е. если вписать лонжерон в профиль лопасти. При этом большой процент массы лопасти можно вложить в ее силовой элемент - лонжерон. Такие лопасти обычно наиболее выгодны с точки зрения величины действующих напряжений. Более простыми в производстве оказывались лопасти со свободной формой сечения лонжерона (например, в виде трубы), не вписанной в ее профиль. Такие лопасти обладают малым сопротивлением изгибу и дают наименее удачную резонансную диаграмму при колебаниях в плоскости взмаха.

По динамическим характеристикам в плоскости взмаха можно выделить следующие типы лопастей.

1 Лопасть, основанная на трубчатом стальном лонжероне с неработающим при изгибе каркасом.

Имеет малую жесткость в плоскости взмаха. У лопастей этого типа особенно резко проявляются резонансы на режимах малых скоростей полета, поэтому их ресурс, как правило, ограничивается пребыванием на режимах малых скоростей.

2 Лопасть с контурным (или близким к этой форме) вписанным в профиль лонжероном. Лопасти с таким лонжероном имеют большую жесткость как профильную, так и в плоскостях вращения и взмаха. С увеличением жесткости частоты собственных колебаний лопасти уходят от резонансов. Контурные лонжероны выполняются стальными, дюралюминовыми, титановыми или из КМ.

При конструировании лопасти необходимо также обеспечить отстройку от резонансов и в плоскости наибольшей жесткости лопасти, которая обычно совпадает с плоскостью хорд. Потому жесткостные характеристики лопасти в этой плоскости могут изменяться в более широких пределах, чем в плоскости взмаха. Начиная с круглой трубы, сечение лонжерона может быть увеличено до размеров, занимающих практически весь профиль от передней до задней кромки. Однако здесь вступают в силу определенные ограничения. Так, увеличение ширины лонжерона по хорде обязательно приводит к сдвигу центровки лопасти к задней кромке, что обычно недопустимо с точки зрения требований, предъявляемых для исключения флаттера [3].

При снижении жесткости лонжерона путем уменьшения его ширины одновременно падает и крутильная жесткость лопасти. Это обстоятельство является одним из факторов, препятствующих созданию лопастей с очень малой жесткостью в плоскости вращения.

Лопасти с трубчатым лонжероном и неработающим при изгибе каркасом имеют частоты собственных колебаний в плоскости вращения примерно такие же, как и в плоскости тяги [3].

1.7 Конструирование узлов стыка лопасти с втулкой

Особое внимание при конструировании лопасти уделяется формированию комлевой части, где осуществляется переход от регулярной зоны лонжерона к стыковочным болтам лопасти.

Стыковочные узлы лопасти с элементом втулки (рисунок 1.16) нагружаются изгибающими моментами в вертикальной Мизг.в и горизонтальной Мизг.г плоскостях, растяжением от центробежной силы Pцс, крутящим моментом Mкр, шарнирным моментом Мщ и перерезывающими силами Ргп и Рвп [3].

Рисунок 1.16 - Расчетная схема нагружения стыковочного узла

Величины сил и моментов, приходящихся на стыковочный узел, определяются режимом полета и носят динамический характер. Главной задачей при конструировании этого узла является обеспечение его надежности в процессе эксплуатации вертолета.

В процессе минимизации массы стыковочного узла варьируют величины h и с. Например, изменяя величину h (рисунок 1.17), можно определить область минимальной массы стыковочного узла. Окончательное решение принимается с учетом эксплуатационных требований, в частности удобства стыковки лопасти. Горизонтальное положение стыковочных болтов позволяет после установки нижнего болта использовать его в качестве шарнира и, повернув относительно него лопасть вверх, осуществить установку верхнего болта. При вертикальном расположении стыковочных болтов затрудняется монтаж и демонтаж лопастей (особенно большой длины и массы) при навеске на втулку, расположенную на большой высоте [3].



Рисунок 1.17 - Зависимость массы стыковочного узла mсу от разноса стыковочных болтов h, где mб - масса стыковочных болтов; mсд - масса стыкуемых деталей; ?mcу - масса узла стыковки с лопастью

В практике конструирования стыковочных узлов лопастей, выполненных из композиционных материалов, нашли применение следующие варианты:

а) стык верхнего и нижнего поясов лонжерона с узлом крепления из металла при помощи многорядных болтовых соединений (рисунок 1.18, а);

б) передача нагрузок от лопасти на стыковочные болты через две втулки, установленные в комель лонжерона (рисунок 1.18, б);

в) ниппельное соединение (соединение на конус) (рисунок 1.18, в);

г) передача нагрузок от лопасти на стыковочные болты через две закладные втулки, установленные в петлях комля лопасти (рисунок 1.18, г);

д) передача нагрузок от лопасти на ВШ при помощи петли из однонаправленного композита (рисунок 1.18, д).

Рисунок 1.18 - Конструктивно-силовая схема стыковочных узлов композитных лопастей, где а - гребенчатый: 1 - стальной наконечник, 2 - болт, 3- втулка, 4 - металлические прокладки, 5 - пояс лонжерона; б - телескопический: 1 - шайбы, 2 - втулка, 3 - фольга из титана, 4 - слои композита пояса лонжерона; в - ниппельный: 1 - стальной наконечник, 2 - резьбовое соединение, 3 - комлевая часть лонжерона из композита, 4 - конус; г - гребенчатый с петлевым соединением: 1 - закладные втулки, 2 - внешняя замыкающая петля из однонаправленного композита лонжерона, 3 - формирующие петли вкладыши, 4 - однонаправленные пояса из композита; д одноточечный с петлевым соединением, 1 - обшивка, 2 - однонаправленные пояса из композита, 3 - закладная втулка, 4 - палец вертикального шарнира

Прочность композита в месте болтового соединения повышают методом фольгирования комлевой части лонжерона. В процессе формирования лонжерона лопасти между армирующими слоями композита устанавливаются листы металлической (из титана) фольги таким образом, чтобы плавно нарастала жесткость комля в направлении к месту стыка [3].

Для предохранения поверхности отверстий в композите от повреждения и увеличения площади смятия в отверстия устанавливаются закладные титановые втулки.

