Выпуски журнала
2022:
Номер 1 (14) 2022:
-
Формирование облика и выбор рациональных проектных параметров двигателей на примере перспективного тяжелого транспортного самолета
Описан выбор рациональных проектных параметров двигателей в составе перспективного транспортного самолета класса Ан-124 на основе системного комплексного подхода с оценкой летно-технических и акустических показателей, а также с учетом и минимизацией технических рисков. Решение задачи осуществлено с помощью разработанного программного комплекса, объединяющего математические модели и компьютерные подпрограммы и обеспечивающего расчет параметров самолета, двигателя, летнотехнических и взлетно-посадочных характеристик с учетом акустических ограничений. Рациональное многокритериальное решение представлено в виде сформированного семейства оптимальных по Парето двигателей, из которых выделено несколько наиболее предпочтительных вариантов. Представлены исследования по снижению риска неполучения заданных характеристик летательного аппарата, – риска, обусловленного степенью неопределенности в задании прогнозируемых показателей совершенства двигателя и самолета. Решена задача так называемой робастной оптимизации, где в качестве критериев были приняты величины целевых показателей для заданного доверительного уровня вероятности.
Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, летно-технические характеристики, акустические характеристики, технические риски, парето-множество, оптимизация
-
Традиционные, гибридные и электрические силовые установки самолетов местных воздушных линий
Оценена эффективность применения гибридных силовых установок разной схемы, электрической силовой установки и традиционных силовых установок в составе пассажирского самолета местных воздушных линий вместимостью до 19 пассажиров. Базовым вариантом для сравнительной оценки является самолет с традиционной СУ на основе двух турбовинтовых двигателей типа H80-200 (GEAviation Czech). Рассмотрены классическая силовая установка на основе двух турбовинтовых двигателей, гибридная силовая установка последовательной схемы на основе турбовального двигателя, гибридная силовая установка параллельной схемы на основе гибридного турбовинтового двигателя (с интегрированной в редуктор обратимой электрической машиной), «частично турбоэлектрическая» силовая установка на основе двух таких двигателей с отключением газогенератора одного из них в полете и полностью электрическая силовая установка. Значения параметров при моделировании классической силовой установки приняты на уровне технологического развития 2020 и 2030 годов, при моделировании гибридных и электрической силовых установок – на уровне 2030 года. В качестве критериев эффективности были использованы такие параметры, как средний километровый расход топлива, энергетическая эффективность и максимальная дальность полета при заданной взлетной массе самолета.
Ключевые слова: самолет местных воздушных линий, гибридная силовая установка, турбовинтовой двигатель, турбовальный двигатель, гибридный турбовинтовой двигатель, электрическая силовая установка
-
Влияние нестационарных неравномерных возмущений температуры торможения на газодинамическую устойчивость течения в многоступенчатом осевом компрессоре одноконтурного ТРД
На газодинамическую устойчивость течения в компрессоре ГТД оказывают влияние не только возмущения полного давления, но и возмущения температуры торможения. Температурные возмущения образуются во внешнем потоке и попадают на вход в компрессор через воздухозаборник двигателя. В данной статье для численного моделирования влияния температурных возмущений на газодинамическую устойчивость используется двухмерная модель двигателя. Рассмотрен одноконтурный ТРД с компрессором, состоящим из каскадов низкого и высокого давления. Изложены результаты параметрического исследования зависимости величины критического подогрева от ширины области с повышенной температурой торможения, от величины приведенных оборотов и от скорости нарастания температурных возмущений. Исследован процесс прохождения и изменения размера области с повышенной температурой по тракту компрессора, сопровождающийся индуцированием возмущений полного давления и окружной компоненты скорости. Рассмотрены физические процессы для каждого случая и определены величины критического подогрева.
Ключевые слова: одноконтурный ТРД, газодинамическая устойчивость, возмущения температуры торможения, возмущения полного давления, трансформация возмущений по тракту двигателя, расчетная модель двигателя
-
Особенности моделирования регуляторов ГТД на цифровых вычислительных машинах
Рассмотрены методы численного расчета математических моделей гидромеханических регуляторов систем автоматического управления газотурбинными двигателями, учитывающие специфические особенности этих устройств и позволяющие обеспечить необходимые точность и скорость при сохранении устойчивости вычислительного процесса. Разработанная достаточно давно, приведенная в статье методика используется в современных программах расчета математических моделей регуляторов.
Ключевые слова: дифференциальные уравнения, математическая модель, автоматическая система управления, гидромеханический регулятор, интегрирование, шаг интегрирования
-
Пневмогидравлическое метательное устройство для разгона крупногабаритных объектов при испытаниях авиационной техники на удар посторонним предметом
Предложен пневмогидравлический способ разгона метаемых снарядов для проведения прочностных испытаний авиационной техники. Спроектировано и изготовлено пневмогидравлическое метательное устройство. Предложена схема обвязки для проведения его испытаний. Приведены расчетные зависимости скорости гидравлической струи от давления вытесняющего воздуха.
Ключевые слова: испытания на удар, прочностные испытания, удар посторонним предметом, метательное устройство
-
Методика изготовления пластинчатого теплообменника для малоразмерного газотурбинного двигателя с регенерацией тепла
Разработана методика изготовления пластинчатых теплообменников для малоразмерных газотурбинных двигателей и установок с регенерацией тепла. Изготовление высокотемпературного теплообменника осуществляется с применением лазерных технологий на маломощном станке с числовым программным управлением. Сформирован перечень технологической оснастки, необходимой для изготовления теплообменника по предлагаемой методике. Проведена апробация методики при создании экспериментального теплообменника для наземной малоразмерной газотурбинной установки с регенерацией тепла. Методика запатентована.
Ключевые слова: малоразмерный газотурбинный двигатель, пластинчатый теплообменник, лазерная Сварка
-
НЦМУ «Сверхзвук» в тематике разработки авиационных двигателей
Представлены цели научных центров мирового уровня и роль ЦИАМ в НЦМУ «Сверхзвук». Отражена актуальность проблемы разработки сверхзвукового пассажирского самолета и обозначен ряд проблем, связанных с его созданием, важнейшими из которых применительно к силовой установке являются высокая топливная экономичность, шум на местности, эмиссия вредных веществ, ресурс двигателя, устойчивая работа в условиях большой неоднородности потока на входе в двигатель. По всем этим направлениям начаты исследования и получены предварительные результаты. Приведены показатели ЦИАМ в лаборатории «Газовая динамика и силовая установка», и отмечена роль лаборатории в консорциуме НЦМУ «Сверхзвук».
Ключевые слова: сверхзвук, научный центр мирового уровня, сверхзвуковой пассажирский самолет
-
Алгоритмическое повышение точности определения характеристики реобразования беспроводного цифрового акселерометра
Рассмотрены особенности определения характеристики преобразования беспроводного цифрового датчика вибрации во всем рабочем диапазоне частот. Показано влияние дискретизации выходного сигнала на точность оценки амплитуды виброускорения в высокочастотной части диапазона по результатам измерений, полученным беспроводным цифровым акселерометром. Для определения фактической характеристики преобразования датчика предложен модифицированный тригонометрический метод обработки результатов измерений синусоидальной вибрации датчиком в натурном эксперименте.
Ключевые слова: беспроводной цифровой акселерометр, характеристика преобразования датчика, рабочий диапазон частот, обработка результатов измерений, погрешность измерений
Номер 2 (15) 2022 :
-
Уникальный турбинист и поэт: 90 лет В.Д. Венедиктову
-
Главному метрологу ЦИАМ им. П.И. Баранова Б.И. Минееву 70 лет
-
Математическое моделирование турбулентных струйных течений с помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения
Приведены результаты исследований струйных течений при дозвуковой и сверхзвуковой скорости истечения струи. Рассмотрено влияние режимных параметров (температуры и перепада давления) на характеристики струи. Расширение дозвуковой струи исследовано в том числе при наличии шевронов и спутного потока. Сверхзвуковые струи рассмотрены в постановках с прямоугольным соплом и осесимметричным биконическим соплом с аэродромом. Численные исследования проведены с помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения.
Ключевые слова: RANS/ILES-метод, турбулентные струйные течения
-
Исследование динамики авиационного двигателя при обрыве лопатки вентилятора
Представлена методика численного моделирования динамики разбалансированного ротора, позволяющая учесть его взаимодействие с корпусом через податливый лопаточный венец и изменение частоты вращения ротора под действием контактных сил и других сил сопротивления. Построена нелинейная динамическая модель авиационного двигателя, включающая все структурные элементы силовой схемы. Выполнен анализ поведения системы роторов и корпусов двигателя при обрыве лопатки вентилятора. Проведена оценка эффективности введения слабого звена в силовую схему для снижения нагрузок при обрыве лопатки и оценка влияния контактов на пиковые значения нагрузок в системе.
Ключевые слова: обрыв лопатки вентилятора, динамика ротора, дисбаланс, слабое звено, контакт ротора с корпусом
-
Проблема шума перспективных ТРДД для дальнемагистральных самолетов
Одной из задач отечественного авиадвигателестроения является разработка и создание конкурентоспособных двигателей в диапазоне тяги 250…450?кН для широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. Представлена сравнительная оценка уровней шума дальнемагистральных самолетов, силовая установка которых состоит из двух ТРДД большой тяги, в одном случае с прямым, в другом – с редукторным приводом вентилятора. Намечены основные направления исследований по созданию новых технологий снижения шума различных источников применительно к перспективным ТРДД.
Ключевые слова: шум самолета, источники шума двигателя, реактивная струя, вентилятор, камера сгорания, турбина, система шумоглушения, звукопоглощающая конструкция, прямой привод вентилятора, редукторный привод вентилятора
-
Соединение керамических деталей и сборочных единиц горячей части ГТД на примере опыта зарубежных двигателестроительных компаний (обзор)
Рассмотрены основные проблемы, связанные с соединением керамических деталей и сборочных единиц (ДСЕ) горячей части ГТД на примере опыта зарубежных двигателестроительных компаний. Освещены возможные причины возникновения напряжений в керамическом материале: различие в значениях температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) металлического и сопряженного с ним керамического элементов конструкции, разное давление на внешней и тыльной сторонах ДСЕ, неравномерность температурного поля на поверхностях ДСЕ и др. Показано, что наиболее часто соединение разнородных материалов осуществляется с помощью гибких металлических элементов, которые позволяют нивелировать различие значений ТКЛР. Дополнительно для устранения явления схватываемости при контакте керамических и металлических ДСЕ рекомендуется применение специальных гибких волокнистых материалов. Широкое применение для креплений типа «керамика – металл» получили специальные зажимы, в которых не возникают термические напряжения при повышенных температурах.
