При изготовлении деталей идет загрязнение поверхностей из-за особенностей технологии. Безопасная очистка данных поверхностей является актуальной проблемой. Рассмотрены безнефрасовые растворы для отмывки деталей. Приведена методика проведения исследований по отмывке загрязнений. В качестве загрязнителей были выбраны: консервационное масло К-17, масло Mobil 423, СОЖ-073, закалочное масло Vacuquench B244, полировальная паста, эмульсия МПК. Качество отмывки загрязнителей было проверено для моющих составов: Ardrox 6378 A, Ardrox 6333, Ardrox 6486. Моющий состав Ardrox 6378А отмывает все исследуемые загрязнители с поверхности образцов, кроме консервационного масла. Моющий состав Ardrox 6333 B не отмывает трудноудалимые загрязнители – консервационное масло К-17 и полировальную пасту. Моющий состав Ardrox 6486 не отмывает все исследуемые загрязнители, кроме эмульсии МПК. Из моющих составов марки Ardrox наиболее эффективным является Ardrox 6378A.

Были проведены исследования по определению оптимального режима отмывки загрязнителей для наиболее эффективного моющего состава – Ardrox 6378A. Исследование показало, что при концентрации данного состава в 15 % и температуре 65 °С поверхность отмывается от всех загрязнителей.

Ключевые слова: промывка, очистка, сталь 12Х2Н4А-Ш, обезжиривание, нефрас, ПАВ, шестерни, загрязнение, растворители.

Карманова Светлана Валерьевна (Пермь, Россия) – доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: karmanovs@yandex.ru).

Мельников Сергей Алексеевич (Пермь, Россия) – ведущий инженер кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: sergey.melnikov.pnrpu@gmail.com).

Ширяев Алексей Александрович (Пермь, Россия) – ведущий инженер кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: alex_sh_23-1@mail.ru).

Нуртдинов Антон Сергеевич (Пермь, Россия) – завлабораторией кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail:
anton.nurtdinov@gmail.com).

1. Точенов Л.A. Технология механизированной очистки воздушных судов. – М.: Транспорт, 1992. – 192 c.

2. Козлов Ю.С., Тельнов А.Ф., Кузнецов O.К. Очистка изделий в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1985. – 264 с.

3. Плутов В.И. Прогрессивные способы очистки деталей / ЛДНТП. – Л., 1971. – 96 с.

4. Мороз В.П. Вибрационная очистка машин. – М.: Агропромиздат, 1987. – 85 с.

5. Бабичев А.П. Вибрационная очистка машин. – М.: Машиностроение, 1974. – 136 с.

6. Мыть или не мыть [Электронный ресурс]. – URL: https://technopolice.ru/myt-ili-ne-myt/ (дата обращения: 10.02.2021).

7. Современные технологии автоматизированной очистки поверхностей металлических изделий. Часть 1. Водные процедуры [Электронный ресурс]. – URL: https://stc-soltec.ru/images/uploads/2013/08 (дата обращения: 10.02.2021).

8. Современные технологии автоматизированной очистки поверхностей металлических изделий. Часть 2. Очистка в растворителях: хлорсодержащие растворители [Электронный ресурс]. – URL: https://stc-soltec.ru/images/uploads/2013/10 (дата обращения: 10.02.2021).

9. Современные технологии автоматизированной очистки поверхностей металлических изделий. Часть 3. Очистка в растворителях: модифицированные спирты [Электронный ресурс]. – URL: https://stc-soltec.ru/images/uploads/2013/11 (дата обращения: 10.02.2021).

10. Савельев А.В., Кустов А.Е., Чернов О.И. Технологии промышленной очистки: техн. пособие / Научно-техническая компания «Солтек». – М., 2014. – 75 с.

11. Литвинов A.A., Терехин В.И. Моющие жидкости. – М.: Транспорт, 1984. – 68 с.

12. Дегтярев Г.П. Применение моющих средств (основы теории и практики). – М.: Колос, 1981. – 239 с.

13. Будущие технологии очистки деталей [Электронный ресурс]. – URL: https://technopolice.ru/
budushhee-tehnologij-ochistki-detalej (дата обращения: 10.02.2021).

14. Промывочные жидкости на водной основе. Факторы, влияющие на качество отмывки [Электронный ресурс]. – URL: https://stc-soltec.ru/images/up­loads/2012/09 (дата обращения: 10.02.2021).

Посвящена разработке ракетного двигателя на гранулированном твердом топливе. Приведены основные преимущества и недостатки известных и широко применяющихся двигательных установок, таких как ракетный двигатель на твердом топливе, жидкостный ракетный двигатель, газотурбинный двигатель. Предлагаемая в работе гибридная силовая установка заимствует сильные стороны известных двигателей, такие как способность регулирования тяги в широком диапазоне, многократное включение и выключение, возможность работы в условиях высоких значений температуры и низкого содержания кислорода. В качестве топлива у РДГТТ выступают гранулы (зернистый материал), составными компонентами которого являются окислитель и горючее. Предложены и рассмотрены возможные двигательные установки, в основе которых лежит РДГТТ, применимые для разных типов задач (может применяться как для космических летательных аппаратов, так и для наземных беспилотных летательных аппаратов, используемых на разных высотах с разными скоростями полета). В качестве прототипа системы подачи гранулированного твердого топлива в настоящей работе выбрана система подачи порошкообразных металлических горючих. Расходные и скоростные характеристики СПГТТ аналогичны тем же характеристикам СППМГ, они также представлены в настоящей работе. На основе имеющихся данных о системе подачи порошкообразных металлических горючих и порошкообразном алюминии (который используется в качестве горючего в аналогичной двигательной силовой установке) сформированы и приведены требования, которым должно удовлетворять гранулированное топливо, для осуществления его эффективной подачи и воспламенения: сухой, гидрофобный материал, который должен обладать высокой сыпучестью, иметь дисперсность в заданном диапазоне, тип частиц должен быть сферическим.

Ключевые слова: система подачи, гранулированное твердое топливо, ракетный двигатель, ракетное топливо, комбинированная силовая установка, регулирование тяги, беспилотный летательный аппарат, гидрофобный и низкофрикционый материал, экстремальные условия, многоразовый аппарат.

Елькин Андрей Владимирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомолький пр., д. 29, e-mail: elkinav237@gmail.com).

Земерев Евгений Сергеевич (Пермь, Россия) – соискатель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомолький пр., д. 29, e-mail: zemerev.ewgen@yandex.ru).

