Журнал “НТС” №4 2022 (45)

ОБЗОР ПРОЕКТОВ И РАБОТ В ОБЛАСТИ ДЕТОНАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ДВИГАТЕЛИ С НЕПРЕРЫВНОЙ СПИНОВОЙ ДЕТОНАЦИЕЙ)

Александр Александрович Воронин

Аннотация. В статье представлен обзор проектов и работ в области детонационных двигателей. Отдельное внимание уделено исследованиям вращательного распространения детонации в двигателях с различными типами сопел, а именно: сопло постоянной площади, сопло Лаваля, сопло, которое расходится, и сопло, которое сходится. По результатам исследования установлено, что после того, как начальные переходные эффекты затухают, детонационная волна сохраняет непрерывное колебательное распространение в кольцевой камере до тех пор, пока топливо непрерывно впрыскивается. Среди рассматриваемых четырех типов сопел сопло Лаваля показало наилучшую работу. Также особый акцент сделан на результатах теоретических и экспериментальных исследований внутренних процессов, которые проводились французскими учеными на специальном испытательном стенде ракетного двигателя с непрерывной детонационной волной.

Ключевые слова: детонационный двигатель, сопло, волна, колебание, камера, поле, сгорание, температура.

СОСТОЯНИЕ, ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «ГРАД»

Борис Михайлович Осипов, Александр Вячеславович Титов , Аскар Рауфович Хаматов

Аннотация. Показаны возможности использования и применения Программного комплекса (ПК) ГРАД (Газодинамические расчеты авиационных двигателей) и Автоматизированной системы газодинамического расчета энергетических турбомашин (АС ГРЭТ) при проектировании и доводке ГТД. Приведены пути развития и совершенствования этих систем.

Ключевые слова: программный комплекс ГРАД, автоматизированная система ГРЭТ, газотурбинные двигатели, математическая модель.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ФАКТОРЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПОВЕРХНОСТИ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГОЙ

Маргарита Ивановна Попова, Ольга Ивановна Попова, Сергей Владимирович Сафонов

Аннотация. В статье рассмотрены гидродинамический и геометрический факторы, с помощью которых можно эффективно управлять качеством поверхности после обработки электрической дугой. В результате металлографических исследований установлено, что в условиях проведения эксперимента глубина зоны термического влияния для размерной прошивки как на обратной, так и  на прямой полярности имеет неоднородную прерывчатую структуру. Управляющим фактором параметров Н1 , Н2 является статическое давление рабочей жидкости на входе в межэлектродный промежуток, с увеличением которого глубина зоны термического влияния уменьшается. В качестве второго главного управляющего фактора глубинной зоны термического влияния на обеих полярностях может быть использован такой геометрический параметр, как высота пояска с на ЭИ, с увеличением которого Н1 и Н2 увеличиваются.

Ключевые слова: размерная обработка электрической дугой, электрод-инструмент, межэлектродный промежуток, шероховатость, глубина зоны термического влияния.

БЕРЕЖЛИВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ПРОЦЕССЕ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ В АО «МЕТАЛЛИСТ-САМАРА»

Максим Константинович Глебовицкий, Ярославна Владимировна Кузнецова, Дмитрий Геннадьевич Федорченко

Аннотация. Вопросам бережливого производства в настоящее время уделяется большое значение. Однако бережливое производство обеспечивается бережливым проектированием, которое в литературе освещено недостаточно полно. На примерах ремонтов и изготовления узлов зарубежных газотурбинных двигателей показана необходимость внедрения бережливого проектирования для обеспечения ремонтов и производства их аналогов с целью обеспечения импортонезависимости России в области газотурбостроения.

Ключевые слова: импортозамещение, газотурбинные двигатели, ремонт, изготовление, камера сгорания.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ РНА КОМПРЕССОРА АВИАЦИОННОГО ГТД ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТУЛОК С МОЛИБДЕНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ

Сергей Викторинович Фалалеев, Валерий Борисович Балякин, Артем Алексеевич Юртаев, Дмитрий Евгеньевич Долгих

Аннотация. При создании современных авиационных газотурбинных двигателей особая роль отводится проектированию систем, обеспечивающих надежность и оптимальные рабочие параметры во время работы двигателя. Одной из таких систем является система регулирования направляющих аппаратов компрессора. В статье проводится анализ условий работы системы регулирования направляющих аппаратов и нагрузок, возникающих в системе во время эксплуатации. В результате определено количество возможных срабатываний системы, которое зависит от ресурса подшипников скольжения, используемых в конструкции.

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, регулируемый направляющий аппарат, триботехнические характеристики, подшипник скольжения, количество срабатываний.