Ключевые слова: соединение, ТКЛР, керамика, ГТД, камера сгорания
-
К оценке среднего уровня комфортной перегрузки высокоскоростного пассажирского самолета
На основании данных авиационной медицины и летно-технических данных проектов высокоскоростных пассажирских самолетов проведена оценка перегрузки при ускорении, обеспечивающей комфортный перелет пассажиров.
Ключевые слова: высокоскоростной пассажирский самолет, сверхзвуковой пассажирский самолет, ускорение, перегрузка, условия комфортного перелета
-
Мировой опыт в исследовании и применении технологического процесса лазерной ударной обработки металлов (обзор)
Описаны физика и классификация технологических процессов лазерной ударной обработки (ЛУО), области применения ЛУО в авиационной промышленности, основные результаты теоретических и экспериментальных исследований ЛУО, выполненных в последние годы, и математические модели ЛУО.
Ключевые слова: лазерная ударная обработка, поверхностное упрочнение, остаточные напряжения, плазма, усталость, повреждение посторонним предметом, математическая модель, нестационарная задача, явный метод интегрирования, неявный метод интегрирования, собственные деформации
-
Новые технологии снижения вредных выбросов и СО2 в продуктах сгорания ГТУ и ГТД путем подмешивания и постепенного перехода к водородному топливу
К использованию водорода в качестве топлива для газотурбинных двигателей растет интерес как к средству снижения выбросов вредных веществ и выработки более «чистой» электроэнергии. Но переход от традиционного топлива к альтернативному должен происходить без ущерба для эффективности сгорания. Адаптация к водородному топливу с решением проблем эксплуатации является основным предметом интереса при разработке камер сгорания газотурбинных двигателей с низким уровнем выбросов вредных веществ. Изменение химических и физических свойств топлива влияет на общую конструкцию системы сгорания, усложняя ее, что требует обширных испытаний. В статье обобщен опыт ЦИАМ по использованию криогенного топлива: водорода и сжиженного природного газа, – а также рассмотрены проблемы работоспособности камеры сгорания, обусловленные химической кинетикой водорода, включая самовоспламенение, нестабильность и проскок пламени.
Ключевые слова: камера сгорания, эмиссия, выбросы вредных веществ, альтернативное топливо, криогенное топливо, водород, сжиженный природный газ, устойчивое горение
Номер 3 (16) 2022 :
-
Олег Николаевич Фаворский (1929…2022)
-
130 лет со дня рождения Петра Ионовича Баранова
-
100 лет со дня рождения Рувима Исаевича Курзинера
-
Развитие воздушно-реактивных двигателей для авиации высоких скоростей полета – синтез достижений различных отраслей науки и техники
На основе анализа достижений термохимии и совершенствования с ее использованием методов создания комбинированных двигателей более совершенных термодинамических циклов, чем традиционно реализуемый в воздушно-реактивном двигателе цикл Брайтона, рассматриваются возможности использования высоких хладоресурса и работоспособности эндотермических топлив подобно использованию соответствующих свойств криогенных топлив. Полученные результаты должны способствовать увеличению скорости летательных аппаратов с авиационными двигателями на углеводородном топливе.
Ключевые слова: воздушно-реактивный двигатель, комбинированный двигатель, эндотермическое топливо, криогенное топливо, хладоресурс топлива, работа цикла
-
Исследование параметров и характеристик комбинированной силовой установки параллельной схемы перспективного высокоскоростного пассажирского самолета
Представлено исследование рабочего процесса в комбинированной силовой установке (КСУ) параллельной схемы на базе турбореактивного двухконтурного двигателя в классе взлетной тяги 1800 кгс и прямоточного воздушно-реактивного двигателя с дозвуковыми скоростями горения в составе высокоскоростного пассажирского самолета. Анализ выполнен с помощью разработанной комплексной математической модели, объединяющей в себе математические модели воздухозаборника, газотурбинного и прямоточного контуров и системы перепуска избыточного воздуха. Параметры и характеристики рассчитаны по траектории набора высоты, соответствующей скоростному напору 60 кПа. Рассмотрены вопросы работы КСУ на различных режимах и согласования работы элементов силовой установки. Уделено внимание проблеме влияния диссоциации и рекомбинации продуктов сгорания на протекание рабочего процесса в КСУ.
Ключевые слова: комбинированная силовая установка, воздухозаборник, газотурбинный контур, прямоточный контур, совместный режим работы
-
Вырождение интенсивности турбулентности потока при различных числах Re
Приведены результаты измерения интенсивности турбулентности потока в аэродинамической трубе стенда ЦИАМ при разных значениях числа Рейнольдса (при полном давлении в аэродинамической трубе p*0 = 0,2…0,8 бар и приведенной скорости потока l = 0,1…0,5). Измерения выполнены при помощи термоанемометра. Показано, что скорость вырождения турбулентности зависит от Re. Показано также, что скорость вырождения турбулентности, определяемая степенным законом «-5/7», не является универсальной характеристикой турбулентности.
Ключевые слова: турбулентность, интенсивность турбулентности, вырождение турбулентности, число Рейнольдса, термоанемометр
-
Исследования двигателей силовой установки самолета-разгонщика перспективной многоразовой двухступенчатой авиационно-космической системы
Исследования 1980-х годов показали, что для реализации программ освоения ближнего космоса и развития дальнейших программ освоения космического пространства необходимо переходить к созданию и вводу в эксплуатацию многоразовых космических транспортных систем. Исследования, проведенные в России в 1990-е годы, показали, что среди систем горизонтального старта и посадки наиболее рациональны двухступенчатые авиационно-космические системы. Для создания таких систем вывода полезного груза на околоземные орбиты проблема разработки силовой установки самолета-разгонщика является одной из основных. В статье описан опыт исследований 1990-х – начала 2000-х годов, направленных на формирование технического облика комбинированных силовых установок для самолета-разгонщика перспективной авиационно-космической системы. Также описаны исследования, посвященные применению эндотермического углеводородного топлива в двигателях таких силовых установок; рассмотрены проблемы охлаждения, хладоресурса и коксоотложения.
Ключевые слова: комбинированная силовая установка, авиационно-космическая система, газотурбинный двигатель, воздушно-реактивный двигатель, двухконтурный турбореактивный двигатель, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, эндотермическое топливо, хладоресурс, коксоотложение
-
Об особенностях керосино-водородной камеры сгорания гибридного газотурбинного двигателя
Одним из способов, помогающих снизить эмиссию газотурбинных двигателей, является применение водорода, и в частности его применение в гибридных ГТД. В рассматриваемом случае гибридный ГТД – это двигатель, имеющий на одном валу не только турбину низкого давления, но и электродвигатель, увеличивающий тягу двигателя за счет вентилятора. В статье проанализирован опыт ЦИАМ по созданию водородной камеры сгорания для двухконтурного турбореактивного двигателя НК-88 и элементы конструктивных схем современных камер сгорания с позиции малой эмиссии. Рассмотрена камера сгорания гибридного ГТД, дана оценка эмиссии NOx при ее работе как на керосине, так и на водороде. Показана схема двухтопливной камеры сгорания, предложенная в ЦИАМ.
Ключевые слова: гибридный газотурбинный двигатель, гибридный ГТД, камера сгорания, альтернативное топливо, водород, система подачи топлива, эмиссия NOx, двухтопливная камера сгорания
-
Развитию авиационного двигателестроения может способствовать создание высокоэффективных энергоустановок малой мощности
Статья посвящена острой проблеме нехватки современных отечественных авиационных двигателей. Показано, что быстрое развитие авиадвигателестроения можно осуществить на основе малоразмерных ГТД (МГТД). Такое развитие может быть обеспечено созданием на базе единого газогенератора МГТД для летательных аппаратов разного назначения, а также путем конверсии – создания газотурбинных установок на основе существующих авиационных МГТД, что будет способствовать и развитию российской энергетики. Показано, что задача вполне осуществима в ближайшее время.
Ключевые слова: малоразмерный ГТД, авиационный ГТД, единый газогенератор, семейство ГТД, летательный аппарат, энергетическая установка, газотурбинная установка, конверсия
-
Аналитический обзор современных тенденций в зарубежных разработках высокоскоростных летательных аппаратов
Представлен обзор публикаций о зарубежных исследованиях, посвященных разработке технологий создания высокоскоростных летательных аппаратов. Проанализированы приоритетные направления развития технологий и сведения о создаваемых объектах. Показано, что большое внимание за рубежом уделяют фундаментальным исследованиям в области газовой динамики (внешнего обтекания и внутреннего течения газов), горения топлива в сверхзвуковом потоке, создания новых высокотемпературных материалов и покрытий. По мнению ведущих зарубежных специалистов, актуальным и технически реализуемым в ближней перспективе направлением развития является создание высокоскоростных летательных аппаратов с комбинированной силовой установкой. Проанализированы проекты носителей высокоскоростных летательных аппаратов, а также данные о введенных в эксплуатацию новых стендах для наземных аэродинамических продувок и испытаний двигателей.
Ключевые слова: высокоскоростной летательный аппарат, фундаментальные исследования, комбинированная силовая установка, испытательный стенд, аналитический обзор
-
Обзор исследований и разработок по газотурбинным энергетическим установкам на водородном топливе
В статье приведен обзор реализованных проектов газотурбинных двигателей на водородном топливе, использующихся в энергетических газотурбинных установках (ГТУ). Актуальность применения водорода в качестве топлива обусловлена ограниченностью углеводородных источников энергии, негативным влиянием традиционных топлив на окружающую среду, недостаточной эффективностью «зеленой» энергетики. Все крупные производители ГТУ в той или иной степени занимаются разработкой новых установок на водородсодержащем топливе или переводом на него существующих. По публикациям проанализирован опыт компаний, успешно реализовавших проекты ГТУ на водородсодержащем топливе, а также их планы по развитию данного направления. Рассмотрены основные инженерные задачи, решаемые производителями ГТУ для их использования с водородным топливом.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, газотурбинная установка, энергетическая установка, водород, водородное топливо, экологически чистое производство энергии
2021:
Номер 1(10) 2021:
-
Уважаемые Читатели!