Передача нагрузок от лонжерона лопасти на стыковочный узел или втулку НВ в стыках на рисунках 1.18, а, б осуществляется при помощи болтов, установленных в отверстиях, просверленных в верхней и нижней полках комлевой части лонжерона.

Стыковочные узлы композитных лонжеронов рассчитываются на разрыв по ослабленному сечению (рисунок 1.19, а), срез (рисунок 1.19, б) или смятие (рисунок 1.19, в) композита и среза элемента крепления (рисунок 1.19, г). Возможна комбинация этих форм разрушения.

Рисунок 1.19 - Формы разрушения композита в зоне размещения болтового соединения, где а - разрыв; б - срез; в - смятие; г - срез болта; d - диаметр болта; с - вынос болта от кромки стыкуемого элемента; b; h - ширина и толщина пояса; Р - действующая на болт сила растяжения

Наибольшая прочность на растяжение болтового соединения характерна для композита с ориентацией волокон [0/± 45°], причем разрушающие напряжения мало изменяются в широком диапазоне соотношений продольных и поперечных слоев.

Прочность соединения при срезе определяется в основном межслойным сдвигом или сдвигом в плоскости армирования композита. Наиболее низкая прочность при срезе будет для однонаправленных материалов, когда ориентация волокон совпадает с направлением нагружения. Максимальная прочность достигается при ориентации волокон под углами ± 45° за счет повышения прочности при сдвиге и снижении концентрации напряжений в зоне отверстия.

Прочность композитов при смятии болтом представляет собой весьма условную характеристику материала, т.к. при нагружении пакета через болт около него устанавливается сложное напряженное состояние. В инженерном расчете соединений принимается предположение о равномерном распределении напряжений сжатия по диаметральной плоскости.

Наибольшую прочность при смятии имеет материал, образованный слоями с ориентацией 0° и ±ц. Здесь же важное значение имеет последовательность расположения слоев, влияющая на напряжения межслоевого сдвига и вызывающая кромочный эффект. Установлено, что прочность соединений углепластика с неравномерной укладкой 0°/0°/+ 45°/- 45°/0°/0° на 16 % меньше, чем с равномерной 0°/+ 45°/0°/0°/- 45°/0°.

Исследования влияния диаметра отверстия на прочность композита при смятии показывают, что она монотонно уменьшается с увеличением отношения d/h (рисунок 1.19) [8].

1.8 Выводы

Из произведенного литературного обзора можно сделать следующие выводы:

1. К авиационным конструкциям и, в частности, к элементам несущего винта вертолета предъявляются различные требования: надежности, прочности, жесткости, технологичности, оптимальности по массе, аэродинамике, долговечности. Эти требования выполнимы, однако вместе с тем, они являются ограничивающими друг друга. Взаимное влияние прослеживается между всеми требованиями, что ведет к компромиссным решениям в конструкциях элементов несущего винта.

2. Для деталей из композитов, ввиду особенностей структуры материала, выбирается увеличенный коэффициент безопасности f = 2,0-2,5, либо занижается уровень допустимых напряжений до 2/3ув при расчете конструкции на предельную несущую способность.

3. Лопасти во время полета испытывают аэродинамические и массовые нагрузки. Поскольку лонжерон является силовым элементом лопасти, то он испытывает влияние передаваемых ему нагрузок, что приводит к возникновению усилий в сечениях.

4 Лонжерон подвергается действию центробежной Nцб силы, поперечной силы Q, крутящего Mкр и изгибающего Mизг момента.

5. Расчетными для лонжерона являются нагрузки от центробежной силы N и крутящего момента Mкр.

6 Масса лонжерона, как основного силового элемента, составляет бульшую часть массы лопасти. То есть, массовая характеристика лопасти г0 в значительной степени зависит от массы лонжерона.

7. Массовая характеристика является отношением действующих на лопасть аэродинамических сил к инерционным силам. Она определяет взаимосвязь массы лопасти и нагрузок, возникающих в ней. Для малых лопастей (R = 4 м) массовая характеристика равна г0 = 4,5 и для больших лопастей (R ? 16 м) - г0 = 7. Чем больше массовая характеристика для заданной лопасти, тем меньше возможная минимальная конструктивно-технологическая масса лопасти.

2. ОПТИМИЗАЦИЯ ЛОНЖЕРОНА ЛОПАСТИ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

2.1 Описание объекта оптимизации

В работе оптимизируется лонжерон лопасти несущего винта легкого вертолета. Характеристики вертолета представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристики легкого вертолета

Тип	Легкий двухместный вертолет нормальной схемы
Нормальная взлетная масса, кг	570
Максимальная взлетная масса, кг	650
Диаметр НВ, м	6,84
Количество лопастей НВ, шт	3
Количество лопастей рулевого винта, шт	2
Втулка НВ	Бесшарнирная с упругими торсионами
Скорость вращения НВ, м/сек	205
Хорда лопасти НВ, м	0,17
Профиль лопасти НВ	Переходный, NACA 63А12/63А15
Длина лопасти, м	2,966
Масса лопасти, кг	7,5
Площадь ометаемой поверхности, м2	36,745
Мощность силовой установки, кВт (л.с.)	115 (156)
Стандартный запас топлива, л (кг)	72 (53)
Часовой расход топлива, л/ч	28-35
Максимальная скорость при полной загрузке, км/ч	180
Крейсерская скорость при полной загрузке, км/ч	157

Характеристики оптимизируемого лонжерона приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Характеристики лонжерона

Длина, м	2,900
Ширина участка с профилем, 10-2 м: NACA 63А12 NACA 63А15	7 8
Масса, кг	5,3
Площадь поперечного сечения, 10-6 м2: профиля NACA 63А12 профиля NACA 63А15	250 320
Периметр поперечного сечения стенки, 10-2 м: профиля NACA 63А12 профиля NACA 63А15	140 200
Длина участка с профилем, м: NACA 63А12 NACA 63А15	1,65 1,15
Толщина стенки, 10-3 м	7,8
Толщина слоя с армированием, 10-3 м 0° ± 45°	3 4,8

Схематический вид лонжерона представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схематический вид лонжерона, где а - вид сверху; б - сечение комлевой части; в - сечение профиля NACA 63А15; г - сечение профиля NACA 63А12; r - относительный радиус; R - радиус лонжерона

Материалом лонжерона является стеклопластик на основе стеклоткани Т-25/1-76 (ТУ 6-48-53-90) и эпоксидного связующего специального назначения ЭДТ-69Н. Физико-механические характеристики стеклоткани приведены в таблице 2.3, рецептура связующего приведена в таблице 2.4.