Малинин Владимир Игнатьевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомолький пр., д. 29, e-mail: malininvi@mail.ru).

Хименко Людмила Леонидовна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомолький пр., д. 29).

Хазиахметова Фарида Рашатовна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, начальник отдела АО «НИИПМ» (614990, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16).

1. Ермилов А.С., Нуруллаев Э.М., Куценко Г.В. Ракетные твердые топлива. Ракетные двигатели на твердом топливе: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – 299 с.

2. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. – 461 c.

3. Архаров А.М., Кунис И.Д. Криогенные заправочные системы стартовых ракетно-космических комплексов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 252 с.

4. Григорьев А.А. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. пособие для вузов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – 688 с.

5. Бажуков А.С., Митрович П.А., Малинин В.И. Газотурбинные и ракетно-турбинные двигатели на твердом топливе для беспилотных летательных аппаратов, работающих в экстремальных условиях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 55. – С. 70–80.

6. Евтушенко Е.В., Володин А.В. Анализ существующих типов беспилотных летательных аппаратов и перспектив их развития // Интеллектуальные системы, управление и мехатроника: материалы конф., г. Севастополь, 18–20 сентября 2017 г. – Севастополь, 2017. – С. 299–305.

7. Additive manufacturing of porous structures for unmanned aerial vehicles applications / H. Klippstein, H. Hassanin, De Cerio Diaz, A. Sanchez, Y. Zweiri, L. Seneviratne // Advanced Engineering Materials. – 2018. – Vol. 20 (9). – P. 1800290.

8. Abdel Ilah N. Alshbatat. Fire extinguishing system for high-rise buildings and rugged mountainous terrains utilizing quadrotor unmanned aerial vehicle // International Journal of Image, Graphics and Signal Processing. – 2018. – Vol. 1. – P. 23–29.

9. Винокурова В.В., Бобрышев А.А. Необходимость применения и развития беспилотных летательных аппаратов в МЧС России // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. – 2016. – № 1 (7). – С. 14–16.

10. Татаринов В.В., Калайдов А.Н., Муйкич Э. Применение беспилотных летательных аппаратов для получения информации о природных пожарах // Технологии техносферной безопасности. – 2017. – № 1 (71). – С. 160–168.

11. Особенности классификации БПЛА самолетного типа / Д.В. Усов, М.А. Мураева, Н.С. Сенюшкин, Р.Р. Ямалиев // Молодой ученый. – 2010. – № 11 (22). – С. 65–68.

12. Чугаев В.Н. Влияние арктических условий на беспилотные летательные аппараты // Academy. – 2017. – № 4 (19). – С. 30–32.

13. Кашкаров А.П. Аккумуляторы: справ. пособие. – М.: РадиоСофт, 2014. – 192 с.

14. Ali Magdi Sayed Soliman, ·Suleyman Cinar Cagan, Berat Baris Buldum. The design of a rotary-wing unmanned aerial vehicles–payload drop mechanism for fire-fighting services using fire-extinguishing balls //
Applied Sciences. – 2019. – Vol. 1. – P. 1259.

15. Елькин А.В., Малинин В.И. Ракетный двигатель на гранулированном твердом топливе //
Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – 2019. – Т. 2. – С. 65–68.

16. Малинин В.И. Внутрикамерные процессы в установках на порошкообразных металлических горючих / УрО РАН. – Екатеринбург; Пермь, 2006. – 262 с.

17. Земерев Е.С. Критическое истечение сыпучих материалов в пневмотранспортной системе подачи порошков: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 20 с.

18. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Воспламенение и горение аэровзвеси алюминия в реакторе высокотемпературного синтеза порошкообразного оксида алюминия // Физика горения и взрыва. – 2002. – Т. 38, № 5. – С. 41–51.

19. Крюков А.Ю., Петренко В.И., Малинин В.И. Система подачи порошкообразного металлического горючего в опытно-промышленной установке синтеза дисперсного оксида алюминия // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: материалы III Всерос. науч.-техн. конф., г. Томск, 2–5 октября 2002 г. – Томск, 2002. – С. 78–79.

20. Казанцев М.Ю., Петренко В.И., Малинин В.И. Регулируемая подача порошка металла в камеру воспламенения // Аэрокосмическая техника и высокие технологии – 2020: сб. тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф., г. Пермь. – Пермь, 2002. – С. 125.

Рассмотрен существующий бизнес-процесс расцеховки КД и ее проработки на технологичность на базе PDM-системы в АО «РКЦ “Прогресс”». Описан подход к организации электронно-бумажного процесса на предприятии, позволяющий оперативно прорабатывать КД в зависимости от того, в каком виде она была выпущена (бумажном или электронном). Выполнен анализ существующего процесса с определением его достоинств и недостатков. С учетом результатов анализа выработаны предложения по модернизации процесса. Составлены проект и план работ по его реализации. Разработано основное ПО для работы с модернизированным процессом. В ходе тестовой отработки процесса уже подтверждена его работоспособность и выявлено существенное снижение времени формирования объектов в PDM-системе, что в итоге позволит сократить сроки выполнения пользователями своей работы. В рамках этой работы учтена потребность в реализации специального ПО, которое автоматически выполнит перевод существующего задела информационных объектов в PDM-системе от старой модели данных к новой. Определено направление для цифровизации процесса и исключения трудовых затрат работников предприятия на перемещение бумажной КД между подразделениями.

Ключевые слова: информационные технологии, цифровизация, PDM-система, бизнес-процесс, модель данных, конструк­торско-технологическая подготовка производства, проработка на технологичность, электронная документация, расцеховка.

Беликов Андрей Александрович (Самара, Россия) – начальник группы сектора администрирования и анализа процессов отдела автоматизации разработки технологической документации АО «РКЦ “Прогресс”» (443009, г. Самара, ул. Земеца, д. 18, e-mail: andrewbelikov@gmail.com).