-
Цифровой двойник установки для испытаний центробежного компрессора малоразмерного ГТД
Разработан цифровой двойник установки для испытаний центробежного компрессора малоразмерного газотурбинного двигателя для определения изменения величины зазоров в газодинамическом тракте компрессора по расчетному полетному циклу. Номинальные монтажные зазоры определены по результатам аэродинамического проектирования компрессора. Кинетика зазоров по расчетному полетному циклу исследована с помощью разработанной математической модели установки, включающей в себя теплогидравлическую и термомеханическую модели. С использованием теплогидравлической модели выполнен сопряженный расчет воздушной системы и температурного состояния испытательной установки. Термомеханическая модель применена для определения деформаций и взаимных перемещений деталей ротора и статора испытательной установки под действием осесимметричных и неосесимметричных нагрузок, включая нестационарное температурное состояние. Выполнен анализ кинетики зазоров, и разработаны рекомендации для обеспечения требуемой кинетики зазоров в компрессоре на всех режимах полетного цикла.
Ключевые слова: цифровой двойник, теплогидравлическая модель, термомеханическая модель, кинетика зазоров в газотурбинном двигателе, центробежный компрессор
-
Экспериментальное исследование воздействия надроторных устройств щелевого типа для улучшения аэродинамических и акустических характеристик перспективных вентиляторов
Целью работы являлась оптимизация конфигурации надроторного устройства (НРУ) для одновременного повышения КПД, газодинамической устойчивости вентилятора и использования НРУ в качестве глушителя шума реактивного типа. Спроектированы и экспериментально исследованы три варианта НРУ щелевого типа применительно к модели однорядного вентилятора С179-2 для двухконтурного двигателя. В аэродинамических и акустических испытаниях исследовано влияние количества рядов НРУ, геометрии щелей, их взаимного расположения и высоты кольцевой полости НРУ на основные характеристики модели вентилятора С179-2. Все исследованные НРУ существенно (на 8…16%) повышают запас газодинамической устойчивости вентилятора на средних и высоких режимах, определяемых приведенной частотой вращения (75…100%), повышение КПД составило 1…2%. Анализ узкополосных спектров шума и диаграмм направленности показал, что применение НРУ данного типа существенно улучшает акустические характеристики вентилятора. Суммарно по трем сертификационным режимам снижение звуковой мощности модели вентилятора С179-2 составило 3 дБ.
Ключевые слова: надроторное устройство, акустические характеристики, снижение уровня шума, аэродинамические характеристики, коэффициент полезного действия, газодинамическая устойчивость, перспективный вентилятор, вентилятор двухконтурного двигателя, турбореактивный двухконтурный двигатель
-
Численное моделирование горения метановоздушной смеси при умеренных числах Рейнольдса
В работе представлены результаты прямого численного моделирования (3D) турбулентного горения предварительно перемешанной метановоздушной смеси в модельных условиях при умеренных значениях числа Рейнольдса, Ret ~ 150, и числе Карловица Ka ~ 5, проведено сравнение полученных результатов по значениям турбулентной скорости пламени с одномерными расчетами по представленной в работе математической модели, а также с результатами известных эмпирических формул-обобщений и отдельных экспериментов. Рассматриваемые в работе условия соответствуют режимам горения с локализацией основных реакций окисления в тонкой области и близки к реализуемым в модельных камерах сгорания, работающих на предварительно перемешанной смеси. Для описания химических превращений в работе использовался известный расширенный кинетический механизм окисления метана, содержащий 19 компонентов и 83 реакции. На основе результатов прямого численного моделирования выявлена и проанализирована структура фронта пламени, его толщина, форма и локальная кривизна.
Ключевые слова: прямое численное моделирование, турбулентное горение, турбулентная скорость пламени, метановоздушная смесь
-
Вариант модели Уокера для построения кривой малоцикловой усталости с асимметрией жесткого цикла нагружения
Предложен вариант модели Уокера для построения кривой малоцикловой усталости с асимметрией жесткого нагружения. Модель представляет собой функцию, зависящую от размаха деформаций цикла и коэффициента асимметрии по деформациям, контролируемых при испытании стандартных цилиндрических образцов на малоцикловую усталость. Выполнена оценка качества модели на основе обработки результатов испытаний образцов из титанового сплава Ti-6Al-4V ELI и никелевого сплава ЭИ698-ВД при жестком нагружении. Предложенная модель сопоставлена с моделью Уокера, учитывающей асимметрию мягкого нагружения.
Ключевые слова: кривая малоцикловой усталости, модель Уокера, асимметрия жесткого нагружения
-
Анализ методов и характеристик систем регулирования ГТУ с малоэмиссионными камерами сгорания
Рассмотрены уровни и диапазоны эмиссионных характеристик малоэмиссионных камер сгорания (МЭКС) газотурбинных установок (ГТУ), реализующих технологию сжигания бедных, предварительно перемешанных топливовоздушных смесей. Проведен анализ конструктивных характеристик МЭКС и применяемых ведущими фирмами мира систем регулирования и поддержания заданных эмиссионных характеристик во всем диапазоне условий работы ГТУ. Представлены результаты расчетных исследований влияния различных методов регулирования на характеристики ГТУ с МЭКС. Даны рекомендации применения методов регулирования в зависимости от схем организации низкоэмиссионного процесса в ГТУ.
Ключевые слова: газотурбинная установка, малоэмиссионная камера сгорания, однозонная камера сгорания, система регулирования, методы регулирования, эмиссионные характеристики, эмиссия оксидов
азота, эмиссия оксида углерода, коэффициент полезного действия -
Обзор работ в США и Европе по созданию авиационных комплексов нового поколения и двигателей для их силовых установок
Рассмотрено текущее состояние фронтовой авиации и основные направления работ в США и Европе
по созданию авиационных комплексов шестого поколения и двигателей для их силовых установок.
Показано, что авиационные комплексы шестого поколения, с большой вероятностью, будут включать пилотируемые и беспилотные летательные аппараты различного назначения, объединенные в сетевую боевую группу (платформу), состав которой может меняться в зависимости от поставленной задачи. Эта группа будет способна, используя защищенное информационное пространство, осуществлять взаимодействие с другими воздушными, морскими и наземными платформами военного назначения. Координация действий и управление отдельными летательными аппаратами, входящими в состав сетевой боевой группы, будут осуществляться с командного пункта – пилотируемого или беспилотного истребителя шестого поколения, обладающего очень низким уровнем заметности и возможностью применения новых видов оружия, включая гиперзвуковое. В силовой установке перспективного истребителя будет применяться адаптивный двигатель, обеспечивающий ему оптимальные характеристики в различных условиях полета.Ключевые слова: авиационный комплекс, авиационный двигатель, истребитель шестого поколения,
фронтовая авиация, критические технологии, силовая установка, беспилотный летательный аппарат -
Определение аэродинамической силы в закрытом боксе стенда для испытаний ТРДД с большой степенью двухконтурности
Рассмотрена методика сравнительных испытаний двигателя-эталона на открытом аттестованном стенде и в закрытом боксе испытательного стенда для определения аэродинамической силы в боксе как поправки к силе от тяги турбореактивного двухконтурного двигателя с большой степенью двухконтурности.
Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, большая степень двухконтурности, стендовые испытания, испытательный стенд, открытый стенд, закрытый стенд, испытательный бокс, сравнительные испытания, методика испытаний, аэродинамическая аттестация, аттестация испытательного
бокса, двигатель-эталон, сила тяги двигателя, поправка на внешнюю аэродинамическую силу, погрешность
Номер 2(11) 2021:
-
Ланшин Александр Игоревич (к 70-летнему юбилею)
-
Борису Федоровичу Шорру – 95 лет!
-
Активное подавление шума в модели входного канала вентилятора ТРДД
Исследованы вопросы активного подавления акустического излучения вентилятора применительно к проблеме снижения шума авиационных двигателей. Приведены результаты экспериментального исследования гашения квазимонохроматического излучения во входном канале модели вентилятора авиационного двигателя. Получено, что в диапазоне частот 400…1600 Гц уровни излучения квазимонохроматических акустических сигналов в переднюю полусферу подавляются на 14…21 дБ.
Ключевые слова: активное гашение шума, активное подавление звука, компенсация акустических колебаний, шум вентилятора ТРДД, звук в цилиндрических трубах, акустическая мода
-
Оценка влияния перепуска воздуха по длине камеры дожигания на эффективность рабочего процесса в модельной установке с энергоемкими конденсированными материалами
Процесс двухзонного горения является одним из эффективных способов организации дожигания продуктов газогенерации, содержащих большое количество конденсированной фазы. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния нескольких вариантов перераспределения подвода воздуха в камеру дожигания модельной установки на коэффициент полноты сгорания. Показана область режимов работы камеры дожигания модельной установки, в которой указанные способы показали хорошую эффективность.
Ключевые слова: модельная камера дожигания, распределенный подвод воздуха, коэффициент полноты сгорания, энергоемкий конденсированный материал
-
Математическое моделирование образования дефектов в деталях, полученных методом диффузионной сварки
Выполнен обзор подходов к математическому моделированию закрытия пор при диффузионной сварке. На основе модели Гармонга и Пейтона проведено моделирование кинетики закрытия пор для различных параметров технологического процесса и качества обработки заготовки. Выполнено конечно-элементное моделирование закрытия поры с использованием модели сверхпластичности материала. Приведены расчетные усталостные диаграммы для цепочек пор радиальной и поперечной ориентации, которые могут возникнуть в сварных швах полой лопатки.