Таблица 2.3 - Физико-механические свойства стеклоткани Т-25/1-76

Толщина, 10-3 м	0,35 ± 0,05
Поверхностная плотность, кг/м2	0,395 ± 0,025
Плотность ткани, нитей/м основа уток	900+50 500±10
Разрывная нагрузка, Н основа уток	3920 980
Ширина, м	0,92
Вид переплетения	саржа 2/2

Саржевое («диагональное») переплетение создается переплетением одного или более элементов основы двумя или более элементами утка в правильном чередовании. В результате получают ткань с прямым или изломанным диагональным рисунком. Особенностью такой ткани является большая гибкость и лучшая драпирующая способность, нежели у тканей с полотняным или сеточным переплетениями [16]. Вид переплетения стеклоткани Т-25/1-7 характеризуется чередованием двух нитей основы и двух нитей утка при плетении.

Таблица 2.4 - Рецептура раствора связующего ЭДТ-69Н

Наименование компонентов	Массовая доля компонентов связующего, %
Смола ЭТФ	19,0
Смола УП-631У	19,0
Смола КДА	19,0
Отвердитель 9	3,1
Спирт этиловый	24,0
Ацетон	16,0

Физико-механические свойства эпоксидного стеклопластика приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Физико-механические свойства эпоксидного стеклопластика

Предел прочности на растяжение, МПа	1160
Модуль упругости, МПа	22000
Модуль сдвига, МПа	3400
Плотность, кг/м3	1800
Коэффициент Пуассона	0,3
Толщина элементарного слоя, 10-3 м	0,6

2.2 Функция оптимизации и пространство проектирования

Конструкция лопасти, не считая узла крепления, состоит из лонжерона, расположенного в передней части сечения, и хвостового отсека с поперечными разрезами. Этот отсек необходим для образования подъемной силы, а всю нагрузку воспринимает лонжерон. Таким образом, вес хвостовой части известен и оптимальному проектированию подлежит лонжерон. Целевой функцией оптимизации лонжерона является его масса

M = L·S· (h1 + h2)·с

где L - длина лонжерона, S - длина периметра сечения лонжерона, h1 - толщина слоя с углом укладки ц1 = 0°, h2 - толщина слоя с углом укладки ц2 = ± 45°, с - плотность материала

Как видно из формулы, параметры, которые можно варьировать при заданном материале - это толщины слоев композита. Они и будут составлять пространство проектирования (ПП). Ввиду того, что ПП представлено параметрами, имеющими конкретные значения, то ПП является арифметическим, а задача оптимизации решается методами математического программирования.

2.3 Оптимизация лонжерона лопасти НВ

Для того чтобы выполнить оптимизацию по обозначенным ограничениям пространства проектирования необходимо знать величины продольной силы N и крутящего момента Mz, действующих на лопасть и, соответственно, лонжерон. Для этого, установим максимальные значения центробежной силы N и изгибающего момента Mz. Эпюры нагрузки от центробежной силы и крутящего момента изображены на рисунке 2.2, а наибольшие полученные результаты равны

N = 30100 Н и Mz = 603 Н·м.

В11 = 12,4·109 Па·м;

В33 = 1,9·109 Па·м.

Рисунок 2.2 - Эпюры распределения центробежных сил и крутящего момента по длине лопасти, где N - нагрузки от центробежной силы; Mz - крутящий момент; - относительный радиус

Определяем относительные деформации стенки лонжерона, учитывая изменение площади поперечного сечения профиля (индекс 12 соответствует профилю 63А12, индекс 15 - 63А15):

еz12 = 9,7·10-3;

еz15 = 7,510-3;

еzs12 = 0,6·10-3;

еzs15 = 0,49·10-3.

Определяющими являются напряжения вдоль оси основы стеклоткани, поэтому расчет можно вести по нитяной модели. Тогда:

у112 = 5,3·106 Па;

у115 = 3,7·106 Па.

Найденные напряжения в слоях значительно ниже предела прочности стеклопластика на разрыв, следовательно, ограничение по прочности выполняется.

Ограничение по жесткости выполняется при условии, когда угол закручивания (депланации) сечения и будет менее 5°.

и = 1,2·10-3; и < 5°.

Толщину слоев можно найти из уравнений и неравенств ограничений:

Решение задачи оптимизации представляется графическим построением линий ограничения (рисунок 2.3).

Пересечение кривых 1 и 3 на рисунке 2.3 показало, что толщина продольного слоя равна h1 = 1,8·10-3 м, толщина спирального слоя равна
h2 = 3,5·10-3 м. Однако толщина данного слоя должна быть кратной четному числу, т. к. слои дополняют друг друга. Тогда с учетом технологического ограничения толщина спирального слоя равна h2 = 4,8·10-3 м и толщина продольного слоя равна h1 = 1,8·10-3 м.



Рисунок 2.3 - Графики, характеризующие распределение толщин слоев в зависимости от ограничений, где 1 - ограничение по прочности продольного слоя, 2 - ограничение по прочности слоя ± 45°, 3 - ограничение по жесткости

2.4 Выводы

1 Пространство проектирования представляется двумя толщинами слоев композита по направлению армирования вдоль конструкции (h1) и под углом ± 45° (h2). Пространство проектирования является арифметическим. Оптимизация ведется методами математического программирования.

2 Пространство проектирования имеет ряд ограничений, связывающий их по прочности. Для расчета ограничений используется балочная теория тонкостенных конструкций.

3 Толщины слоев пакета стенки лонжерона зависят от нагрузок, создаваемых внешними аэродинамическими силами и собственных весовых параметров лопасти. Расчетными нагрузками являются центробежная сила
N = 30100 Н и крутящий момент Mz = 603 Н·м.