1. Туркова В.А. Применение CALS-технологий для повышения эффективности технологической подготовки производства // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф., г. Оренбург, 16–17 ноября 2017 г. – Оренбург, 2017. – С. 664–666.
2. Направления деятельности РКЦ «Прогресс» [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sam­space.ru/about/areas_of_activity (дата обращения: 15.09.2020).
3. Индекс зрелости Индустрии 4.0 – Управление цифровым преобразованием компаний (acatech ИССЛЕДОВАНИЕ) [Электронный ресурс] / Г. Шу, Р. Андерл, Ю. Гауземайер [и др.]. – Мюнхен, 2017. – URL: https://www.acatech.de/wp-content/uploads/2018/03/acatech_STUDIE_rus_Maturity_Index_WEB-1.pdf (дата обращения: 08.11.2020).
4. Программное обеспечение Windchill [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ptc.com/ru/products/windchill (дата обращения: 08.11.2020).
5. Яшин Д.О., Младышева Д.С. Анализ возможностей информационного сопровождения продукции на этапе технологической подготовки производства (ТПП) и на этапе производства (II) // Дни науки студентов Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых: материалы науч.-практ. конф., г. Владимир, 12 марта 2018 г. – Владимир, 2018. – С. 981–987.
6. Арбузова А.С. Значение исследований бизнес-процессов в условиях становления цифровой экономики // Проблемы развития предприятий: теория и практика. – 2018. – № 3. – С. 8–11.

Как показала практика, создание компрессорных установок невозможно без большого объема экспериментальных работ. На решение этой проблемы затрачиваются большие средства, а к проведению испытаний привлекается большое количество людей. Практически все расчетные методы, которые применяются при проектировании, экспериментально-теоретические. В связи с этим модернизация методов расчета неразрывно связана с развитием экспериментальных исследований, совершенствованием средств и методов измерения. Описан созданный миниатюрный экспериментальный стенд двухступенчатого осевого компрессора, приведена общая схема стенда, подробно описаны системы. Проведен ряд экспериментов на различных частотах вращения с различной нагрузкой, результаты проанализированы. Представлены методы получения характеристик осевых компрессоров при помощи
программного комплекса для численного трехмерного термогазодинамического моделирования. В описанной компрессорной установке имеется комплекс датчиков для сбора параметров потока в различных плоскостях. Сигналы, полученные с датчика, обрабатываются при помощи восьмибитного микроконтроллера. Стенд изготовлен из пластика с использованием технологии послойного наплавления (FDM) на 3D-принтере. Предварительно были проведены расчеты на прочность роторных элементов конструкции, определены материалы, рекомендуемые для изготовления установки. Стенд предлагается использовать с целью конструирования и оптимизации конечных двухступенчатых компрессорных установок, а также в процессе обучения. Описана также построенная численная модель для исследования параметров потока компрессорной установки, приводятся результаты сравнения некоторых экспериментальных и расчетных данных, построена расходонапорная характеристика, произведена оценка неопределенности измерений, сформулирован ряд рекомендаций.

Ключевые слова: осевой компрессор, экспериментальный стенд, коэффициент напора, коэффициент расхода, трехмерное численное моделирование, характеристика компрессора, трехмерная печать, аддитивные технологии, прочностной анализ, система автоматизированного анализа.

Савченко Владислав Владимирович (Екатеринбург, Россия) – аспирант кафедры «Турбины и двигатели» ФГАОУ ВО УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: Vladislav.savchenko@urfu.me).

Блинов Виталий Леонидович (Екатеринбург, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Турбины и двигатели» ФГАОУ ВО УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: v.l.blinov@urfu.ru).

Шаманин Сергей Юрьевич (Екатеринбург, Россия) – студент ФГАОУ ВО УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: shamanin0090@gmail.com).

1. Разработка испытательного стенда для малоразмерных газотурбинных двигателей [Электронный ресурс] / М.С. Болховитин, Д.А. Боровиков, А.В. Ионов, С.Д. Селиверстов // Труды МАИ. – 2016. – Вып. № 91. – URL: www.mai.ru/science/trudy/ (дата обращения: 25.01.2021).

2. 3D printable conductive materials for the fabrication of electrochemical sensors: A mini review / Hamzah Hairul Hisham, Saiful Arifin Shafiee, Aya Abdalla, Patel Bhavik Anil // Electrochemistry Communications. – 2018. – No. 96. – Р. 27–371.

3. Промышленная автоматика SIEMENS [Электронный ресурс]. – URL: https://labsys.ru/upload/
iblock/677/6772922932b419a6ceccc4cedcb5b1fd.pdf (дата обращения: 25.01.2021).

4. CompactRIO Controllers. – URL: http://www.ni.com/pdf/product-flyers/compactrio-controller.pdf (accessed 25 January 2021).

5. Выбор параметров расчетной модели при решении задач многокритериальной оптимизации плоских компрессорных решеток / В.Л. Блинов, Ю.М. Бродов, О.В. Комаров, В.А. Седунин // Компрессорная техника и пневматика. – № 1. – 2015. – С. 36–42.

6. Саженков А.Н., Самохвалов Н.Ю., Соловьев М.Н. Экспериментальный стенд для исследования аэродинамических характеристик лопаток газовых турбин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 41. – С. 41–58.

7. Седунин В.А., Блинов В.Л., Шепелина Я.П. Моделирование физических процессов в турбомашинах в примерах и задачах / УрФУ. – Екатеринбург, 2016. – 128 с.

8. 3D printed dual stage axial compressor. – URL: https://imgur.com/a/ByC0AJW (accessed 25 January 2021).

9. Блум Дж. Exploring Arduino: пер. с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2015. – 336 с.

10. Петин В.А., Биняковский А.А. Практическая энциклопедия Arduino. – 2-е изд. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 166 с.

11. Николаева Е.А., Николаев А.В. Алгоритм расчета неопределенности при проведении калибровки средств измерений // Вестник КузГТУ. – 2017. – № 5. – C. 162–167.

12. Путилова Е.М., Обухова М.В., Мельникова Т.Е. Анализ динамических характеристик статорной лопатки направляющего аппарата компрессора авиационного газотурбинного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 52. – С. 27–37.

13. Нихамкин М.Ш., Черняев А.И., Семенов С.В. Методика расчета показателей надежности роторных систем на основе статического моделирования вибраций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 47. – С. 198–213.

14. Седунин В.А., Нусс А.С., Серков С.А. Исследование прочностных характеристик лопаток осевого компрессора // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. – 2016. – № 3. – С. 90–99. DOI: 10.18698/0236-3941-2016-3-90-99

15. Параметрическое профилирование плоских компрессорных решеток при решении задач многокритериальной оптимизации / В.Л. Блинов, Ю.М. Бродов, В.А. Седунин, О.В. Комаров // Известия вузов. Проблемы энергетики. – 2015. – № (3–4). – C. 86–95.