Ключевые слова: диффузионная сварка, сверхпластичность, математическое моделирование, закрытие пор
-
Методика выбора радиального зазора межвального подшипника для устранения дефекта типа «проскальзывание»
Выбор величины радиального зазора, при котором подшипник может работать без дефектов, зависит от частоты вращения колец, их температуры и нагрузок, действующих на подшипник. Правильный выбор радиального зазора особенно важен для межвальных подшипников, в которых вращаются и внутреннее, и наружное кольца. В статье рассмотрено изменение радиального зазора межвального подшипника для трех разных условий применения: при более быстром вращении наружного кольца, при более быстром вращении внутреннего кольца и при неподвижном наружном кольце. Показано, что в зависимости от условий работы радиальный зазор в каждом случае должен быть выбран разным. Рассмотрено распределение нагрузки по телам качения в зависимости от величины радиального зазора при разных радиальных нагрузках. На основании анализа сформирована методика выбора начального радиального зазора в межвальном подшипнике с учетом условий его эксплуатации с целью устранения дефекта типа «проскальзывание».
Ключевые слова: подшипник, межвальный подшипник, радиальный зазор, проскальзывание
-
Инженерная методика оценки коэффициента восстановления полного давления в канале в условиях дозвукового течения
Рассмотрен приближенный подход к определению коэффициента восстановления полного давления при дозвуковом течении газа в канале с учетом изменения параметров потока на входе
Ключевые слова: гидравлические потери в канале, расчет гидравлических потерь, коэффициент восстановления полного давления
-
Перспективные уплотнения для газотурбинных двигателей
Обобщена информация о конструкциях и условиях работы перспективных радиальных газовых уплотнений для газотурбинных двигателей. Особенностью новых уплотнений является перекрытие зазора упругими элементами, которые могут либо скользить по поверхности ротора, либо балансировать на газовой пленке над ним. Для каждого типа уплотнений указаны основные преимущества, недостатки и уровень готовности технологии. Изложены подходы к построению математических моделей для расчета перспективных плавающих уплотнений.
Ключевые слова: щеточное уплотнение, пальчиковое уплотнение, пластинчатое уплотнение, лепестковое
уплотнение, уплотнение на газовой пленке, радиальный зазор, утечки газа, математическое моделирование -
Уточнение модели колебательной неравновесностис использованием однотраекторных молекулярнодинамических расчетов применительно к воспламенению синтез-газа за ударной волной
С использованием термически неравновесной модели проведено исследование процессов воспламенения и горения синтез-газа в воздухе за ударной волной. Рассмотрено влияние коэффициента использования колебательной энергии в химических реакциях на факторы неравновесности реакций и время задержки воспламенения. Проведен анализ чувствительности, и выявлены ключевые реакции, для которых посредством однотраекторных молекулярно-динамических расчетов в рамках теории функционала электронной плотности определено энерговыделение в колебательные степени свободы продуктов обратной реакции. Это позволило уточнить параметры модели колебательной неравновесности, в частности коэффициент использования колебательной энергии. Показано, что уточнение данного параметра может привести к изменению рассчитанного времени задержки воспламенения синтез-газа за ударной волной до 7%.
Ключевые слова: синтез-газ, воспламенение, термическая неравновесность, колебательная энергия, молекулярная динамика, квантовая химия
Номер 3(12) 2021:
-
К юбилею Валентина Ивановича Солонина
-
Особенности построения и выбора характеристик электроприводных систем смазки ГТДРассмотрены принципы построения и выбора характеристик электроприводных систем смазки газотурбинных двигателей. Исследовано влияние двухфазности рабочей среды на необходимую гидравлическую мощность насосов системы. Предложен подход к построению динамической математической модели электроприводной системы смазки, учитывающей двухфазность рабочей среды.
Ключевые слова: «электрический» ГТД, система автоматического управления, система смазки, электрический привод, двухфазность рабочей среды -
Аэродинамическое проектирование осевого компрессораРассмотрены основные параметры осевого многоступенчатого компрессора, их связь и диапазон изменения применительно к аэродинамическому проектированию. Исследование построено на сравнении двух проектов восьмиступенчатого компрессора, спроектированного на степень повышения давления 16,5. Применены следующие подходы к проектированию: умеренный подвод работы, контролируемая степень реактивности, гомогенные ступени, нечувствительность к величине радиального зазора, вариативность закона регулирования направляющих аппаратов
Ключевые слова: многоступенчатый осевой компрессор, степень повышения давления, адиабатический КПД, степень реактивности ступени -
Термомеханическая модель конструктивно-силовой схемы газотурбинного двигателяРассмотрены ключевые вопросы создания термомеханической модели конструктивно-силовой схемы
газотурбинного двигателя как элемента его электронного макета. Изложены основные положения, структурные взаимосвязи и уровни детализации разработанной модели. Приведен пример использования модели для определения радиальных зазоров в компрессоре высокого давления двухконтурного двигателя с учетом неосесимметричной деформации силовой схемы и узла подвески под действием нагрузок полетного цикла.
Ключевые слова: термомеханическая модель, цифровой двойник, математическое моделирование, газотурбинный двигатель, радиальный зазор -
Проектирование компрессора высокого давления ГТУ-32 на основе сквозного 3D- расчета вязкого течения в КВДНа базе компрессора высокого давления (КВД) газотурбинной установки мощностью 25 МВт спроектирован КВД для газотурбинной установки мощностью 32 МВт. По сравнению с прототипом расход воздуха КВД увеличен на 15 кг/с, степень повышения полного давления – на 0,3, а коэффициент полезного действия – на 2%.
Ключевые слова: газотурбинная установка, компрессор высокого давления, диффузорность, степень повышения полного давления, коэффициент полезного действия -
Оценка эмиссии вредных веществ двигателей сверхзвуковых самолетовПредставлены результаты расчетно-аналитической оценки эмиссии вредных веществ (окислов азота (NOx), окиси углерода (СО), несгоревших углеводородов (НС), нелетучих твердых частиц (нлТЧ) и дыма (SN)) двух турбореактивных двухконтурных двигателей, рассматриваемых в качестве перспективных двигателей для сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) нового поколения. Эмиссия NOx за сверхзвуковой взлетно-посадочный цикл и на режиме крейсерского полета с числом Маха Мп = 1,8 для первого двигателя рассчитана по его внутренним параметрам. Проведена оценка возможности использования в таких расчетах данных о режимах работы двигателей СПС в стандартном дозвуковом взлетно-посадочном цикле. Для второго двигателя, который предлагают реализовать на базе газогенератора двигателя СFM56-7B, проведен анализ эмиссии СО, НС и частично нлТЧ и дыма на основе базы данных ИКАО по эмиссии двигателей. Оценки сопоставлены с существующими нормами ИКАО для СПС.
Ключевые слова: стандарты ИКАО, сверхзвуковой пассажирский самолет, эмиссия, индекс эмиссии,
параметр эмиссии, камера сгорания -
Измерение турбулентности при помощи высокочастотного зонда давленияОписан один из возможных методов использования высокочастотного зонда давления для измерения параметров турбулентности потока. Приведены рекомендации по калибровке зонда, связанные с ограничением применимости метода по числу Рейнольдса (Re) потока и доверительному частотному диапазону реализации пульсаций скорости по числу Струхаля для зонда этого типа. Сопоставлены результаты измерения турбулентных параметров потока с помощью высокочастотного зонда давления и термоанемометра при разных значениях числа Рейнольдса в диапазоне Re = (1…6)×104 (число Re определено для характерного размера 10 мм).
Ключевые слова: высокочастотный зонд давления, термоанемометр, турбулентность, число Рейнольдса, число Струхаля -
Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям ICAM 2020
-
ЦИАМ на МАКС-2021: мировая премьера электролета на сверхпроводниках и векторы развития двигателестроения
Номер 4(13) 2021:
-
Экспериментальные исследования беспроводных пассивных датчиков вибродеформации на основе резонаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с оптимизированным опрашивающим сигналом
Экспериментально подтверждена возможность измерения быстропеременных деформаций вибрирующего образца с использованием беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Проведено сравнение результатов измерения вибродеформации беспроводным датчиком на ПАВ и проводным датчиком на основе тензорезистора. Испытан активный датчик, в котором резонатор на ПАВ задает частоту автогенератора, и пассивный датчик, не содержащий активных электронных компонентов и элементов питания (в составе датчика, размещенного непосредственно на объекте).
Эксперименты произведены как с неподвижными датчиками, так и с беспроводными датчиками, размещенными на вращающихся объектах. Определены параметры опрашивающего сигнала, наиболее подходящие для функционирования пассивного датчика вибродеформации, и проведены испытания датчиков с их опросом оптимизированным сигналом. Испытанные датчики на ПАВ перспективны в применении при испытаниях авиадвигателей
Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, пассивный датчик, датчик вибродеформации
-
Оценка влияния полетных перегрузок при акробатическом пилотаже на работоспособность опор коленчатого вала авиационного поршневого двигателя
Представлены расчетные схемы и методы оценки работоспособности кривошипно-шатунного механизма V-образного бензинового авиационного поршневого двигателя мощностью 500 л.с. в условиях воздействия полетных перегрузок и гироскопического момента. На примере результатов расчета показано, что влияние перегрузок на работоспособность механизма несущественно.
Ключевые слова: авиационный поршневой двигатель, масляный слой, подшипник скольжения, перегрузка, гироскопический момент
-
Разработка комплектов образцов и моделей для определения параметров выявляемости вихретоковым контролем дефектов при выполнении работ по установлению и увеличению ресурса основных деталей ГТД
При выполнении работ по установлению и увеличению ресурса основных деталей ГТД требуется иметь данные о параметрах проводимого неразрушающего контроля, его возможностях обнаруживать дефекты. Размеры обнаруживаемых неразрушающим контролем дефектов в зонах деталей, для которых проводится расчет ресурса и определение периодичности осмотров (инспекций), определяют по результатам испытаний и исследований образцов, моделей и деталей с дефектами. В статье рассмотрены конструктивные и технологические особенности изготовления комплектов образцов и моделей для определения параметров выявляемости дефектов (трещин) в основных деталях ГТД вихретоковым методом контроля.