4 В ходе оптимизации получены толщины слоев для оптимального армирования лонжерона под действием нагрузок. Ограничения соблюдены. Толщина продольного слоя равна h1 = 1,8·10-3 м, толщина спирального слоя равна h2 = 4,8·10-3 м. Суммарная толщина стенки лонжерона h = 6,6·10-3 м, что на 1,2·10-3 м меньше, чем у изначальной конструкции.

5 Масса оптимизированного лонжерона равна 4,3 кг.

3 ВИРТУАЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЛОНЖЕРОНА ЛОПАСТИ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРОЛЕТА

3.1 Характеристика программы виртуального моделирования

В настоящее время в различных областях науки и техники активно используются системы автоматизированного проектирования (САПР). Они позволяют моделировать и исследовать различные физические явления, твердотельные конструкции в рамках заложенного математического аппарата, имеющего определенные ограничения. Для произведения анализа конструкций САПР используют разбиение их на сетки конечных элементов, что позволяет определить напряженно-деформированное состояние на многих локальных участках конструкции. САПР помогает сократить время на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, в то же время обеспечивая исследователя данными, обладающими хорошей точностью и коррелирующими с опытными испытаниями. Одним из представителей САПР является пакет прикладных программ моделирования Solid Works.

Пакет Solid Works, разработанный корпорацией Solid Works, представляет собой приложение для автоматизированного элементно-ориентированного параметрического конструирования твердотельных моделей изделий машиностроения. Это первое приложение автоматизированного проектирования, в полной мере использующее графический пользовательский интерфейс Microsoft Windows. В Solid Works реализованы возможности перетаскивания, благодаря чему этот пакет достаточно прост в освоении. Графический интерфейс Windows позволяет конструктору усовершенствовать свои решения и реализовать их в виде виртуального прототипа или твердотельной модели, больших сборок, сборочных узлов, а также выполнить деталировку и получить необходимую чертежную документацию.

Пакет Solid Works может также служить программной платформой для некоторых приложений. Таким образом, в окне этой программы можно запускать совместимые приложения, разработанные корпорацией Solid Works как надстройки для Solid Works. Назовем некоторые программы, работающие на платформе Solid Works:

- Solid Works Animator - создание видеороликов,

- Photo Works - средства для получения фотореалистичного изображения модели,

- Feature Works - распознавание геометрии импортированных элементов,

- COSMOS Works - инженерные расчеты,

- COSMOS Motion - динамический анализ механизмов,

- COSMOS Flow - модуль для анализа поведения жидкостей и газов в широком диапазоне чисел Рейнольдса (аэро- и гидродинамический анализ),

- eDrawing - средство коллективной работы над проектом,

- Solid Works Piping - проектирование трубопроводов,

- CAM Works - компьютеризированное производство

- Toolbox - библиотека стандартных изделий,

- Mold Base - библиотека пресс-форм [13].

Как уже отмечалось, Solid Works - это полнофункциональное приложение для автоматизированного механико-машиностроительного конструирования, базирующееся на параметрической элементно-ориентированной методологии. Это позволяет легко получать твердотельную модель из двумерного эскиза, применяя очень простые и эффективные инструменты моделирования. Однако представление проектируемого изделия не ограничивается трехмерным твердотельным моделированием - в распоряжении имеются средства ассоциативного конструирования. Это означает, что можно создать прототип класса деталей, например, изготавливаемых штамповкой из листового металла, а затем использовать параметрическую модель при проектировании формы заготовки. Кроме того, пакет Solid Works упрощает проектирование полостных деталей, изготавливаемых литьем или в пресс-формах. С помощью Solid Works можно создавать также поверхностные параметрические модели. Программа Solid Works имеет несколько режимов работы:

1) Режим «Деталь» представляет собой параметрическую элементно-ориентированную среду, позволяющую строить твердотельные модели. По умолчанию имеется три плоскости: передняя, верхняя и правая. Сначала необходимо выделить плоскость, в которой будет строиться эскиз основания. После этого автоматически переходим в эскизную среду, располагающей всеми необходимыми инструментами для построения чертежей. Построив эскиз, нужно нанести размеры и установить требуемые взаимосвязи между его элементами, находясь все в той же среде построений. Добавление взаимосвязей, уравнений и расчетных таблиц помогает конструктору предельно четко выразить свой замысел.

В режиме «Деталь» доступна библиотека стандартных отверстий, известная также как мастер отверстий. В ней представлены простые, высверленные, раззенкованные, расцекованные, конические отверстия, а также другие типы отверстий.

Библиотека поддерживает стандарты ISO, ANSI, JIS и другие. Кроме того, в режиме детали можно строить сложные поверхности, используя средства моделирования поверхностей. В режиме «Деталь» создаются такие элементы чертежа, как обозначения сварных швов, геометрических допусков, базовых поверхностей, чистоты обработки поверхности. Часто используемые элементы можно сохранять в библиотеке стандартных элементов, с тем, чтобы их легко можно было использовать многократно. В пакет Solid Works также входит панель библиотечных элементов, которая включает стандартные детали машин и изделия. В режиме детали имеются и необходимые инструменты для конструирования компонентов из листового металла [13].

Solid Works обладает возможностями анализа модели на различные напряжения, возникающие при эксплуатации проектируемой конструкции в реальных условиях. Для этого предназначен специальный компонент COSMOS Xpress с простым и дружественным интерфейсом. Благодаря применению COSMOS Xpress можно сократить стоимость и продолжительность тестирования конструкции в реальных физических условиях (разрушающие испытания), проведя необходимые инженерные расчеты и анализ на этапе моделирования в Solid Works.

Наконец, в режиме детали пакет Solid Works предусматривает работу со сварными конструкциями путем обозначения кромок сварочных швов. В программе доступны все стандартные типы и режимы сварки [13].

2) Режим «Сборка». В режиме «Сборка» с помощью соответствующих инструментов выполняется объединение компонентов в сборку. Сборка компонентов может осуществляться двумя методами:

- сборка «снизу вверх»,

- сборка «сверху вниз».