Работа состоит из пяти подразделов. В первом подразделе даны ответы на вопросы об актуальности, прикладном значении исследования, а также о необходимости разработки новых подходов, позволяющих в инженерной практике осуществлять моделирование вихревых структур. Во втором подразделе рассмотрены некоторые математические модели и подходы, применяемые при решении задач динамики вихрей. Третий подраздел посвящен решению задачи определения основных параметров потока в ядре вихревого кольца при заданных его геометрических размерах. Показано, что турбулентное вихревое кольцо получается как результат взаимодействия двух вихревых колонн. Четвертый подраздел посвящен способам, позволяющим охарактеризовать концентрированный вихрь как источник акустических колебаний.

В качестве объекта исследований рассмотрено течение в ядре турбулентного вихревого кольца. Принято, что ядро вихревого кольца имеет форму тора. Предложен подход, позволяющий установить строгое соответствие между основными параметрами потока и формой вихревого кольца.

Целью работы является получение параметров потока в ядре вихревого кольца с последующей подстановкой их в акустико-вихревое уравнение для анализа источника акустических колебаний. Также необходимо показать наличие структуры в вихревом кольце, соответствующей некоторой точечной симметрии, и, таким образом, отказаться от представления о круговой симметрии ядра вихревого кольца. Предлагаемый подход основан на утверждении, что вихревое кольцо можно представить как множество, сформированное по «правилу», определяющему пространственную геометрическую форму. В результате предложен подход для анализа вихревого кольца как источника акустических колебаний, а также сформулировано и теоретически обосновано, что ядро турбулентного вихревого кольца, имеющего форму тора, может рассматриваться как результат взаимодействия двух вихревых колонн.

Ключевые слова: вихрь, вихревое кольцо, вихревой звук, тор, ядро вихря, вихревая скорость, декомпозиция вектора скорости, акустический источник, уравнение Эйлера, уравнение Навье – Стокса, частные производные.

Федосеев Сергей Юрьевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры 202 ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: it202mai@gmail.com).

Тимушев Сергей Федорович (Москва, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры 202 ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: timushevsf@mai.ru).

1. Копьев В.Ф., Леонтьев Е.А. Энергетический аспект акустической неустойчивости некоторых стационарных вихрей // Акустический журнал. – 1985. – Т. ХХХI, вып. 3. – C. 348–352.

2. Копьев В.Ф., Чернышев С.А. Колебания вихревого кольца, возникновение в нем турбулентности и генерации звука // Успехи физических наук. Обзоры актуальных проблем. – Июль 2000. – Т. 170, № 7. – C. 713–742.

3. Tang S.K., Ko N.V.M. Basic soung generation mechanisms in inviscid vortex interactions at low Mach number // Journal of Sound and Vibration. – 2003. – Vol. 262. – P. 87–115.

4. Powell A. Vortex sound theory // Journal of the Acoustical Society of America. – 1964. – No. 36. – P. 177–195.

5. Flowcs Williams J.E., Kempton A.J. The noise from large -scale structure of a jet // Journal of Fluid Mechanics. – 1978. – No. 84. – P. 673–694.

6. Möhring W. On vortex sound at low Mach number // Jornal of Fluid Mechanics. – 1978. – No. 85. – P. 685–691.

7. Косторной А.С., Мортынова Н.С. Разработка проточных частей центробежного насоса методом математического моделирования // Вестник СумДу. Сер. Технические науки. – 2008. – № 1. – C. 22–30.

8. Богатырев Г.П., Смородин Б.Л. Физическая модель вращения тропического циклона // Письма в ЖЭТФ. – 1996. – Т. 63, № 1. – C. 25–28.

9. Ван-Дайк М. Альбомы течений жидкости и газа. – М.: Мир, 1986. – 184 с.

10. Яковлев П.Г. Излучение звука плоским локализованным вихрем // Акустический журнал. – 2012. – Т. 58, № 4. – С. 563–568.

11. Бразалук Ю.В., Евдокимов Д.В., Поляков Н.В. Исследование устойчивости вихревых структур путем численного эксперимента // Вестник Харьков. нац. ун-та. Сер. Математическое моделирование. Информационные технологии. Автоматизированные системы управления. – 2003. – Вып. 1, № 590. – С. 55–60.

12. Ахметов Д.Г. Формирование и основные параметры вихревых колец // Прикладная механика и техническая физика. – 2001. – Т. 42, № 5. – С. 70–83.

13. Lighthill M.J. On sound generated aerodynamically. Part I. General Theory // Proc. of the Royal Soc. – 1952. – No. A 211. – P. 564–587.

14. Curle N. The influence of solid boundaries upon aerodynamic sound // Proc. of the Royal Soc. – 1955. – No. A 231. – P. 505–514.

15. Flowcs-Williams J.E., Hawkings D.L. Sound generation by turbulence and surfaces in arbitrary motion // Philosophical Transactions of the Royal Society. – 1969. – No. A264. – P. 321–342.

16. Farassat F., Myers M.K. Extension of Kirchhhoff’s formula to radiation from moving surfaces // Journal of Sound and Vibration. – 1988. – No. 123. – P. 451–461.

17. Caro S., Moreau S. Comparaison d’une technique 2D de type Sears avec un calcul instationnaire direct pour le calcul du bruit de raies d’un ventilateur. Bruit des ventilateurs à basse vitesse // Proceedings of the 3rd Colloque du Bruit de Ventilateurs. – November 2001. – 7 p.

18. Presentation of a CAA formulation based on Lighthill’s analogy for fan noise / S. Caro, R. Sandboge, J. Iyer, Y. Nishio // Proceedings of 3rd International symposium on Fan Noise, Lyon, France, 19–21 September. – Lyon, France, 2007. – 10 p.

19. Sandboge R., Washburn K., Peak C. Validation of a CAA formulation based on lighthill’s analogy for a cooling fan and mower blade noise // Proceedings of 3rd International Symposium on Fan Noise, Lyon, France, 19–21 September. – Lyon, France, 2007. – 12 p.

20. Zhu Y.J., Ou Y.H., Tian J. Experimental and numerical investigation on noise of rotor blade passing outlet grille // NCEJ. – 2008. – P. 967–977.

21. De Reboul Silouane, Zerbib N., Heather A. Use OpenFOAM coupled with finite and boundary element formulations for computational aero-acoustics for ducted obstacles // INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings, InterNoise19, Madrid, Spain. – 2019. – No. 16. – P. 4811–4826.

22. Ribner H.S. The generation of sound by turbulent jets // Advances in Applied Mechanics. – 1964. – Vol. 8. – P. 103–182.