Ключевые слова: вихретоковый контроль, выявляемость дефектов, образцы, модели, основные детали ГТД
-
Влияние температурных деформаций на зазор в уплотнении турбины турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя
Уплотнения – один из основных элементов конструкции турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя, влияющих на его работоспособность и экономичность. Влияние температурных деформаций на зазор в уплотнении турбины определяется циклограммой работы двигателя и применяемыми конструкционными материалами. Изменение теплового состояния конструкции приводит к существенным температурным деформациям конструкции и, как следствие, к изменению характеристик уплотнения и параметров турбины. В статье приведены результаты расчетных исследований, показывающие, что температурные деформации оказывают существенное влияние на зазор в бесконтактном уплотнении турбины турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя. Установлено, что при анализе влияния термических деформаций необходимо учитывать скорость изменения теплового состояния элементов уплотнения, разность температур между ними при изменении режима работы.
Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, турбонасосный агрегат, турбина, уплотнение, температурная деформация, зазор
-
Оценка возможности применения одномерных численных расчетных методов для моделирования радиальных перемещений деталей ротора ГТД в составе математической модели системы активного управления радиальными зазорами
Поставлена задача создания нетребовательных к вычислительным ресурсам одномерных методов расчета теплового состояния и радиальных перемещений деталей ротора ГТД для их применения в динамических САУРЗ, основанных на математическом моделировании. Разработаны одномерные модели теплового состояния и радиальных перемещений диска и лопатки турбины ГТД. Проведено сравнение результатов моделирования теплового состояния и радиальных перемещений дисков и лопаток турбины низкого давления наземной ГТУ и турбины высокого давления авиадвигателя с результатами, полученными с помощью верифицированных по экспериментальным данным методик. Проведена оценка возможности применения разработанных программ в модели САУРЗ, интегрированной в САУ ГТД. Время расчета нестационарных процессов и занимаемая программами вычислительная память говорят о возможности их применения для моделирования теплового состояния и радиальных перемещений в режиме реального времени.
Ключевые слова: тепловое состояние, радиальные перемещения, радиальный зазор, одномерные модели, < система активного управления радиальными зазорами, ротор турбины
-
Роботизированная адаптивная размерная полировка компрессорных и турбинных лопаток
Проведен анализ технологических методов и типов оборудования для автоматизированной адаптивной размерной полировки поверхностей лопаток газотурбинных двигателей. Сформулированы свойства ячеек роботизированной полировки, требования к ним и дан анализ их измерительных систем. Рассмотрена модель и алгоритмы операций автоматизированной, программно управляемой адаптивной размерной полировки. Приведены практические результаты – качество шлифования поверхности лопаток: шероховатость, точность профиля. Даны рекомендации по оптимизации технологических процессов.
Ключевые слова: лопатка газотурбинного двигателя, механическая обработка, полировка, шлифование, технологические процессы, адаптивное управление, роботизация
-
Обзор работ за рубежом по применению альтернативных видов топлива в авиации
Проведен анализ работ за рубежом по применению альтернативных видов топлива с целью достижения к 2050 году углеродно-нейтрального влияния авиации на климат. Дана оценка количества вырабатываемой электроэнергии от возобновляемых источников, необходимого для перевода авиации на альтернативные виды топлива. Представлено сравнение пассажирских самолетов на синтетическом топливе и водороде. Показано, что применение синтетического топлива и водорода, полученных по углеродно-нейтральным технологиям, позволяет за жизненный цикл топлива уменьшить эмиссию CO2 на 100%. Однако к 2050 году невозможно добиться углеродно-нейтрального влияния авиации на климат даже при переводе всего парка пассажирских самолетов на водород. В настоящее время не существует другой техно логии, технически осуществимой с точки зрения затрат средств и ресурсов, которая могла бы гарантировать такое влияние авиации на климат.
Ключевые слова: авиация, альтернативное топливо, водород, водородные баки, возобновляемый источник энергии, газотурбинный двигатель, окружающая среда, климат, силовая установка, стоимость владения, топливные элементы, цепочка поставки
-
Математическое моделирование процессов нарушения устойчивости течения в ГТД
Приведено описание математической модели ГТД, предназначенной для расчета процессов, связанных с нарушением устойчивости течения в неравномерном поле давления и температуры. Применение разработанных алгоритмов на практике дает не только количественные характеристики устойчивости, но и предоставляет теоретическую основу для выработки мероприятий по обеспечению устойчивости или работоспособности двигателя в составе силовой установки летательного аппарата. Приведены примеры исследования эффективности адаптивной системы управления ГТД под воздействием неоднородности полного давления. Рассмотрены некоторые особенности нарушения устойчивости течения в силовой установке при воздействии температурных возмущений во внешнем потоке. В математической модели ГТД рассмотрена эффективность применения защиты двигателя от помпажа.
Ключевые слова: математическое моделирование, нестационарные газодинамические процессы, момент инерции ступеней, компрессор, турбина, внешнее возмущение
-
Патриарх авиационного двигателестроения
2020:
Номер 1 (6) 2020:
-
Перспективы развития авиационного поршневого двигателестроения в РоссииПредставлен облик перспективного авиационного поршневого двигателя. Рассмотрено текущее состояние авиационного поршневого двигателестроения в России, указаны основные проблемы и причины отставания в создании конкурентоспособных двигателей для малой авиации. Определены направления возможного развития отрасли.
Ключевые слова: авиационный поршневой двигатель, двигатель внутреннего сгорания, дизельный двигатель, конверсия.
-
Расчетно-экспериментальный анализ рабочего процесса поршневого двигателя, адаптированного к авиационному применениюРассмотрены особенности рабочего процесса поршневого двигателя, адаптированного для применения в авиации, и исследованы различные варианты авиационного исполнения такого двигателя как с турбонаддувом, так и с приводным нагнетателем. На основе разработанных математических моделей определены основные параметры работы двигателя на уровне земли. Результаты расчетов подтверждены при испытаниях на тормозном и винтовом стендах. Определены граничные условия, необходимые для дальнейшей оценки работоспособности и ресурса двигателя в условиях полетного цикла.
Ключевые слова: поршневой двигатель, авиационный двигатель, рабочий процесс, математическое моделирование.
-
Перспективы применения турбокомпаундных авиационных поршневых двигателейПоказано, что экономичность авиационных поршневых двигателей может быть повышена за счет использования турбины, приводимой от потока выхлопных газов. Результаты моделирования работы двух турбокомпаундных двигателей подтвердили значительный прирост мощности и снижение удельного эффективного расхода топлива. На базе проведенных исследований разработана концепция создания семейства перспективных авиационных поршневых турбокомпаундных двигателей.
Ключевые слова: турбокомпаунд, авиационный поршневой двигатель, дизельный двигатель, бензиновый двигатель, четырехтактный двигатель.
-
Стендовые испытания по забросу птиц на невращающуюся лопатку вентилятораПриведены результаты стендовых испытаний по забросу птиц в сектор вентилятора авиационного двигателя, состоящий из трех невращающихся рабочих лопаток. Испытания проведены на модифицированной баллистической установке ЦИАМ. Крупная птица массой ~ 2,8 кг и две птицы массой по ~ 1,4 кг, имитирующие половинки разрезанной лопатками крупной птицы, выстреливались по разным сечениям пера лопатки с помощью пневматической пушки со скоростью до 270 м/с при углах атаки, соответствующих условиям вращения. Испытания выявили условия и места наиболее вероятного возникновения повышенных деформаций и разрушений лопаток вентилятора при столкновении с крупной птицей.
Ключевые слова: лопатка вентилятора, птицестойкость, пневмопушка, стендовые испытания. -
Исследование влияния уплотнений на колебания высокооборотного ротораПриведены результаты расчетного исследования влияния параметров уплотнений проточной части на динамические характеристики роторов высокооборотных турбомашин. Показано, что факторами, способствующими снижению амплитуды колебаний ротора при прохождении резонанса, являются: повышение плотности рабочего тела, повышение перепада давления на уплотнении, уменьшение радиального уплотнительного зазора, увеличение осевой длины уплотнения. Эти же факторы ведут к разнонаправленному изменению величины критической частоты вращения ротора по сравнению с критической частотой вращения, определенной без учета уплотнений.
Ключевые слова: уплотнение, ротор, колебания, критическая частота вращения, радиальный зазор, перепад давления.
-
Численное моделирование работы плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разрядаНа основе сдвигово-диффузионной аппроксимации уравнений гидродинамического метода описания плазмы в многокомпонентном двухтемпературном приближении построена и программно реализована математическая модель взаимодействия плазменного актуатора, использующего диэлектрический барьерный разряд, с окружающим воздухом. Показано, что основным фактором, влияющим на распределение зарядов является электронная температура. Получены характеристики Дебаевского слоя вблизи электродов. На основе распределения объемной плотности зарядов и ионов проанализированы форма и расположение «активного» объема, в котором осуществляется генерация объемной силы.
Ключевые слова: диэлектрический барьерный разряд, ионизация воздуха, сдвигово-дифффузионное приближение, схема переменных направлений, плазменный актуатор.
-
Снижение вибронапряженности авиационных зубчатых передачНа основе разработанных динамических моделей цилиндрических и конических зубчатых передач выполнено расчетное исследование влияния основных источников возбуждения колебаний в зубчатых передачах на динамические нагрузки в трансмиссии. Выявлены особенности возбуждения крутильных и изгибных колебаний в высоконагруженных передачах. Сформированы рекомендации по снижению динамических нагрузок в зацеплении с помощью выбора оптимальных параметров профильной модификации для цилиндрических зубчатых передач и выбора конструкции демпфера сухого трения и оптимальной величины силы поджатия для конических зубчатых колес.
Ключевые слова: зубчатое колесо, динамическая модель, вибрация, демпфер сухого трения.
-
Измерение радиального зазора в компрессорных машинах волоконно-оптическим методомПредставлено описание системы измерения радиального зазора в турбокомпрессорных машинах с использованием оптоволоконных пар. Система построена на базе промышленного микроконтроллера STM32F4. Подробно рассмотрены структура и функционал ключевого элемента системы – регистрации измеренных параметров в центральном хранилище на базе СУБД MS SQL SERVER EXPRESS.
Указаны основные результаты испытаний системы на стендах ЦИАМ.
Ключевые слова: радиальный зазор, турбокомпрессор, оптоволоконная пара, клиент-серверные технологии, SQL, временная синхронизация.
