e-mail: visolonin@ciam.ru

Представлены факторы воздействия выхлопных газов авиационных двигателей на атмосферные процессы и климат и меры по ограничению эмиссии. Приведен краткий анализ работ, выполняемых в рамках зарубежных программ, направленных на создание экологичных и эффективных летательных аппаратов с силовыми установками новых типов и схем и низким расходом топлива, а также применение альтернативных топлив. Отмечены исследования, направленные на улучшение экологических характеристик авиационных двигателей и изучение их влияния на климат, которые были проведены в ЦИАМ. Даны рекомендации по организации исследований и разработок для повышения конкурентоспособности отечественных двигателей.

Ключевые слова: эмиссия, влияние на климат, влияние на атмосферу, нормы ИКАО, программы разработки, ключевые технологии, топливная экономичность, гибридная силовая установка, альтернативное топливо

e-mail: adalendar@ciam.ru

Сформированы предварительные требования к двигателю – демонстратору технологий силовой установки сверхзвукового гражданского самолета нового поколения. Приведен предварительный перечень технологий, которые могут быть продемонстрированы на двигателе в ходе его разработки и последующего использования как инструмента по доведению критических технологий до высоких уровней готовности. Описан подход к формированию облика демонстратора. Представлены результаты расчетного исследования по определению рациональных параметров. Выполнен анализ достижимых тягово-экономических характеристик демонстратора на основных режимах его работы.

Ключевые слова: сверхзвуковой гражданский самолет, силовая установка, двигатель – демонстратор технологий, ТРДД, экспериментальный газогенератор

e-mail: mytemis@ciam.ru

Представлена упрощенная модель, позволяющая оценить упругие свойства лепестков газодинамического подшипника, которая учитывает их контактное взаимодействие. Методика моделирования основана на уравнениях теории изгиба стержня, осевая линия которого является плоской кривой, записанных в связанной системе координат. Применимость стержневой модели для исследования напряженно-деформированного состояния упругих элементов лепесткового газодинамического подшипника подтверждена сравнительными расчетами с использованием конечно-элементной (КЭ) модели, основанной на теории плоского деформированного состояния, на примере решения задачи о нагружении изолированного гофра сосредоточенной силой. Исследовано влияние различных методик и параметров точности моделирования контакта между упругими элементами подшипника для КЭ-модели. Для задачи расчета лепестка трехлепесткового газодинамического подшипника продемонстрирован асимптотический характер приближения результатов, получаемых с использованием КЭ-модели, к результатам, получаемым по упрощенной модели, при повышении параметров точности моделирования контактного взаимодействия. Приведены данные, подтверждающие эффективность применения разработанной упрощенной модели по сравнению с разработанной ранее КЭ-моделью, в том числе сокращение времени расчета.

e-mail: zakharov_vv@npoem.ru

Проведена унификация гальванических покрытий на уплотнительных элементах разъемных соединений узлов и агрегатов жидкостного ракетного двигателя – замена медно-фторопластового покрытия на медно-серебряное. Проведен сравнительный анализ покрытий по составу электролитов, экологической опасности, трудоемкости нанесения, устранимости дефектов и др., который показал необходимость такой замены. Составлена программа экспериментальной проверки эффективности медно-серебряного покрытия.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, уплотнительный элемент, герметичность, турбо­насосный агрегат, гальваническое покрытие, насос окислителя, насос горючего, разъемное соединение

e-mail: pvmakarov@ciam.ru

Статья посвящена проблеме обеспечения динамической прочности лопаток компрессора на этапе создания авиационного газотурбинного двигателя. Для сокращения длительной и дорогостоящей экспериментальной доводки лопаток компрессора поставлена задача о более детальном прогнозировании динамического поведения лопаток компрессора на стадии проектирования с использованием численного моделирования динамических процессов, вызывающих развитые колебания лопаток и приводящих к их усталостному разрушению. Проанализированы созданные подходы к прогнозированию вынужденных резонансных колебаний лопаток компрессора, а также условия возникновения флаттера лопаток. Описаны созданные методики и численные алгоритмы для решения указанных выше задач, сопоставлены результаты их использования с данными, полученными в экспериментах.

Ключевые слова: резонанс, флаттер, демпфирование, лопатка, компрессор, газотурбинный двигатель

e-mail: guetsov@yahoo.com

В статье обсуждаются вопросы стабильности жаропрочных сплавов и сталей, применяемых в газотурбостроении, в контексте прогнозирования их механических характеристик и ресурса. Рассмотрены факторы, влияющие на стабильность свойств материала: время эксплуатации (количество циклов), температура, химический и фазовый состав материала, наклеп, высокотемпературная коррозия.