23. Колмогоров А.Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости // Известия АН СССР. Серия физическая. – 1942. – Вып. 6, № 1–2. – C. 56–58.

24. Crow S.C. Aerodynamic sound emission as a singular perturbation problem // Studies in Applied Mathematics. – 1970. – Vol. XLIX, no. 1. – P. 41–46.

25. Артамонов К.И. Термогидроакустическая устойчивость. – М.: Машиностроение, 1982. – 261 с.

Рассмотрена возможность применения летательного аппарата типа мультикоптер в качестве транспортного средства в городских условиях, поскольку данный вид транспорта является наиболее перспективным в ближайшем будущем в условиях постоянно растущего числа пробок в крупных городах. Представлена оценка данного летательного аппарата с учетом требований по надежности, указанных в нормативных документах. Проведен анализ требований авиационных правил в части надежности систем летательных аппаратов. Рассмотрены шесть вариантов компоновки мультикоптера с различным количеством движителей с учетом системы управления движителями, система электроснабжения и система управления ЛА. Остальные системы из состава бортового оборудования не рассматриваются, так как их отказы на прямую не приводят к катастрофической ситуации и крушению летательного аппарата. Приведена оценка выбранных вариантов с учетом компоновки наиболее критичного бортового оборудования мультикоптера по критерию надежности путем бюджетирования требований для одного канала создания тяги. Представлен анализ деревьев неисправностей и отказных ситуаций, которые приводят к катастрофической ситуации для каждой компоновки мультикоптера в отдельности, а также представлены предложения по количеству независимых каналов для системы электроснабжения и системы управления. На основании выставленных количественных требований к возникновению катастрофической ситуации для основного бортового оборудования и различных вариантов компоновки с учетом числа движителей и предложений по их архитектуре, системы электропитания и системы управления определены наиболее перспективные варианты архитектуры мультикоптера, обеспечивающие выполнение требований в части отказобезопасности для катастрофической ситуации.

Ключевые слова: воздушное такси, беспилотное транспортное средство, архитектура мультикоптера, надежность, компоновка мультикоптера, отказобезопасность, безопасность, движитель мультикоптера, бортовое оборудование, деревья отказов, БПЛА.

Трофимов Алексей Андреевич (Москва, Россия) – инженер 1-й категории, 1-й институт, кафедра 101 ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: trofimovaa@mai.ru).

Постников Сергей Евгеньевич (Москва, Россия) – ведущий инженер, 1-й институт, кафедра 101 ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: postnikovse@mai.ru).

1. Редькин А.В., Анимица В.А., Еремин М.М. Разработка рационального облика преобразуемого ЛА с гибридной силовой установкой и многовинтовой несущей системой на 9 пассажиров // Модели и методы аэродинамики: материалы Девятнадцатой междунар. шк.-семинара, г. Евпатория, 4–11 июня 2019 г. / Центр. аэрогидродинам. ин-т им. профессора Н.Е. Жуковского (Жуковский). – Евпатория, 2019. – C. 106–107.

2. Карпов А.Е., Клочков В.В. Проблемы принятия инновационных решений для освоения перспективных рынков (на примере российского гражданского вертолетостроения) // Друкеровский вестник. – 2020. – № 1. – С. 144–161.

3. Wayne J., Silva C., Solis E. Concept vehicles for VTOL air taxi operations // AHS Technical Conference on Aeromechanics Design for Transformative Vertical Flight, San Francisco, CA, January 16–19, 2018. – San Francisco, 2018. – 24 p.

4. Graduate team aircraft design competition: electric vertical takeoff and landing (E-VTOL) aircraft mistral air taxi / S. Addarkaoui Taarabt, A. Bernier, Y. Chien, H. Compere, A. Dore, M. Fransolet, R. Jumpertz, L. Macchiaiolo // AIAA Graduate Team Aircraft Design Competition. – 2018–2019. –  URL: https://www.aiaa.org/
docs/default-source/uploadedfiles/education-and-careers/university-students/design-competitions/3rd-place-grad-team-aircraft.pdf?sfvrsn=5d49f2cf_0 (accessed 03 February 2021).

5. Формирование обликов электрической силовой установки для сверхлегкого пилотируемого самолета / А.Н. Варюхин, В.С. Захарченко, А.В. Гелиев, М.В. Гордин, И.О. Киселев, Д.И. Журавлев, Ф.А. Загуменнов, А.В. Казаков, В.Е. Вавилов // Авиационные двигатели. – 2020. – № 3 (8). – С. 5–14.

6. Bacchini A., Cestino E. Electric VTOL configurations comparison // Aerospace. – 2019. – No. 6. – P. 26.

7. Patterson VTOL urban air mobility concept vehicles for technology development / J. Wayne, C. Silva, K.R. Antcliff, D. Michael // 2018 Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, Atlanta, Georgia, June 25–29, 2018. – Atlanta, Georgia, 2018. – Paper No. AIAA 2018–3847.

8. Дунаевский А.И., Косушкин К.Г., Редькин А.В. Исследования инновационных концепций ЛА вертикального взлета и посадки, предназначенных для выполнения местных и региональных авиаперевозок // Материалы XXIX науч.-техн. конф. по аэродинамике, д. Богданиха, 1–2 марта 2018 г. – Жуковский: Изд-во ЦАГИ, 2018. – 120 с.

9. Overview of electric motor technologies used for more electric aircraft (MEA) / Cao Wenping, B.C. Mecrow, G.J. Atkinson, J.W. Bennett // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2012. – Vol. 59 (9). – P. 3523–3531. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5991952 (accessed 03 February 2021).

10. Jason B. Weiss. Control actuation reliability and redundancy for long duration underwater vehicle missions with high value payloads // Underwater Intervention. – 2014. – URL: https://www.moog.com/content/dam/
moog/literature/Space_Defense/Defense_Literature/Naval/White_Papers/Moog_UI_2014_paper.pdf (accessed 03 Feb­ruary 2021).

11. Maré J.-C. Aerospace actuators 2: signal-by-wire and power-by-wire. – 2017. – 282 p.

12. Concept of modular architecture for hybrid electric propulsion of aircraft / F. Gaspari, L. Trainelli, A. Rolando, I. Perkon // Modular Approach to Hybrid Electric Propulsion Architecture (MAHEPA). – 2017. – Ref. Ares (2017) 5981497. – 87 p.