-
Тенденции применения лепестковых газовых подшипников в опорах ГТУ и ГТД (обзор)Представлен обзор преимуществ и недостатков, а также возможностей применения лепестковых газовых подшипников в опорах роторов ГТД и ГТУ. Представлена история развития конструкций газовых подшипников, в том числе варианты гибридизации газового подвеса за счет применения наддува и/или электромагнитных сил для снижения износа при пуске-останове и увеличения грузоподъемности на рабочих режимах. Рассмотрены возможности масштабирования лепестковых газовых подшипников для роторов различной размерности. Представлен обзор работ ЦИАМ, посвященных расчетно-экспериментальному анализу использования лепестковых газовых подшипников в опорах существующих и проектируемых ГТД и ГТУ.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, лепестковый газовый подшипник, «сухой» двигатель, газостатический подшипник, газодинамический подшипник.
Номер 2 (7) 2020:
-
Оценка долговечности лопаток рабочего колеса турбины ТНА при наличии дефектов, вызванных особенностями изготовленияРассмотрены вопросы, связанные с оценкой циклической долговечности рабочих лопаток колеса турбины турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя при наличии на лопатках следующих дефектов: поверхностного дефектного слоя, формирующегося в процессе изготовления лопаток турбин с применением электроэрозионной обработки, и дефектов типа несплавления, полученных при изготовлении с применением аддитивных технологий.
Ключевые слова: рабочее колесо турбины, блиск, лопатка, дефект, число циклов, напряжение, трещина. -
Моделирование подвода смазки к роторным подшипникам газотурбинных двигателей через маслозахватное кольцоПроведено исследование влияния конструктивных и эксплуатационных параметров на прокачку масла при его подводе к подшипнику через маслозахватное кольцо. Выбраны геометрические параметры, обеспечивающие наибольшую прокачку масла, и определены их допустимые технологические отклонения. Проведенные стендовые испытания, а также эксплуатация маслозахватных колец в составе двигателей подтвердили их эффективность и достоверность численных исследований.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, подвод масла, маслозахватное кольцо, шариковый подшипник, моделирование течения. -
Численное моделирование дугового разряда в воздухе при воздействии внешнего магнитного поля в магнитогазодинамическом приближенииПредставлены математическая модель и результаты численного моделирования работы плазменного актуатора, использующего дуговой разряд во внешнем магнитном поле. Для описания процесса движения дуги после ее образования реализована модель, основанная на магнитогазодинамическом одножидкостном двухмерном приближении уравнений гидродинамического метода описания плазмы в условиях локального термодинамического равновесия. Проведен анализ образования и движения вихревых структур вблизи области, занятой горячим газом, дана качественная оценка механизмов влияния плазменного образования на поток посредством генерации импульса и джоулева тепловыделения. Выполнено сравнение результатов анализа с имеющимися экспериментальными данными, а также с результатами расчетов других авторов. Построена упрощенная источниковая модель, адаптированная для использования в многомерных газодинамических расчетах.
Ключевые слова: дуговой разряд, плазменный актуатор, численное моделирование, уравнения Навье – Стокса, источниковые члены. -
Влияние закрутки потока воздуха в зоне горения на осевой размер газотурбинного двигателяПредставлен обзор работ по исследованию влияния закрутки потока на ускорение процесса горения. Показано, что причиной ускорения являются относительное движение (всплытие) холодной смеси к внешней границе зоны горения, перемещение горячей смеси к внутренней границе или к центру вращения. Рассмотрены конструктивные схемы, использующие эффект горения в закрученном потоке: ультракомпактная камера сгорания с совмещенной лопаткой (комбинация выходных лопаток компрессора, камеры сгорания и входных лопаток турбины); камера сгорания с нишевыми стабилизаторами, в которых создается закрученное движение топлива и воздуха; двигатель, основой которого является единая катушка, содержащая ряд лопаток компрессора с торцевыми камерами сгорания и ряд лопаток турбины, вращающихся как единое целое. Представлены результаты разработки интегрированной камеры сгорания с закруткой потока воздуха. Показано, что закрутка воздушного потока в схеме такой камеры и модернизация диффузора, камеры сгорания и соплового аппарата турбины высокого давления дает возможность сократить суммарно длину этих элементов примерно на 20…25% по сравнению с аналогичными конструктивными элементами существующих двигателей и, следовательно, сократить длину самого двигателя.
Ключевые слова: камера сгорания, сопловой аппарат, диффузор, горение, закрученный поток. -
Управление тягой и шумом двигателей сверхзвукового пассажирского самолета на взлетеПриведены расчетные оценки уровней шума сверхзвукового пассажирского самолета в сертификационных точках при учете основных источников шума двигателя – вентилятора и реактивной струи. Показано, что в зависимости от степени двухконтурности двигателей расчетные оценки уровней шума СПС на взлете, полученные при использовании программы многорежимного управления тягой двигателей, на 2,3…6,0 EPNдБ ниже уровней шума СПС, полученных при использовании программы управления тягой двигателей, традиционно применяемой на дозвуковых пассажирских самолетах.
Ключевые слова: сверхзвуковой пассажирский самолет, программа управления тягой двигателя, степень и темп дросселирования, сертификационные точки самолета по шуму. -
Влияние конструкции лепестков радиального газового подшипника на характеристики жесткости и демпфирования в опоре (обзор)Представлен обзор конструкций лепестковых подшипников, приведены основные схемы для трех поколений подшипников данного типа. Проведен анализ преимуществ и недостатков каждого поколения на основе опубликованных экспериментальных данных. Рассмотрены конструктивные решения, обеспечивающие увеличение грузоподъемности подшипника, снижение анизотропии характеристик жесткости, оптимизацию температурного режима газовой смазки и напряженно-деформированного состояния лепестков. Представлен обзор конструкций гибридных газодинамических подшипников с внешним наддувом и магнитогазодинамических подшипников. Работоспособность конструктивных элементов подшипников, представленных в патентах, проанализирована на основе результатов экспериментальных исследований, приведенных в научных статьях. Определены основные элементы лепесткового подшипника, позволяющие обеспечить требуемые характеристики опоры.
Ключевые слова: лепестковый газовый подшипник, сухой двигатель, газостатический подшипник, газодинамический подшипник, магнитогазодинамический подшипник.
Номер 3 (8) 2020:
-
Формирование обликов электрической силовой установки для сверхлегкого пилотируемого самолета
Представлено описание предварительных обликов электрической силовой установки для сверхлегкого пилотируемого самолета с максимальным взлетным весом до 700 кг. Предложено два варианта силовой установки на основе электрического двигателя максимальной мощностью 60…80 кВт, вращающего воздушный винт. В первом варианте подача электроэнергии на электродвигатель осуществляется от блока аккумуляторных батарей. Во втором варианте основным источником энергии является энергоузел на основе твердополимерного топливного элемента, топливом для которого является газообразный водород, и аккумуляторных батарей, обеспечивающих форсирование мощности на режимах взлета и набора высоты.
Ключевые слова: электрическая силовая установка, сверхлегкий самолет, топливный элемент, аккумуляторная батарея, электродвигатель.
-
Применение вычислительного эксперимента в контексте проблем авиационной акустики
Разработаны математическая модель и расчетный комплекс, предназначенные для проведения вычислительного эксперимента и расчетного исследования в задачах аэроакустики со сложной топологией расчетной области и специфическими граничными условиями, характерными для задач данного класса. Продемонстрированы высокие технологические возможности созданного расчетного комплекса при моделировании явлений, сопряженных с распространением по проточному тракту авиационного двигателя тонального шума, характерного для работы вентилятора, компрессора и турбины ТРДД, его излучением из воздухозаборника и выхлопного сопла двигателя, а также глушением шума посредством присоединенных резонансных полостей различной конфигурации, размещаемых на стенках канала.
Ключевые слова: аэроакустика, математическая модель, расчетный комплекс, вычислительный эксперимент.
-
Оценка энергоэффективности плазменного актуатора на основе дугового разряда в воздухе при воздействии внешнего магнитного поля
В работе проведено обобщение на трехмерный случай ранее предложенной математической модели движения плазменного образования в постоянном поперечном магнитном поле. Полная система одножидкостного магнитогазодинамического приближения уравнений гидродинамического метода описания плазмы в условиях локального термодинамического равновесия упрощена в электромагнитной части.
Вместо решения полной системы уравнений Максвелла используется интегральный закон Ома, применяемый к проводящей области. Проведено сравнение результатов моделирования с использованием трехмерной, двухмерной модели и экспериментальных данных. Оценена энергоэффективность предложенного актуатора как доля вложенной энергии, преобразуемая в продольный импульс масс газа.
Ключевые дуговой разряд, плазменный актуатор, закон Ома
-
Измерение температуры газа на рабочих лопатках турбины высокого давления при стендовых испытаниях газогенератора
Представлены результаты экспериментального исследования, посвященного отработке методики измерения темпера туры газового потока с помощью контактных термоприемников с хромель-алюмелевыми термопарами. Статья носит методический характер.
Ключевые слова: газогенератор, турбина, лопатка, измерение температуры, термопара, термоприемник, неполное торможение потока.
-
Экспериментальное исследование возможности создания электронно-оптического сигнализатора наличия горения в камерах сгорания ГТД
Представлены результаты исследования возможности создания электронно-оптического сигнализатора розжига и горения в камере сгорания газотурбинного двигателя. Подробно описаны структура, обоснование выбора составляющих компонентов сигнализатора и его работа. Приведены результаты испытаний на форсажных камерах сгорания при стендовых испытаниях двигателей.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, камера сгорания, электронно-оптический сигнализатор розжига, датчик поджига ионизационный.
-
Обзор математических моделей для расчета деформаций упругих элементов в лепестковом газовом подшипнике
Выполнен обзор современного состояния математических моделей для расчета характеристик жесткости лепестковых газовых подшипников, в том числе определения напряженно-деформированного состояния контактирующих лепестков в подшипнике. Проведена классификация существующих подходов к расчету лепестковых газовых подшипников, и представлены модели подшипников, начиная с простейших инженерных, применяемых на начальных этапах проектирования газовой опоры, заканчивая прецизионными конечно-элементными моделями, рассматривающими контактное взаимодействие лепестков с учетом несовершенства их формы. Проведен анализ преимуществ и недостатков рассмотренных моделей с учетом стадии проекта, на которой они применяются, при сравнении с экспериментальными результатами. Приведена оценка эффективности применения моделей различного уровня на разных этапах проектирования газовой опоры.