При подходе «снизу вверх» сборка формируется путем интеграции ранее созданных компонентов с сохранением всех конструкторских решений. Подход «сверху вниз» подразумевает создание компонентов в режиме сборки: можно начать с каких-то готовых изделий и далее в контексте сборки создавать другие компоненты. При этом можно задавать зависимость размеров одних компонентов от размеров других. Специальный режим «Автоматическое сопряжение» позволяет составить сборку из компонентов всего одним щелчком мыши. В процессе добавления компонентов в сборку в Solid Works можно использовать операцию перетаскивания, а также проверять «собираемость» полученной сборки. Очень ценной возможностью Solid Works является обнаружение конфликтов в сборке, что позволяет конструктору при повороте и перемещении деталей видеть возникающие столкновения между объединяемыми компонентами [13].

Благодаря поддержке динамических свойств конструкции в программе Solid Works можно получить анимационную модель функционирующей сборки. Имитация движения механизма выполняется с учетом воздействия двигателей, сил упругости и силы тяжести.

3.2 Краткие сведения о методе конечных элементов

В методе конечных элементов (МКЭ) сплошное тело, имеющее бесконечное число степеней свободы, разбивают на элементы ограниченной протяженности и, используя характеристики отдельных элементов, описывают поведение системы в целом.

Метод конечных элементов получил значительное развитие с 1950-х годов, когда появились большие ЭВМ. В настоящее время этот метод находит широкое применение при решении различных технических задач, к которым можно отнести задачи сопротивления материалов, гидромеханики, теплотехники, электротехники и др. При рассмотрении конечных элементов используются различные методы: метод перемещений, метод напряжений, комбинированный метод и т. д. При исследовании механизма поведения композитов методом конечных элементов обычно ограничиваются анализом двумерной задачи [15].

При решении двумерных плоских задач методом конечных элементов прежде всего необходимо рассматриваемую область (рисунок 3.1) разбить на конечные элементы. Вершины элементов носят названия узлов. Выберем на рисунке 3.1 для рассмотрения какой-либо элемент (рисунок 3.2). На этот элемент действуют внешние силы Xн и Yн, под действием которых происходит деформация элемента, рассматриваемого как упругое тело. В данном случае можно соответствующим образом установить узлы конечных элементов и определить усилия, действующие в узлах, полагая, что внешние силы, действующие на элементы, передаются лишь через узлы. Форма элементов, на которые разбивают тело, может быть самой разнообразной. Часто используют элементы треугольной формы, три вершины которых выбираются в качестве узлов (рисунок 3.3)

Рисунок 3.1 - Аппроксимация конечными элементами

Рисунок 3.2 - Конечный элемент

Рисунок 3.3 - Треугольный элемент

В общем случае изменение формы внутри элементов, на которые разбито непрерывное тело, носит сложный характер. Это обстоятельство вынуждает ввести допущение о том, что перемещения внутри элементов являются простыми. В таком случае на основании использования перемещений узлов элемента {д} можно определить перемещения и и v в произвольной точке (х, у) рассматриваемого элемента

где величины u и v, характеризующие перемещения, полученные с учетом введенного допущения, носят название функций перемещения, а матрица [N] называется матрицей формы [15].

Для МКЭ характерно:

– широкий диапазон применения;

– инвариантность по отношению к конструкции и механическим характеристикам материала;

– простота учета взаимодействия конструкции с внешней средой.

Основные этапы расчета конструкции по МКЭ:

1) Разбиение рассматриваемой конструкции на конечные элементы и подготовка топологической, геометрической и физической информации, а также установление факторов взаимодействия с окружающей средой;

2) Построение для выделенных конечных элементов соответствующих матриц - жесткости, напряжения - деформации, деформаций - перемещений, а также векторов, определяющих зависимости между реакциями и перемещениями в узлах элемента;

3) Формирование разрешающей системы линейных алгебраических и дифференциально-алгебраических уравнений;

4) Решение полученных систем;

5) Обработка результатов и анализ работы конструкции [15].

Для треугольного элемента, представленного на рисунке 3.3, воспользуемся следующим допущением, согласно которому, прямая линия, соединяющая две произвольные точки в элементе, остается прямой линией после того, как элемент изменит свою форму [15].

Зависимость между перемещениями узлов {д} и деформаций элемента {е} выражается таким образом

{е} = [B]·{д}

где [B] - матрица деформаций - перемещений, устанавливает связь между перемещениями узлов и деформацией элемента.

Уравнение (3.2) является уравнением жесткостей, составленным для треугольных конечных элементов сплошного тела

{у} = [De]·{е}

где {у} - матрица напряжений-деформаций, [De] - матричное выражение уравнения состояния, устанавливает связь между напряжениями и деформацией и называется матрицей упругих напряжений-деформаций [11].

Композиты, в частности слоистые пластмассовые пластины, армированные стекловолокном, обладают следующими свойствами:

1) являются ортотропными;

2) имеют очень узкие диапазоны нагружения, в которых постоянные материала не зависят от напряжений (или деформаций), т. е. материал является нелинейным [15].

Поэтому при рассмотрении слоистых пластин, армированных стекловолокном, необходимо принимать во внимание указанные выше обстоятельства [15].

При расчете композитов можно пользоваться как микро-, так и макроподходами. При микроподходе композит разделяют на матрицу и армирующий материал и, исходя из особенностей соединения матрицы и армирующего материала, рассматривают механику поведения композита. В случае макроподхода наполнитель и связующий материал рассматривают как одно целое.

3.3 Виртуальные испытания лонжерона лопасти НВ

Изначально проведем построение виртуальной модели лонжерона. Исходные данные для геометрического построения содержатся в таблице 3.1.

Концевое сечение лонжерона имеет профиль NACA 63А12, комлевое сечение представляет собой сечение прямоугольной формы. Подобный переход геометрии обоснован конструктивной необходимостью, т.к. именно в комлевом сечении располагаются узел крепления лопасти к втулке несущего винта. Кроме того, у корня лопасти действует наибольший крутящий момент. Длина комлевого уширения порядка 0,20 м, далее он плавно переходит в профиль NACA 63А15. Диаметр отверстий равен 0,02 м.