13. Однокопылов Г.И., Брагин А.Д. Отказоустойчивый асинхронный электропривод // Ползуновский вестник. – 2013. – № 4–2. – С. 157–162.

14. Отказоустойчивый электрический двигатель для топливных насосов летательных аппаратов / Ф.Р. Исмагилов, В.Е. Вавилов, Р.Д. Каримов, В.В. Айгузина // Электроснабжение и электрооборудование. – 2020. – № 4. – С. 29–33.

В данной работе проводится анализ отклонений действительных размеров звеньев от номинальных и их совокупного влияния на перемещение конечного элемента цепи рычажного механизма скалочной полуавтоматики. Рассматриваемый механизм был преобразован к эквивалентному, состоящему из низших поступательных и вращательных кинематический пар. В ходе структурного анализа механизм был разбит на группы Ассура с целью упрощения дальнейшего кинематического расчета. Расчет проводился последовательно, отдельно для каждой структурной группы. На основании этого была разработана математическая модель кинематики механизма скалочной полуавтоматики, учитывающая реальные размеры звеньев, т.е. возможные отклонения размеров звеньев от номинальных значений при любом их сочетании. На конкретном примере с заданными установочными размерами механизма построена передаточная функция выходного звена (клина), а по заданным допускам на размеры определен диапазон ее возможного изменения. Определены комбинации сочетаний размеров звеньев для границ диапазона изменения передаточной функции. Показано, что при допусках, заданных согласно ЕСДП, отклонение положения выходного звена при крайнем положении входного звена (толкателя) может достигать ±10 % от рассчитанного по номинальным размерам. Данная модель может быть использована для решения задач оптимального подбора допусков и снижения стоимости изготовления изделия, исходя из кинематических ограничений, накладываемых на функциональность механизма. Предложенный подход построения и анализа аналитических математических моделей может быть актуален для множества отраслей производства: станкостроения, двигателестроения, оружейной и авиационной промышленности, в особенности там, где используются механизмы, образующие длинные кинематические цепи.

Ключевые слова: допуск, отклонение, кинематическая цепь, выходное звено, механизм скалочной полуавтоматики, передаточная функция, номинальный размер, кинематический анализ, структурная группа, математическая модель.

Базуев Михаил Максимович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: msi@pstu.ru).

Кокшаров Виталий Сергеевич (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: KoksharovVS@gmail.com).

Найчук Алексей Михайлович – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: Alex-3XD@yandex.ru).

1. Метрология, стандартизация, сертификация: учеб. пособие / А.И. Аристов, В.М. Приходько, И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин. – М.: ИНФРА-М, 2014. – 38 с.
2. Допуски и посадки: справ.: в 2 ч. / М.А. Палей [и др.]. – 8-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Политехника, 2001. – Ч. 1. – 207 с.
3. Balling R.J., Free J.C., Parkinson A.R., Consideration of worst-case manufacturing tolerances in design optimization // ASME Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design. – December 1986. – Vol. 108. – P. 438–441.
4. Bjorke O. Computer aided tolerancing. – Norway: Tapir Press, 1978. – 140 p.
5. Dong Z., Soom A. Automatic tolerance analysis from a CAD database // ASME. – 1986. – Paper No. 86-DET-36. – P. 251–267.
6. Greenwood W.H., Chase K.H. A new tolerance analysis method for designers and manufacturers // ASME Journal of Engineering for Industry. – May 1987. – Vol. 109. – P. 112–116.
7. Grossman D.D. Monte-Carlo simulation of tolerancing in discrete parts manufacturing and assembly // Computer Science Report, Stanford Univ., Stanford, California. – May 1976. – No. STANCS-76-555. – 25 p.
8. Turner J.U. Tolerances in computer-aided geometric design: Ph.D. dissertation / Rensselaer Polytechnic Institute. – Troy, New York, 1987.
9. Lee W.-J., Woo T.C. Optimum selection of discrete tolerances // Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design. – June 1989. – Vol. 111. – P. 243–251.
10. Lee M.-Y., Erdman A.G., Faik S. A generalized performance sensitivity synthesis methodology for four-bar mechanisms // Mechanism and Machine Theory. – 1999. – Vol. 34. – P. 1127–1139.
11. Baumgarten J.R., Van Der Werff K. A probabilistic study relating to tolerancing and path generation error // Mechanism and Machine Theory. – 1985. –Vol. 20, no. 1. – P. 71–76.
12. Imani B.M., Pour M. Tolerance analysis of flexible kinematic mechanism using dlm method // Mechanism and Machine Theory. – 2009. – Vol. 44, no. 2. – P. 445–456.
13. Armillotta A. Force analysis as a support to computer-aided tolerancing of planar linkages // Mechanism and Machine Theory. – 2015. – Vol. 93. – P. 11–25.
14. Rhyu J.H., Kwak B.M. Optimal stochastic design of four-bar mechanisms for tolerance and clearance // Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design. – September 1988. – Vol. 110. – P. 255–262.
15. Zhu J., Ting K.-L. Uncertainty analysis of planar and spatial robots with joint clearances // Mechanism and Machine Theory. – 2000. – Vol. 35. – P. 1239–1256.
16. Luo K., Wang J., Du X. Robust mechanism synthesis with truncated dimension variables and interval clearance variables Robust mechanism synthesis with truncated dimension variables and interval clearance variables // Mechanism and Machine Theory. – 2012. – Vol. 57. – P. 71–83.
17. Турыгин Ю.В., Зубкова Ю.В., Сперанских Т.Н. Разработка математической модели движения выходного звена робота на основе анализа погрешностей позиционирования // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. – 2018. – Т. 21, № 1. – С. 19–22.
18. Турыгин Ю.В., Зубкова Ю.В. Экспериментальное исследование влияния кинематической погрешности на точность позиционирования выходного звена мехатронного комплекса // Интеллектуальные системы в производстве. – 2013. – Т. 22, № 2. – С. 100–104.
19. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: учеб. для втузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 640 c.