Ключевые слова: газодинамический подшипник, лепестковый газовый подшипник, упругогидродинамический контакт, сухой двигатель.
-
Некоторые тенденции современной аэроакустики
Представлен анализ изменений значимости основных источников шума самолетов четырех категорий: бизнес-класса, региональных, ближне-среднемагистральных, дальнемагистральных. Рассмотрено изменение уровня готовности технологий снижения шума вентилятора, реактивной струи, шасси, элементов системы механизации крыла, а также эволюция систем шумоглушения силовой установки. Представлен прогноз достижения уровней шума рассмотренных категорий самолетов.
Ключевые слова: шум планера, шум двигателя, источник шума, планер, вентилятор, реактивная струя, система шумоглушения.
Номер 4 (9) 2020:
-
Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума первой подпорной ступени ТРДД для различных режимов работы
Представлено описание предварительных обликов электрической силовой установки для сверхлегкого пилотируемого самолета с максимальным взлетным весом до 700 кг. Предложено два варианта силовой установки на основе электрического двигателя максимальной мощностью 60…80 кВт, вращающего воздушный винт. В первом варианте подача электроэнергии на электродвигатель осуществляется от блока аккумуляторных батарей. Во втором варианте основным источником энергии является энергоузел на основе твердополимерного топливного элемента, топливом для которого является газообразный водород, и аккумуляторных батарей, обеспечивающих форсирование мощности на режимах взлета и набора высоты.
Ключевые слова: вентилятор, подпорная ступень, многоступенчатая турбомашина, тональный шум, вычислительная аэроакустика, методы расчета в частотной области. -
Применение пьезоэлементов для активного гашения резонансных колебаний лопаток турбомашин
Рассмотрены основные особенности активного гашения колебаний механических систем с помощью пьезоэлементов. Для расчетного воспроизведения эффекта активного пьезодемпфирования лопаток турбомашин использованы одномерные аналитические модели, в том числе в рамках волнового метода прямого математического моделирования, и трехмерные конечно-элементные модели. Приведены результаты экспериментально-расчетных исследований активного пьезодемпфирования вынужденных колебаний натурной рабочей лопатки компрессора газотурбинного двигателя.
Ключевые слова: гашение колебаний, пьезоэлемент, рабочая лопатка компрессора.
-
Квазидвухмерная математическая модель двухрядного винтовентилятора противоположного вращения
Разработана математическая модель однорядного винтовентилятора и на ее базе – модель двухрядного винтовентилятора в квазидвухмерной постановке. Модели основаны на методике расчета аэродинамических параметров по импульсной теории воздушных винтов (теория Сабинина – Юрьева), в основе которой лежит учет индуктивных скоростей с помощью уравнений импульсов и момента импульсов. Адекватность результатов математического моделирования однорядного винтовентилятора показана на примере сравнения результатов расчета с экспериментальными аэродинамическими характеристиками модели (SR-7A) и полноразмерного однорядного винтовентилятора (SR-7L). С помощью разработанной математической модели может быть обеспечен адекватный перенос результатов модельных испытаний двухрядного винтовентилятора на условия работы в составе силовой установки с турбовинтовентиляторными двигателями. Описанная математическая модель двухрядного винтовентилятора используется в интегральных математических моделях ТВВД редукторной и безредукторной схемы, разработанных в ЦИАМ.
Ключевые слова: двухрядный винтовентилятор, индуктивная скорость, аэродинамический профиль, угол установки лопастей, аэродинамическая характеристика винтовентилятора.
-
Возможность применения оптических методов измерения аэродинамических характеристик бокса наземного закрытого испытательного стенда с двигателем большой тяги
Для измерения скорости на входе во входное устройство рекомендован метод PIV с измерением скоростей в двух продольных взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях с подачей оптических маркеров в этих плоскостях без засеивания всего потока воздуха, идущего через двигатель. Для измерения скорости в условиях крупномасштабного течения в испытательном боксе предложен времяпролетный метод, основанный на измерении времени пролета оптических маркеров, отслеживающих скорость потока, между двумя лазерными ножами, сформированными в двух поперечных сечениях бокса на известном расстоянии друг от друга. По результатам модельного эксперимента проведена оценка возможности применения метода в стендовых условиях. Предложены схема измерительной системы и конструкция устройства генерации одиночных оптических маркеров, засеиваемых в поток и двигающихся в потоке без проскальзывания.
Ключевые слова: испытательный стенд, измерение скорости, времяпролетный метод.
-
Возможности применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах при испытаниях авиационных двигателей
Рассматривается возможность применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ) при испытаниях и эксплуатации авиадвигателей. На основе анализа публикаций по данной теме показана принципиальная возможность использования датчиков на ПАВ в условиях высоких температур. Приведены результаты расчетов, демонстрирующие возможность использования подложек из лангасита для создания высокотемпературного ПАВ-датчика крутящего момента, аналогичного низкотемпературным датчикам, имеющим практическое применение. Предварительные исследования показали возможность создания беспроводного ПАВ-датчика вибродеформации для вращающихся объектов, функционирующего без токосъемных устройств.
Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, высокотемпературный датчик, датчик крутящего момента, датчик вибродеформации.
-
Оценка усталостной долговечности изделий из композиционных материалов
В работе приведен анализ моделей усталости композиционных материалов. На основе вероятностного анализа остаточной прочности в испытаниях на усталость получено соотношение, позволяющее аналитически построить S-N-кривые (кривые усталости) для композиционных материалов по результатам статических испытаний на прочность, существенно сокращая сроки и стоимость работ. Результаты сравнения предсказанных долговечностей с экспериментальными данными позволяют использовать аналитически построенные S-N-кривые для оценки пределов выносливости композиционных материалов, что особенно важно на стадиях предварительного проектирования, отличающихся недостаточностью экспериментальных данных. Предложен эффективный метод построения кривых усталости для разных значений коэффициента асимметрии цикла нагружения с помощью диаграммы Гудмана.
Ключевые слова: композиционные материалы, сопротивление усталости, долговечность, вероятность разрушения, циклы нагружения, асимметрия нагружения, распределение напряжений, S-N-кривые, диаграмма Гудмана.
-
Девяносто лет вместе (о сотрудничестве АО «ОДК-Авиадвигатель» и ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова»)
История пермского ОКБ тесно связана с историей ЦИАМ, специалисты которого принимали непосредственное участие в создании, испытаниях и доводке пермских газотурбинных двигателей. О результатах плодотворного сотрудничества двух коллективов рассказывают ведущие специалисты АО «ОДК-Авиадвигатель».
-
Старший брат и наставник (о сотрудничестве ОКБ им. А. Люльки и ЦИАМ)
Центральному институту авиационного моторостроения им. П.И. Баранова 3 декабря 2020 года исполняется 90 лет, Опытно-конструкторскому бюро им. А. Люльки 30 марта 2021 года – 75 лет. Разница в возрасте подходящая для старшего и младшего братьев.
-
Восемьдесят лет со дня рождения Владимира Алесеевича Скибина
-
Вместе на пути к звездам (о сотрудничестве НПО Энергомаш и ЦИАМ)
2019:
Номер 1 (2) 2019:
-
Газотурбинный двигатель для «электрического» магистрального самолета – «электрический» ГТДКлючевые слова: газотурбинный двигатель, «электрический» двигатель, система автоматического управления, система топливопитания, система смазки, электрический привод
-
Повышение достоверности диаграмм деформирования титановых сплавовКлючевые слова: диаграмма растяжения, титановый сплав ВТ6, статистический разброс, вероятностные характеристики, выборочные испытания
-
Критерии зарождения повреждений в конструкциях из композиционных материаловКлючевые слова: мезо-модель, композиционный материал, двухкомпонентная среда, критерий разрушения, граница раздела, повреждение
-
Прогнозирование циклической долговечности дисков авиадвигателей на основе моделирования устойчивого роста трещин малоцикловой усталостиКлючевые слова: диски авиадвигателей, малоцикловая усталость, усталостная трещина, циклическая долговечность, диаграмма живучести, интервал контроля
-
Оптимальное проектирование конструкции дисков ТВДКлючевые слова: оптимизация, диск, лабиринтный диск, турбина/
-
Методика создания демонстратора малоразмерного газотурбинного двигателя с ротором на газовых опорах на базе существующей конструкцииКлючевые слова: малоразмерный газотурбинный двигатель, газовый лепестковый подшипник, сухой двигатель, демонстратор
-
Влияние обледенения на характеристики двухконтурных ГТД в условиях ледяных кристалловКлючевые слова: двухконтурный двигатель, обледенение, проточная часть, математическая модель, тягово-экономические характеристики.
Номер 2 (3) 2019:
-
Моделирование тонального шума турбины низкого давленияКлючевые слова: тональный шум, турбина низкого давления, радиально-модальный анализ, URANS.
-
Применение динамической библиотеки TRANLIB для расчета транспортных свойств реагирующих газовых смесейКлючевые слова: имитационное моделирование, неравновесное течение, молекулярный перенос, транспортные свойства, вязкость, диффузия, теплопроводность.
-
Анализ перспектив использования малых кластеров металлов и металлоидов для повышения энергоемкости композитных топливКлючевые слова: атомные кластеры, квантовая химия, энтальпия сгорания, размерные эффекты, композитные топлива
-
Определение температуры рабочего тела в турбине с помощью монокристаллического измерителя максимальной температурыКлючевые слова: измеритель кристаллический, максимальная температура, неполное торможение, турбина.
-
Эксплуатационные закономерности расходования прочностных характеристик материала турбинных лопаток двигателей ГПАКлючевые слова: сплав ЖС6У-ВИ, механические свойства, статистический анализ, лопатка, турбина, газоперекачивающий агрегат.
-
Экспериментальные исследования прочностных характеристик слоев теплозащитных покрытий при рабочих температурахКлючевые слова: теплозащитное покрытие, прочностные свойства, адгезионная прочность, когезионная прочность, стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония.