Таблица 3.1 - Исходные данные для моделирования лонжерона

Длина, м	2,90
Ширина участка с профилем, 10-2 м: NACA 63А12 NACA 63А15	7 8
Длина участка с профилем, м: NACA 63А12 NACA 63А15	1,65 1,15
Толщина стенки, 10-3 м	7,8
Ширина комлевого участка, м	0,12

Моделирование происходит следующим образом:

1. Строятся контуры комлевого участка и участков аэродинамических профилей NACA 63А12 и NACA 63А15 на относительных радиусах лопасти r = 0,2, r = 1, r = 0,45 начиная с комлевого сечения соответственно.

2. При помощи функции «Бобышка/основание по сечениям» последовательно соединяются полученные контуры. Указывается толщина сечения лонжерона 0,005 м.

3. Задается положение центров и диаметры отверстий.

4. Задаются физико-механические параметры используемого материала.

Материал - стеклопластик со следующими физико-механическими свойствами:

Массовая плотность - 1800 кг/м3,

Предел прочности на растяжение - 1160 МПа,

Модуль упругости при растяжении - 22000 МПа,

Коэффициент Пуассона - 0,3.

На рисунке 3.1 представлен внешний вид смоделированного при помощи Solid Works лонжерона.

Рисунок 3.1 - Внешний вид смоделированного лонжерона

Далее производится испытание лонжерона на сопротивление разрыву от центробежной силы. Осуществляется закрепление модели по отверстиям (рисунок 3.2).

винт вертолет лонжерон лопасть



Рисунок 3.2 - Закрепление модели лонжерона

В соответствии с силовой схемой лонжерон нагружается растягивающей нагрузкой N = 30100 Н (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Нагружение модели лонжерона

После задания ограничений и нагрузок программой производится расчет напряженно-деформированного состояния смоделированного объекта путем разбиения его на конечные элементы.

3.3 Результаты испытаний

В результате испытаний, произведенных встроенным в Solid Works модулем COSMOS Work, получили распределения напряжений в материале лонжерона, проиллюстрированные на рисунках 3.4 и 3.5.

Рисунок 3.4 - Распределение напряжений от действия продольной силы N = 30100 Н

Рисунок 3.5 - Распределение напряжений в зоне отверстий

3.4 Выводы

1. Системы автоматизированного проектирования позволяют производить моделирование явлений, процессов, конструкций в реальном времени, в диалоговом режиме с пользователем. Однако в силу использования при вычислениях математических моделей, имеющих определенные ограничения, расчеты в САПР не являются окончательными, но дополняют результаты опытных испытаний.

2. По полученной при помощи расчета в Solid Works картине напряжений можно сказать, что максимальные напряжения, возникающие в лонжероне при действии центробежной силы (уmax = 81 МПа), являются меньшими, чем предел прочности материала (ув = 1160 МПа). Это гарантирует работу конструкции в исследованных условиях.

3. Как и ожидалось, максимальные напряжения уmax возникли в зоне крепежных отверстий, что объясняется перераспределением напряжений возле дефектной зоны.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОПТИМИЗАЦИИ ЛОНЖЕРОНА

4.1 Определение дальности и продолжительности полета

Под дальностью полета вертолета понимают расстояние, которое может пройти вертолет по маршруту от места взлета до места посадки. Продолжительность полета вертолета - это время пребывания вертолета в полете от взлета до посадки.

Дальность и продолжительность полета вертолета зависят от запаса горючего и от режима полета, т. е. скорости, высоты и числа оборотов несущего винта, а также от атмосферных условий и регулировки двигателя. Дальность и продолжительность полета, кроме того, зависят от полетного веса вертолета. Чем больше полетный вес вертолета, тем больше должна быть тяга несущего винта и, следовательно, потребная мощность и расход горючего [4].

Расход горючего может представляться как:

1 Удельный расход топлива Се - это количество топлива, расходуемое на создание мощности 735,5 Вт (1 л. с.) за один час. Се зависит от частоты вращения турбокомпрессора .

2 Часовой расход топлива Qчас. - это количество топлива, расходуемое за один час полета. Он зависит от скорости полета, то есть минимальный часовой расход топлива соответствует экономической скорости полета. Рассчитывается часовой расход по формуле.

Qчас. = Се·Р/с

где Се - удельный расход топлива; Р - мощность двигателя; с - плотность горючего.

3 Километровый расход топлива q - это количество топлива, расходуемое на один километр пути. Минимальный километровый расход топлива соответствует скорости наибольшей дальности полета.

q = Qчас./V

где V - скорость полета вертолета.

Обычно часовой и километровый расходы выражаются в литрах, а не в килограммах. Поскольку полный запас горючего на вертолете определяется емкостью бака в литрах, то определение расходов в объемных единицах удобнее, чем в весовых единицах.

Дальность полета определяется по формуле

где V - скорость полета; Т - сила тяги винта; Р - мощность двигателя; Се - удельный расход топлива; Gт - вес запаса топлива; Gвзл - взлетный вес вертолета.

Продолжительность полета определяется по формуле

)

где V - скорость полета; Р - мощность двигателя; Се - удельный расход топлива; Gт - вес запаса топлива; Gвзл - взлетный вес вертолета.

Удельный расход топлива для рассматриваемого легкого вертолета равен Се = 0,0002 кг/Вт·час, сила тяги винта Т = 8000 Н, мощность двигателя равна Р = 115 кВт.

По итогам проведенной оптимизации конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета ее масса снизилась на 1 кг. Суммарное снижение массы составило порядка 3 кг, т. к. несущий винт трехлопастный. Таким образом, появившуюся выгоду в массе можно использовать для увеличения запаса горючего.

Рассчитаем по формуле (4.3) дальность полета для вертолета с оптимизированным лонжероном при стандартном запасе топлива и уменьшенной взлетной массой (R53647) и для варианта с увеличенной массой горючего, равной сниженной в ходе оптимизации массе (R56650). При расчете учитывается, что оптимальные значения скорости и высоты при полете на дальность равны 120 км/ч и 1000 м соответственно. Тогда

R53647 = 351,9 км;

R56650 = 371 км.

На рисунке 4.1 представлен график сопоставления дальностей полета при одинаковом значении запаса топлива.