Ключевые слова: жаропрочный сплав, нестабильность, микроструктура, прочность, пластичность, прогнозирование, ресурс

e-mail: pvelikanov@mail.ru

Предложен метод, позволяющий прогнозировать долговечность ответственных деталей турбин по параметру длительной прочности. Метод основан на анализе напряженно-деформированного состояния (НДС) наиболее нагруженных деталей – дисков и рабочих лопаток первой ступени турбины высокого давления – наземных газотурбинных установок (ГТУ) НК-16СТ, НК-16-18СТ и НК-16-18СТД серии 5 для газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Показано, что длительная эксплуатация двигателей (как авиационных, так и ГТУ для ГПА) и особенности их работы приводят к изменению НДС деталей. В работе используются многочисленные статистически обработанные данные о механических характеристиках (и их изменении) и долговечности материала дисков (ЭИ698-ВД) и рабочих лопаток (ЖС6У-ВИ) турбин с разной эксплуатационной наработкой. Прогнозирование долговечности деталей реализовано путем учета изменения статистических запасов прочности и долговечности в процессе длительной эксплуатации по вероятностному критерию разрушения Биргера.

Ключевые слова: турбина, диск, рабочая лопатка, ЭИ698-ВД, ЖС6У-ВИ, долговечность, вероятностный критерий разрушения, критерий Биргера

e-mail: motor@armmeh.ru

Представлены основные положения методики математического моделирования взаимосогласованных, взаимозависимых тепловых граничных условий для расчета температурных полей, полей деформации и напряжений деталей цилиндропоршневой группы (головка цилиндра – клапаны – поршень – кольца – гильза цилиндра). Показана многообразность задачи, связанная с различными типами и условиями теплообмена на определяющих тепловое состояние поверхностях этих деталей, а также с взаимозависимостью температурных полей, которые должны быть согласованы между собой и моделироваться совместно в рамках общей задачи моделирования теплового нагружения цилиндропоршневой группы. Описана программа для расчета теплового состояния теплонапряженных деталей поршневых двигателей, в которой реализована предложенная методика, и приведены результаты двухмерного и трехмерного расчета температурных полей.

Ключевые слова: поршневой двигатель, ДВС, тепловое состояние, теплообмен, температурное поле, граничные условия, моделирование, расчет

e-mail: dgfedorchenko@metallist-s.ru

На основе опыта авторов в создании новых газотурбинных двигателей и разработке новых конструкций и технологий ремонта в рамках импортозамещения в краткой форме рассмотрены вопросы организации их бережливого проектирования: оптимальный выбор конструктивного облика нового ГТД, конструирование отдельных деталей и узлов, влияние новых технологий и выбора материала, разработка конструкторской документации, экспериментальное подтверждение надежности и параметров.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, бережливое проектирование, аддитивные технологии, выбор материал, разработка конструкторской документации, подтверждение надежности, подтверждение параметров, внедрение улучшающих мероприятий

e-mail: evgeny.marchukov@okb.umpo.ru

Рассмотрена технология соединения материалов методом диффузионной сварки. Представлена модернизированная установка УДС-1 с непрерывным циклом загрузки-выгрузки деталей. Рассмотрено программное обеспечение, позволяющее автоматизировать данный процесс. Приведены результаты исследований образцов.

 Ключевые слова: диффузионная сварка, оборудование, программное обеспечение, автоматизация

e-mail: AG.Tyagunov@urfu.ru

Для получения наиболее полных, отсутствующих в открытых источниках сведений об изменении жаропрочности никелевых сплавов использован метод искусственных нейронных сетей, позволяющий при статистически значимом количестве исходных данных получить все недостающие сведения. С этой целью подготовлена база данных, объединившая все известные сведения о 350 марках жаропрочных никелевых сплавов. Для расчета недостающих значений предела длительной прочности подготовлена оптимальная конфигурация искусственной нейронной сети. Выбранный метод тренировки сети позволил получить наивысшую точность прогнозирования. В результате дополнения базы данных получены зависимости изменения жаропрочности никелевых сплавов от их химического состава, а также от температурно-временных условий, моделирующих эксплуатационные. Данная информация существенно облегчает сравнение свойств сплавов. Созданный вычислительный комплекс, включающий базу данных и математическую модель изменения жаропрочности сплавов на основе никеля, способен прогнозировать свойства разрабатываемых композиций еще до опытно-промышленных выплавок и испытаний.

Ключевые слова: жаропрочный никелевый сплав, искусственная нейронная сеть, прогнозирование свойств, предел длительной прочности

e-mail: dvkalinin@ciam.ru

Представлен обзор основных направлений создания научно-технического задела, призванных повысить качественные показатели трансмиссий перспективных винтокрылых летательных аппаратов. Рассмотрены вопросы применения методов топологической и параметрической оптимизации при проектировании трансмиссий вертолетов с целью снижения их удельной массы. Описаны подходы к повышению надежности и ресурсных показателей авиационных трансмиссий путем применения бортовых систем диагностики. Предложены схемы и конструктивные решения для многопоточных регулируемых трансмиссий в составе перспективных винтокрылых летательных аппаратов с гибридными силовыми установками.