-
Определение упругих постоянных для расчета остаточных напряжений по результатам измерений рентгеновским методомКлючевые слова: остаточные напряжения, рентгеноструктурный анализ, упругая податливость, рентгеновские упругие постоянные, монокристаллический никелевый сплав.
-
Гибридные подшипники качения для авиационных двигателей (обзор)Ключевые слова: гибридный подшипник, керамика, нитрид кремния, подшипник качения, параметр быстроходности, тепловыделение
Номер 3 (4) 2019:
-
Концепции авиационных двигателей для перспективных пассажирских самолетовКлючевые слова: авиационный двигатель, гибридный двигатель, «электрический» двигатель, силовая установка, пассажирский самолет, критические технологии.
-
Оценка ухудшения характеристик ГТД при кристаллическом обледенении и возможностей его компенсации методами управленияКлючевые слова: газотурбинный двигатель, тяга, управление, обледенение, кристаллы льда.
-
Определение величины входного импульса как поправки к силе от тяги ГТД в (закрытом) боксе испытательного стендаКлючевые слова: испытательный стенд, испытательный бокс, газотурбинный двигатель, аэродинамическая аттестация, сила тяги двигателя, поправка на входной импульс.
-
Особенности создания стенда для испытаний малоразмерных двигателей и энергоустановок на базе установки с ТБККлючевые слова: испытательный стенд, термобарокамера, технологическая система, воздушный контур, запорно-регулирующая арматура, силоизмерительная система.
-
Совершенствование метода проверки наземного «холодного» запуска ТРДД с большой степенью двухконтурностиКлючевые слова: высотно-климатический стенд, двухконтурный турбореактивный двигатель, большая степень двухконтурности, наземный запуск, «холодный» запуск.
-
Применение поворотных лопаток вентилятора в РСУ перспективного дальнемагистрального самолета для согласования взлетных и крейсерских режимов полетаКлючевые слова: распределенная силовая установка, вентиляторный модуль, поворотные лопатки вентилятора, дальнемагистральный самолет.
-
Эмпирические модели ресурсной наработки и динамики жидкофазных коксоотложений при нагреве авиационного керосинаКлючевые слова: авиационный керосин, нагрев углеводородных топлив, жидкофазное коксоотложение, математическая модель, теплообмен.
-
Обзор работ в США и Европе по авиационным двигателям для самолетов гражданской авиации 2020…2040-х годовКлючевые слова: авиационный двигатель, гибридный двигатель, электрический двигатель, пассажирский самолет, критические технологии, силовая установка.
Номер 4 (5) 2019:
-
Разработка малоразмерных ГТД различного типа на базе унифицированного газогенератора
На основе результатов расчетно-конструкторских исследований подтверждена реализуемость концепции унификации при создании семейства перспективных малоразмерных ГТД различного типа и назначения. На базе выбранного унифицированного газогенератора разработаны конструктивно-параметрические облики турбореактивного двигателя тягой 100 кгс, двухконтурного турбореактивного двигателя тягой 250 кгс, турбовального двигателя мощностью 300 л.с. (в том числе, в компоновке с теплообменником системы регенерации тепла), вспомогательной силовой установки электрической мощностью 60 кВА.
Ключевые слова: малоразмерный газотурбинный двигатель, базовый газогенератор, семейство двигателей, редуктор, система регенерации тепла.
-
Расчетно-аналитическое исследование в обеспечение подтверждения эффективности защиты авиационного двигателя от воздействий дождя и шквального града
На основании расчетно-аналитического исследования воздействия дождя и града на авиационный газотурбинный двигатель выявлено наиболее критическое сочетание климатических условий и режимов работы двигателя, при которых возможно возникновение недопустимых изменений в работе двигателя, указанных в нормативных документах. Показано, что при работе двигателя на режиме малого газа возможно максимальное проникновение частиц града во внутренний контур двигателя, что может привести к наиболее неблагоприятному воздействию на компрессор и камеру сгорания. Выработаны рекомендации по выполнению сертификационных испытаний двигателя в условиях воздействия дождя и шквального града. Показано, что при выполнении испытаний в условиях дождя возможно моделирование спектрального состава капель с размером, значительно меньшим, чем указано в нормативных документах. Показана возможность эквивалентной замены испытаний в условиях дождя испытаниями в условиях града, что позволяет существенно сократить количество и стоимость сертификационных испытаний.
Ключевые слова: авиационный двигатель, климатические сертификационные испытания, дождь, шквальный град, критический режим работы, испытательный стенд.
-
Универсальный программный комплекс процедур равновесного расчета состава и параметров многокомпонентных гомогенных и гетерогенных смесейРазработаны процедуры программного комплекса для расчета состава, термодинамических параметров и теплофизических свойств многокомпонентных гомогенных и гетерогенных смесей продуктов сгорания топлив различного состава и смесевых композиций в приближении равновесной диссоциации газовых сред с учетом конденсированной фазы, ионов и электронного газа. Реализованные в комплексе метод констант равновесия и алгоритм решения системы нелинейных уравнений обеспечивают безусловно устойчивый процесс получения решения. Для расчетов сформирована база данных свойств 1217 атомарных и молекулярных индивидуальных веществ с 43 химическими элементами; база открыта для контроля, редактирования и дополнений.
Ключевые слова: комплекс программ, равновесный состав, продукты сгорания, термодинамические параметры, теплофизические свойства.
-
Развитие методик расчета и проектирования теплообменных аппаратов авиационного назначенияПредставлены результаты параметрического расчетного исследования трех типов теплообменных аппаратов авиационного назначения: трубчатого, размещенного в канале наружного контура ТРДД; пластинчатого с гофрированными, зигзагообразными и микрохолмистыми теплообменными поверхностями; перспективного с ветвящимися каналами. Исследованы особенности течения в таких теплообменниках и определены их теплогидравлические характеристики. Расчеты выполнены преимущественно в трехмерной постановке.
Ключевые слова: теплообменный аппарат, трубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник, микрохолмистая поверхность, ветвящаяся структура, математическое моделирование.
-
Демонстрация технологии многодисциплинарной оптимизации на примере лопатки экспериментального компрессораНа основе разработанной ранее технологии многокритериальной многодисциплинарной оптимизации лопаток компрессоров выполнена оптимизация ступени NASA Rotor 37 по критериям газодинамической эффективности и минимизации массы лопатки. В результате получен вариант ступени, обеспечивающий относительное повышение КПД на 2,1% и снижение центробежной нагрузки от лопатки на диск на ~ 9% при удовлетворении всех газодинамических и прочностных требований. Исследовано влияние количества варьируемых параметров на результаты оптимизации.
Ключевые слова: многодисциплинарная оптимизация, схема параметризации, лопатка, экспериментальный компрессор, аэродинамика, прочность.
-
О профилировании топливных коллекторовПредставлена методика определения формы топливного коллектора, обеспечивающего требуемое распределение потока рабочей среды. Методика основана на применении расчетного алгоритма по схеме «предиктор» (1D модель гидродинамики) – «корректор» (3D модель гидродинамики и теплообмена), что позволяет существенно снизить объем вычислительных затрат. Приведены результаты параметрического расчетного исследования участка типового коллектора. Даны оценки точности результатов 1D моделирования по сравнению с результатами 3D моделирования.
Ключевые слова: топливный коллектор, математическое моделирование, уравнения Навье – Стокса, турбулентность.
-
Программы США по разработке принципиально новых технологий для двигателей шестого поколения военной авиации (обзор)Рассмотрено содержание и реализация научно-исследовательских и экспериментальных работ в рамках государственных программ США, направленных на разработку принципиально новых технологий для двигателей шестого поколения военной авиации. Приоритетным направлением является разработка унифицированного адаптивного трехконтурного двигателя, создание которого в середине 2020-х гг. кардинально улучшит боевые возможности самолета F-35 и обеспечит потенциал для создания самолетов с принципиально новыми характеристиками. Большое внимание уделяется также направлению гиперзвуковых летательных аппаратов с комбинированными силовыми установками, создание которых предполагается к 2040 г.
Ключевые слова: адаптивный двигатель, трехконтурный двигатель, унификация, комбинированная силовая установка, гиперзвук, перспективные технологии, военная авиация.
2018:
Номер 1 2018:
-
Выбор рациональных параметров распределенной силовой установки дальнемагистрального самолета с учетом влияния пограничного слоя на входе в вентиляторы
-
Многодисциплинарное проектирование осецентробежного компрессора
Ключевые слова: осецентробежный компрессор, степень повышения полного давления, адиабатический КПД, напряженно-деформированное состояние
-
Экспериментальный анализ клокинг-эффекта роторов и статоров на примере модельного высоконагруженного двухступенчатого компрессора
Ключевые слова: клокинг-эффект роторов, клокинг-эффект статоров, высоконагруженный двухступенчатый компрессор, нестационарное взаимодействие венцов
-
Повышение эффективности системы шумоглушения авиадвигателя с использованием реактивного элемента
Ключевые слова: реактивный элемент, щелевое надроторное устройство, сотовые звукопоглощающие конструкции, вентилятор
-
Исследование смешения в модели жаровой трубы камеры сгорания с закруткой потокаКлючевые слова: камера сгорания, кольцевая жаровая труба, смешение, закрутка, RANS/ILES
-
Математическая модель нестационарного охлаждения газов в теплообменном аппаратеКлючевые слова: нестационарный теплообмен, теплообменный аппарат, математическая модель
-
Усталость монокристаллов никелевых сплавов ВЖМ-4 и ВЖМ-5 при повышенных температурахКлючевые слова: монокристаллические образцы, испытания на малоцикловую и многоцикловую усталость, коэффициент асимметрии, численные модели, кривая малоцикловой усталости, кривая многоцикловой усталости
-
Исследования механических свойств металлокерамоматричного композиционного материалаКлючевые слова: композиционный материал, металлокерамоматричный материал, прочность
-
Параметрическое трехмерное моделирование и расчет осевой ступени турбины малоразмерного ГТД с учетом технологии ее изготовленияКлючевые слова: малоразмерный газотурбинный двигатель, неохлаждаемая ступень турбины, моноколесо турбины, параметрическая модель, сквозное проектирование
-
Влияние свойств топлив на характеристики летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем
Ключевые слова: прямоточный воздушно-реактивный двигатель, топливо, дальность полета.