Рисунок 4.1 - Сопоставление дальности полета R при одинаковом запасе топлива Gт, где 1 - дальность полета вертолета с неоптимизированным лонжероном; 2 - дальность полета вертолета с оптимизированным лонжероном

Сравнив полученные результаты с изначальной дальностью 350 км при скорости полета 120 км/ч видим, что при неизмененном запасе топлива (53 кг) и сниженной, относительно начальной, массы 647 кг дальность полета вертолета возрастает на 1,9 км. При увеличении запаса горючего на 3 кг и сопоставимом с изначальным полетном весе 650 кг дальность полета возрастает на 21 км.

По формуле (4.4) рассчитаем продолжительность полета вертолета с оптимизированным лонжероном при стандартном запасе топлива и уменьшенной взлетной массой (Е53647) и для варианта с увеличенной массой горючего, равной сниженной в ходе оптимизации массе (Е56650).

Е53647 = 3,05 час (3 часа 5 минуты);

Е56650 = 3,21 час (3 часа 12 минуты).

При сравнении результатов с изначальной продолжительностью полета равной 3 часа при скорости полета 120 км/ч видим, что при неизмененном запасе топлива (53 кг) и сниженной, относительно начальной, массы 647 кг продолжительность полета вертолета возрастает на 5 минут. Увеличенный на 3 кг запас горючего позволяет увеличить продолжительность полета на 12 минут.

На рисунке 4.2 представлен график сопоставления дальностей полета при одинаковом значении запаса топлива.

Рисунок 4.2 - Сопоставление дальности полета Е при одинаковом запасе топлива Gт, где 1 - продолжительность полета вертолета с неоптимизированным лонжероном; 2 - продолжительность полета вертолета с оптимизированным лонжероном

4.2 Определение изменений в стоимости полета

Рассматриваемый легкий вертолет оснащен бензиновым двигателем, топливом для которого является бензин АИ-95 (А-95). Усредненная плотность бензина АИ-95 равна с = 750 кг/м3.

Для вычисления стоимости расходуемого горючего необходимо знать его часовой и километровый расходы на данном летательном аппарате. Часовой Qчас. и километровый q расходы вычисляются по формулам (4.1) и (4.2) соответственно:

Qчас. = 35 л/час;

q = 0,29 л/км.

Стоимость 1 литра бензина АИ-95 на данный момент составляет порядка 23,54 рубля. То есть, расход бензина вертолетом на 100 км будет равен 29 литров и затраты на горючее составят 682,7 рубля. Таким образом, при полете на дальность с полной загрузкой вертолет с неоптимизированным лонжероном израсходует 101,5 л бензина на 350 км, что обойдется в 2390 руб., для вертолета с оптимизированным лонжероном расход составит 102,05 л на 351,9 км при стоимости 2402,3 руб. Вертолет с увеличенным запасом горючего израсходует 107,6 л бензина на 371 км, что будет стоить 2533 руб. То есть, наблюдается экономия стоимости перелета по дальности на 350 км на 0,1 рубля за километр или 10 руб. на 100 км.

5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Характеристика рабочего помещения, рабочего места и выполняемой работы

Рабочим помещением для выполнения работы по теме дипломного проектирования является компьютерная аудитория, оборудованная рабочими местами с установленными и объединенными в единый локальный сетевой кластер персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ), а также предусматривающая наличие естественного и искусственного освещения, предметов естественной аэрации. Схема рабочего помещения приведена на рисунке 5.1.

Высота помещения равна 3,5 м. Площадь оконного проема - 4 м2. Общее освещение представляет собой 21 газоразрядную лампу в 6 встроенных потолочных светильниках. Местное освещение состоит из 8 встроенных в потолок светильников с лампами накаливания. Оконные проемы расположены на Юго-западе относительно сторон света.

Рабочее место представляет собой совокупность предметов мебельного интерьера, ПЭВМ, периферийных устройств, принадлежностей предметов локальной сетевой инфраструктуры, а также комплекта необходимого программного обеспечения (ПО). Рабочее место включает в себя: компьютерный стол, стул, ПЭВМ, сетевое подключение к локальной вычислительной сети (ЛВС).

ПЭВМ является комплексом устройств вычисления (системный блок), ввода-вывода информации (монитор, клавиатура, компьютерная мышь, проектор, принтер), а также периферийных (наушники, колонки) и сетевых (сетевая карта) устройств. Также, рабочее место является элементом в структуре ЛВС, которая состоит из маршрутизатора, сервера и клиентских терминалов, соединенных между собой оптоволоконными кабелями.



Рисунок 5.1 - Схема рабочего помещения, где, 1 - рабочее место; 2 - ПЭВМ, 3 - сервер, 4 - местное освещение; 5 - радиатор отопления

При работе за рабочим местом для пользователя важны освещенность, эргономичность рабочего места, климатические условия в помещении, интерьерное оформление помещения. Немало важными являются технические характеристики используемой ПЭВМ, влияющие на быстроту вычислительных операций при работе со сложным и ресурсоемким программным обеспечением, а также геометрические размеры устройств персонального компьютера, такие как диагональ монитора.

Программное обеспечение, установленное на ПЭВМ, подразделяют на системное и прикладное. Системное ПО необходимо для обеспечения работы компьютера и как сложного электронного прибора, и как среды для функционирования прикладных программ. Прикладное ПО используется пользователем компьютера для решения прикладных задач.

На рассматриваемом рабочем месте выполняется работа, предусматривающая использование компьютера в качестве вычислительного комплекса. Работа производится с применением компьютерных прикладных программ, относящихся к системам автоматизированного проектирования (САПР). Задачами САПР является математическое моделирование явлений, процессов, конструкций, представляемое в диалоговой форме с пользователем. Применение САПР позволяет снизить затраты времени и материальных средств на опытно-конструкторские работы, а также предоставляет возможность исследования поведения конструкций и процессов в рамках заложенных математической моделью ограничений в сравнении и дополнении к опытным испытаниям.