ПОДХОД К КОНТРОЛЮ ВЫРАБОТКИ РЕСУРСА ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПО КБРД, УЧИТЫВАЮЩИЙ УСЛОВИЯ НАГРУЖЕНИЯ АВИАЦИОННОГО ГТД В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Игорь Аркадьевич Шубин, Георгий Павлович Гогаев, Михаил Анатольевич Богданов, Дмитрий Владимирович Немцев

Аннотация. Работа посвящена установлению ресурса основных деталей ГТД на основе концепции безопасного развития дефекта. Проанализированы допущения существующего подхода и предложено направление дальнейшего развития подхода за счет учета условий нагружения (полетных условий) в каждом конкретном полете.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, малоцикловая усталость, долговечность, основные детали, дефект, трещина, условия нагружения, концепции безопасного развития дефекта.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАДИАЛЬНЫМИ ЗАЗОРАМИ В АВИАЦИОННОМ ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ

Сергей Викторинович Фалалеев, Ренат Раисович Бадыков, Андрей Александрович Матвеев, Егор Максимович Григорьев

Аннотация. При создании современных авиационных газотурбинных двигателей особая роль отводится проектированию системы активного управления радиальными зазорами. Применение данной системы позволяет обеспечить высокую эффективность двигателей. Авторами проведен анализ систем активного управления радиальными зазорами в компрессоре и турбине двигателя. Результаты моделирования позволили выявить рациональные геометрические параметры и величины расходов охлаждающего воздуха, обеспечивающих эффективность исследуемых систем.

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, охлаждение статора, радиальный зазор, конвективный теплообмен.

СРАВНЕНИЕ СПИРАЛЬНОГО ОТВОДА С РАДИАЛЬНЫМ ДИФФУЗОРОМ КЛАССИЧЕСКОГО И КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА

Сергей Георгиевич Валюхов, Юрий Александрович Фофонов

Аннотация. В работе представлены результаты проектирования спирального отвода с радиальным диффузором классического и комбинированного типа. Целью работы было внедрение технических решений, направленных на упрощение технологии изготовления отводящих устройств с  радиальными диффузорами, уменьшение времени производства детали, снижение затрат на изготовление и  обеспечение высокого значения КПД насоса. Гидродинамические расчеты ЦБН с классической конструкцией спирального отвода с радиальным диффузором и  экспериментальной конструкцией, наиболее подходящей для механической обработки, проводились при помощи CFD-метода. Выполнена оценка изменения гидравлического КПД и дифференциального напора в зависимости от геометрии диффузоров.

Ключевые слова: центробежный насос, спиральный отвод, вычислительная гидродинамика.

МЕТОД МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПУСКОВЫХ И АВТОРОТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Игорь АлексеевичЛещенко, Михаил ЮрьевичВовк, Максим НиколаевичБуров

Аннотация. Продемонстрирован способ расчета пусковых и  авторотационных режимов авиационных ГТД с помощью термодинамических математических моделей, основанный на преобразовании и экстраполяции характеристик компрессоров и турбин. Показана работоспособность метода на примере одновального ТРД при расчете статических режимов авторотации и прокрутки вала стартером, а также динамики запуска двигателя.

Ключевые слова: пусковые режимы, запуск газотурбинного двигателя, авторотация, характеристика компрессора.

ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В ПРОЦЕССЕ ВЕРИФИКАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГТД

Александр Владимирович Даничев, Алексей Юрьевич Горшков, Павел Александрович Гребеньков

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы автоматизации этапов технологического процесса испытания ГТД для последующей верификации математической модели (ММ) газотурбинного двигателя (ГТД). Разработано программное обеспечение для автоматизации процесса обработки, хранения и  экспорта результатов испытаний в  ММ ГТД для параметрической верификации. Разработанные средства автоматизации в  процессе верификации математической модели ГТД позволили более чем в два раза сократить сроки получения верифицированной ММ ГТД по результатам испытаний.

Ключевые слова: обработка данных, результаты испытаний, верификация, математическая модель, база данных, ThermoGTE.

НАХОЖДЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ ГИДРОТУРБИН НА ОСНОВЕ БАЗЫ ДАННЫХ ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ

Александр Аркадьевич Жарковский, Василий Алексеевич Щур, Мохаммад Омран

Аннотация. При проектировании лопастной системы рабочего колеса гидротурбины проектировщику удобно использовать эмпирические формулы, которые позволят рассчитать основные конструктивные параметры рабочего колеса радиально-осевых гидротурбин с различным коэффициентом быстроходности. В работе были исследованы турбины с различными значениями напоров и коэффициентов быстроходности и создана база данных оптимизированных расчетным путем проточных частей. Далее на основе данных по геометрии оптимизированных проточных частей был получен набор формул для выбора значений основных геометрических параметров гидротурбин. Значения параметров, вычисленных по полученным зависимостям, позволяют описать форму меридионального сечения рабочего колеса, форму входной и выходной кромок лопасти, углы наклона скелетной линии профиля вдоль трех линий тока, рекомендуемое число лопастей, максимальную толщину лопасти и координаты точки оптимума на универсальной характеристике. Полученные расчетные формулы были проверены для радиально-осевых гидротурбин различной быстроходности.

Ключевые слова: радиально-осевая гидротурбина, проектирование, лопастная система, оптимизация, меридиональное сечение.