Проведен анализ существующих конструкций агрегатов планера самолетов из металлополимерных композиционных материалов, составлен их перечень с паспортными характеристиками. В качестве исследуемых самолетов были выбраны Fokker F-27 Friendship, Boeing-777 и Airbus A380, в которых используются материалы ARALL и GLARE. Определены формулы и выяснено распределение потоков нормальных усилий между металлическими и композиционными элементами в составе МПКМ на основе листов алюминиевых (алюмостеклопластики СИАЛ-1-1, СИАЛ-3-1 и СИАЛ-1441 (9/8)) и титановых сплавов (образцы титануглепластиков из патента – Пример 1 и Пример 3). Для определения этих параметров используются формулы, применяемые для составной конструкции, выполненной из разных материалов. На основе паспортных характеристик известных МПКМ предложены модифицированные формулы правила смеси для определения расчетных характеристик прочности новых материалов с учетом задаваемых углов ориентации ПКМ и наличия слоев из металлических листов, проведено сравнение со стандартными механическими характеристиками и показана работоспособность этих формул. По этим формулам можно определить характеристики прочности для произвольного состава пакета МПКМ. Освещены особенности выбора расчетных допускаемых напряжений для конструкции планера магистрального самолета из металлополимерного композиционного материала. Рассматривается концепция конструирования элементов планера самолета с использованием МПКМ. Результаты данной работы позволят на этапе предварительного проектирования определить рациональные составляющие элементы металлополимерного композиционного материала и структуру их распределения в конструкции планера самолета.

Ключевые слова: алюмостеклопластик, титануглепластик, металлополимерный композиционный материал, FML, совместная деформация, поток сил, расчетные напряжения, конструкция, панель, обшивка.

Печенюк Валерий Сергеевич (Москва, Россия) – аспирант кафедры «Проектирование и сертификация авиационной техники» ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4,
e-mail: palatinus13@yandex.ru).

Попов Юрий Иванович (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование и сертификация авиационной техники» ФГБОУ ВО МАИ (НИУ) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: ser.popov91@mail.ru).

1. Проектирование самолетов / М.А. Погосян, Н.К. Лисейцев, Д.Ю. Стрелец [и др.]. – 5-е изд. – М.: Инновационное машиностроение, 2018. – 863 с.

2. Benedict A.V. An experimental investigation of GLARE and restructured fiber metal laminates / Embry-Riddle Aeronautical University. – 2012. – 103 p.

3. Fokker Technologies. Fokker Aerostruktures. Along the bond line. Groundbreaking aircraft structures. – URL: https://www.compositesworld.com/cdn/cms/Fokker_Glare.pdf (accessed 13 February 2021).

4. Wu G.C., Yang J.M. The mechanical behavior of GLARE laminates for aircraft structures // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. – 2005. – No. 57. – P. 72–79.

5. Листы из слоистого алюмостеклопластика марки СИАЛ-1-1: каталог // Сайт ВИАМ. – URL: https://catalog.viam.ru/catalog/sial1_1/listy-iz-sloistogo-alyumostekloplastika-marki-sial-1-1/ (дата обращения: 03.10.2019).

6. Листы из слоистого алюмостеклопластика марки СИАЛ-3-1: каталог // Сайт ВИАМ. – URL: https://catalog.viam.ru/catalog/sial3_1/listy-iz-sloistogo-alyumostekloplastika-marki-sial-3-1/ (дата обращения: 03.10.2019).

7. Серебренникова Н.Ю. Особенности формирования структуры и механических свойств слоистых гибридных материалов на основе алюминий-литиевых сплавов и стеклопластиков. – М., 2017. – 140 с.

8. Попов Ю.И., Кравченко Г.Н., Казанцев В.В. Оценка несущей способности составной конструкции самолета из металла и композита // Полет. – 2020. – № 4. – С. 43–51.

9. Попов Ю.И., Резниченко В.И. Проектирование и изготовление узлов и деталей планера самолета из композиционных материалов / МАИ. – М., 1994. – 68 с.

10. Ендогур А.И. Конструкция самолетов. Конструирование агрегатов планера: учеб. / МАИ. – М., 2012. – 494 с.

11. Sinke J. Manufacturing of GLARE parts and structures // Journal of Applied Composite Materials. – 2003. – No. 10. – P. 293–305.

12. Sinke J. Manufacturing principles for fiber metal laminats // 17th International Conference on Composite Materials. – Edinburgh, 2009. – 9 p.

13. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов: учеб. для студ. авиац. специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1991. – 400 c.

14. Shetty B.P., Reddy S., Mishra R.K. Finite element analysis of an aircraft wing leading edge made of GLARE material for structural integrity // Journal of Failure Analysis and Prevention. – 2017. – Vol. 17, no. 5. – Р. 948–954.

15. Слоистые металлополимерные материалы в элементах конструкции воздушных судов / Н.Ю. Под­животов, Е.Н. Каблов, В.В. Антипов, В.С. Ерасов, Н.Ю. Серебренникова, М.Р. Абдуллин, М.В. Лимонин // Перспективные материалы. – 2016. – № 10. – C. 5–19.

Для стабильного положения фронта пламени в камерах сгорания газотурбинных энергоустановок свежая газовоздушная смесь в течение всего процесса работы должна быть нагрета до температуры воспламенения. При коэффициентах избытка воздуха в интервале между верхним и нижним концентрационными пределами с этой задачей успешно справляются обратные токи из зоны развитого горения. При организации низкотемпературного горения вблизи бедного предела вклад обратных токов в подогрев свежей газовоздушной смеси оказывается недостаточным и дополнительно требуется внешний подогрев компонентов в специальных подогревателях отработанными на турбине газами. Температурные характеристики свежей газовоздушной смеси на входе в камеру и в зоне обратных токов, а также продуктов сгорания в зоне развитого пламени, получены из решения уравнений энергетического баланса. Рассмотрены режимы низкотемпературного бедного горения с коэффициентами избытка воздуха, превышающими нижний концентрационный предел αн = 2. Расчеты проведены при двух значениях коэффициента эжекции в зоне обратных токов K = 0,14 и K = 0,30. Значение K = 0,14 получено с использованием эмпирических соотношений. Значение K = 0,30 получено из условия, что при стехиометрическом горении подогрев газовоздушной смеси полностью осуществляется обратными токами. Показано, что с увеличением коэффициента избытка воздуха для обеспечения устойчивого положения фронта пламени роль внешнего подогрева компонентов возрастает.

Ключевые слова: газовоздушная смесь, параметры подачи, устойчивость горения, коэффициент избытка воздуха, коэффициент эжекции, стабильное пламя, низкотемпературное бедное горение, зона обратных токов, внешний подогрев.

Шилова Алена Алексеевна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: alyona1203@gmail.com).

Бачев Николай Леонидович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: bnl54@yandex.ru).

Бульбович Роман Васильевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: bulbovich@pstu.ru).