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) на рабочем месте

Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте выполняется в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» [10]. Итоги проанализированных ОВПФ, действующих на рабочем месте, представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты анализа ОВПФ на рабочем месте

Наименование ОВПФ по ГОСТ 12.0.003-74	Источник ОВПФ	Воздействие на человека
Физические ОВПФ
Повышенная или пониженная ионизация воздуха	Монитор, системный блок	Раздражение слизистых оболочек
Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека	Монитор, системный блок, электрические розетки, поврежденные провода электропитания	Электротравмы, электроудары
Повышенный уровень статического электричества	Монитор ЭЛТ, системный блок	Поражение статическим зарядом
Повышенный уровень электромагнитных излучений	Монитор, системный блок	Возникновение статического заряда
Повышенная напряженность электрического поля	Монитор, системный блок,	Сердечнососудистые расстройства, головные боли, нарушение моторных функций
Повышенная напряженность магнитного поля	Монитор, системный блок, замкнутые в контур электропровода	Сердечнососудистые расстройства, головные боли
Прямая и отраженная блесткость	Экраны мониторов ЭЛТ, блестящие поверхности корпуса ПЭВМ, рабочего стола, элементов интерьера помещения	Напряжение зрения, раздражение
Химические ОВПФ
-	-	-
Биологические ОВПФ
-	-	-
Психофизиологические ОВПФ
Физические перегрузки: - статические	Продолжительная по времени работа в положении сидя без значительных изменений позы	Влияние на кровоснабжение, работу опорно-двигательного аппарата человека
Нервно-психические перегрузки: - умственное перенапряжение, - перенапряжение зрительных анализаторов, - монотонность труда, - эмоциональные перегрузки.	Работа, требующая длительного сосредоточения внимания, использования умственных способностей, зрительного напряжения. Работа с ПЭВМ	Повышенные нервные напряжения, напряжение или рассеяние внимания, влияние на кровоснабжение, психологическое состояние человека

5.3 Мероприятия по снижению ОВПФ на рабочем месте

Снижение физических ОВПФ. При повышенной или пониженной ионизации воздуха на рабочем месте возможно использование увлажнителей либо ионизаторов воздуха. Также необходимо поддерживать определенный микроклимат в помещении.

Повышенное напряжение в сети может стать причиной замыкания оборудования рабочего места и привести к возгоранию. Для снижения подобных факторов риска рекомендуется использовать оборудование, имеющее заземление, а также приборы, контролирующие, понижающие напряжение и обесточивающие электрическую цепь при ее пробое.

Повышенный уровень статического электричества может привести к поражению рабочего статическим зарядом и замыканию оборудования. Во избежание подобных ситуаций необходимо иметь заземленное оборудование, работать в одежде, менее всего накапливающей статические заряды.

Источниками повышенной напряженности электрического и магнитного поля являются монитор, системных блок, электрические провода. В случае с монитором и системным блоком возможно ограничить время пребывания в зоне действия ОВПФ, удалить источник от себя (например, отодвинуть монитор или системный блок на расстояние не менее 0,8 м). Переплетенные в замкнутой форме провода создают электромагнитное поле при движении по ним электронов. Поэтому не рекомендуется располагать электропровода вокруг рабочего места, образуя замкнутый контур.

Блесткость поверхностей создает затруднения при работе ввиду кратковременного либо продолжительного воздействия лучей света на органы зрения. Блики препятствуют нормальному различению изображений, что при работе с компьютером создает дискомфортную ситуацию. Для предотвращения появления прямой или отраженной блесткости рабочее место, а также ПЭВМ не должны иметь блестящих поверхностей (коэффициент отражения корпуса ПЭВМ и поверхности стола должен быть в пределах 0,4-0,6). Снижение психофизиологических ОВПФ. Снижение влияния на рабочего таких нервно-психических перегрузок, как умственное переутомление, эмоциональная перегрузка и перенапряжение зрительных анализаторов достигается путем поддержания комфортного микроклимата на рабочем месте, наличием перерывов между работой, настройкой видеодисплейных терминалов на нормированные параметры отображения изображений. Также, для психологического комфорта важен интерьер помещения - оно должно быть оформлено в светлых тонах. Для работы, требующей концентрации внимания, необходимы перегородки между рабочими местами высотой 1,5 - 2,0 м.

5.4 Обеспечение пожарной безопасности в помещении (здании) и эвакуации персонала из здания в случае чрезвычайной ситуации

Меры пожарной безопасности регламентируется СНиП 21-01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений. Данные нормы и правила устанавливают общие требования противопожарной защиты помещений, зданий и других строительных сооружений на всех этапах их создания и эксплуатации, а также пожарно-техническую классификацию зданий, их элементов и частей, помещений, строительных конструкций и материалов.

Здание, в котором располагается рабочее помещение, относится к классу Ф4.2 по функциональной пожарной опасности - «Высшие учебные заведения, учреждения повышения квалификации» [12].

Эвакуационные выходы на первом этаже расположены рядом с лестничными клетками и в фойе (главный вход). Эвакуационные выходы на этажах выше первого предусматривают выход из рабочих помещений в коридор, ведущий к общим и эвакуационным лестничным клеткам. То есть, на всех этажах обеспечивается норма, устанавливающая минимум два эвакуационных выхода для зданий класса Ф4.

Эвакуационные пути проходят через коридоры и лестничные клетки, как общие, так и эвакуационные. На путях эвакуации не допускается применять материалы с высокой пожарной опасностью.

Лестничные клетки имеют выходы на прилегающую к зданию территорию. Общие лестничные клетки имеют световые проемы. Ширина лестницы равна ширине эвакуационного прохода. Уклон лестниц на путях эвакуации должен быть, как правило, не более 1:1, ширина проступи, как правило, не менее 0,25 м, а высота ступени - не более 0,22 м. Уклон открытых лестниц для прохода к одиночным рабочим местам допускается увеличивать до 2:1.

Предотвращение распространения пожара достигается мероприятиями, ограничивающими площадь, интенсивность и продолжительность горения. К ним относятся:

1. Конструктивные и объемно-планировочные решения, препятствующие распространению опасных факторов пожара по помещению, между помещениями, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, между пожарными отсеками, а также между зданиями,

2. Ограничение пожарной опасности строительных материалов, используемых в поверхностных слоях конструкций здания, в том числе кровель, отделок и облицовок фасадов, помещений и путей эвакуации,