Ключевые слова: винтокрылый летательный аппарат, вертолет, редуктор, регулируемая трансмиссия, многопоточная трансмиссия, изменяемое передаточное отношение, топологическая оптимизация, параметрическая оптимизация, массогабаритные характеристики, ресурс, надежность, оценка технического состояния

e-mail: ankostyuchenkov@ciam.ru

Рассмотрены конструктивные особенности узлов крепления двигателей и силовых установок, характерные для различных типов авиадвигателей: турбовинтовых, турбореактивных и поршневых (АПД). Рассмотрены основные нагрузочные факторы, определяющие конструктивные особенности узлов крепления многоцилиндровых рядных АПД. Основное значение при определении нагрузок на моторамы АПД имеют такие факторы, как неравномерность рабочего процесса и крутящего момента. Предложенный подход с использованием топологической оптимизации при разработке конструкций моторам АПД позволяет значительно сократить сроки проектирования. В результате топологической оптимизации разработана конструкция моторамы лонжеронного типа для крепления силовой установки на базе АПД.

Ключевые слова: авиационной поршневой двигатель, силовая установка, моторама, топологическая оптимизация

e-mail: anvaryukhin@ciam.ru

Представлены результаты расчетных исследований, посвященных определению теплового состояния элементов электрического двигателя и силовых ключей блока управления электроприводного импеллера, предназначенного для установки на отклоняемый закрылок системы энергетической механизации крыла для регионального самолета. Определено количество тепла, выделяемого этими элементами на наиболее нагруженных режимах работы импеллера. Показаны технические решения, позволяющие снизить тепловыделение.

Ключевые слова: распределенная силовая установка, электрический двигатель, электроприводной импеллер, тепловой расчет

e-mail: kalitkavs@nrczh.ru

В статье приведен обзор мировых разработок в сфере применения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) для силовых установок перспективных летательных аппаратов. Акцент сделан на современных проектах использования сверхпроводников в электродвигателях с высокой удельной мощностью и в силовых шинах. Обобщены наиболее перспективные подходы к криогенному охлаждению, а также компоновке электрических машин. Проекты сопоставлены по прогнозным характеристикам мощности и удельной мощности, по конструкции и способу охлаждения ВТСП-обмотки, а также по срокам реализации и достигнутым результатам. Приведен также прогноз массогабаритных показателей силовых шин на основе сверхпроводников в составе электрической или гибридной силовой установки. На основе данных о реализуемых проектах, а также о характеристиках, достигаемых в современных электрических машинах без криогенного охлаждения, сделан вывод о целесообразности применения ВТСП-двигателей в определенных условиях, в частности при наличии криогенного водорода на борту в качестве топлива.

Ключевые слова: электрическая силовая установка, гибридная силовая установка, электродвигатель, высокотемпературная сверхпроводимость

e-mail: ydkhaletskiy@ciam.ru

Представлен обзор зарубежных и отечественных исследований, посвященных снижению шума вентилятора турбореактивного двигателя для сверхзвукового гражданского самолета. Рассмотрены разные конфигурации вентиляторов: одноступенчатые и двухступенчатые, с исходным и увеличенным расстоянием между входным направляющим аппаратом и рабочим колесом, с рабочими лопатками прямой и обратной стреловидности. Представлена оценка эффективности применения звукопоглощающих конструкций. Рассмотрены варианты расположения двигателей, позволяющие оценить эффект экранирования звука крылом: двигатели под крылом и над ним, двигатели перед крылом и за ним. Показана зависимость эффекта экранирования от расстояния между соплом двигателя и задней кромкой крыла и хвостового оперения самолета.

Ключевые слова: сверхзвуковой гражданский самолет, акустика, ТРДД, одноступенчатый вентилятор, двухступенчатый вентилятор, силовая установка, реактивная струя, экранирование шума, звукопоглощающая конструкция

e-mail: samoylenko-na@avid.ru

Проанализированы конструктивные и производственные факторы, в наибольшей степени влияющие на отклонение величины радиальных зазоров в турбинах от расчетных значений. Анализ выполнен по экспериментальным данным и верифицированным математическим моделям. Выделены следующие факторы: точность изготовления и сборки; тепловое состояние и перемещение корпусных деталей, сопряженных с корпусом турбины; постановка секторных деталей враспор; окружная неравномерность температуры корпуса. Дана количественная оценка влияния каждого фактора, и представлены способы минимизации отклонения радиальных зазоров от расчетных величин.

 Ключевые слова: турбина, радиальный зазор, отклонение зазора, неравномерность зазоров, активное управление радиальными зазорами