1. Wierzba I., Kilchyk V. Flammability limits of hydrogen–carbon monoxide mixtures at moderately elevated temperatures // International Journal of Hydrogen Energy. – 2001. – Vol. 26, iss. 6. – Р. 639–643.
2. Gibbon H.J., Wainwright J., LInRogers R. Experimental determination of flammability limits of solvents at elevated temperatures and pressures // Institution of Chemical Engineers Symposium Series. – 1994. – Vol. 134. – Р. 1–12.
3. Effect of low temperature on the flammability limits of methane/nitrogen mixtures / Z. Li, M. Gong, E. Sun, J. Wu, Y. Zhou // Energy. – 2011. – Vol. 36 (9). – Р. 5521–5524.
4. Dependence of the lower flammability limit on the initial temperature / T.A. Bolshova, V.A. Bunev, D.A. Knyazkov, O.P. Korobeinichev, A.A. Chernov, A.G. Shmakov, S.A. Yakimov // Combustion, Explosion, and Shock Waves. – 2012. – Vol. 48, iss. 2. – Р. 125–129.
5. Catoire L., Naudet V. Estimation of temperature dependent lower flammability limit of pure organic compounds in air at atmospheric pressure // Process Safety Progress. – 2005. – Vol. 24 (2). – Р. 130–137.
6. Обеспечение малоэмиссионной работы камеры сгорания в широком диапазоне климатических условий применительно к авиапроизводным ГТУ / Л.А. Булысова, А.Г. Тумановский, М.Н. Гутник, В.Д. Васильев, А.М. Сипатов, А.Д. Нугуманов // Электрические станции. – 2019. – № 12 (1061). – С. 20–22.
7. Экспериментальные исследования модельной двузонной малоэмиссионной камеры сгорания ГТУ средней мощности / Л.А. Булысова, В.Д. Васильев, М.Н. Гутник, К.С. Пугач, М.М. Гутник, А.Л. Берне // Электрические станции. – 2019. – № 9 (1058). – С. 2–7.
8. Организация низкотемпературного бедного горения утилизируемого газа / Н.Л. Бачев, А.А. Шилова, О.О. Матюнин, Р.В. Бульбович // Проблемы региональной энергетики. – 2020. – № 3 (47). – С. 56–68.
9. Шилова А.А., Бачева Н.Ю. Определение коэффициентов избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения забалластированных нефтяных газов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 53. – С. 77–85.
10. Шилова А.А., Бачев Н.Л., Бульбович Р.В. Влияние состава и параметров подачи нефтяного газа на его пределы горения // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2019: материалы XX Всерос. науч.-техн. конф., г. Пермь, 14–16 ноября 2019 г.: в 2 ч. – Пермь, 2019. – Т. 2. – С. 216–219.
11. Расширение пределов горения в пористой горелке с помощью внешнего подогрева / Ал.Ал. Берлин, А.С. Штейнберг, С.М. Фролов, А.А. Беляев, В.С. Посвянский, В.Я. Басевич // Доклады Академии наук. – 2006. – Т. 406, № 6. – С. 1–6.
12. Экспериментальное исследование расширения бедного предела горения метана с помощью внешних воздействий на физико-химические процессы в зоне прогрева пламени / П.А. Гусев, С.М. Фролов, О.Г. Скрипник, А.С. Штейнберг, А.А. Берлин // Горение и взрыв. – 2009. – Вып. 2. – C. 7–11.
13. Фролов С.М. Наука о горении и проблемы современной энергетики // Российский химический журнал. – 2008. – Т. 52, № 6. – С. 129–133.
14. Новый тип малоэмиссионных камер сгорания для газотурбинных установок на основе объемных проницаемых матриц / А.Н. Рахметов, В.М Шмелев, А.А. Захаров, В.С. Арутюнов // Горение и взрыв. – 2013. –  № 6. – С. 61–64.
15. Мингазов Б.Г. Внутрикамерные процессы и автоматизированная доводка камер сгорания ГТД. – Казань, 2000. – 168 с.
16. Талантов А.В. Основы теории горения. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1975. – 253 с.
17. Бакланов А.В. Исследование процессов в камере сгорания конвертированного авиационного ГТД с целью улучшения его экологических характеристик. автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.07.05 / Казан. гос. техн. ун-т им. А.Н. Туполева. – Казань, 2011. – 19 с.
18. Определение размеров зоны обратных токов трехмерной модели камеры сгорания ГТД с помощью пакета ANSYS FLUENT / В.В. Бирюк, М.Ю. Орлов, И.А. Зубрилин, Ю.А. Синеговский, А.В. Кривцов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2011. – № 5 (29). – С. 44–47.

Исследуется динамика переходных внутрикамерных процессов (внутренняя баллистика) маршевого РДТТ второй ступени крылатой ракеты с учетом в общем случае распределенных пространственно-трехмерных и изменяющихся во времени полетных перегрузок. Метод исследования – постановка вычислительного эксперимента. Рассматривается сопряженная постановка задачи, включающая в себя: нестационарное срабатывание воспламенительного устройства (скорость горения воспламенительного состава описывается на основе экспериментально-теоретического подхода, учитывающего догорание продуктов сгорания за корпусом воспламенительного устройства); прогрев, зажигание и последующее нестационарное и турбулентное горение заряда твердого топлива (используется квазигомогенная модель горения на основе уравнений теплопроводности и химической кинетики, записанных для конденсированной фазы (твердого топлива), с учетом влияния газовой фазы (факела) на процесс горения в конденсированной фазе; метод решения задачи – метод конечных разностей); нестационарное трехмерное гомогенно-гетерогенное четырехфазное течение воздуха и продуктов сгорания в камере сгорания, сопловом блоке и за сопловым блоком ракетного двигателя (используются подходы механики сплошных многофазных сред; базовая система уравнений – система вихревых дифференциальных уравнений газовой динамики; метод решения – многопараметрический класс разностных схем расщепления по физическим процессам метода Давыдова); разгерметизацию камеры сгорания РДТТ (уравнение движения заглушки соплового блока – второй закон Ньютона; метод решения задачи – метод Эйлера). Каждая из подзадач рассматривается во взаимосвязи и разрешается одновременно – на одном шаге по времени. Для решения сформулированной задачи разработан комплекс прикладных программ с использованием (для основного расчетного модуля) стандарта многопотоковой обработки информации OpenCL. Проведена проверка работоспособности программного продукта.

Ключевые слова: численное исследование, ракетный двигатель твердого топлива, горение твердого топлива, газовая динамика, полетные перегрузки, методика расчета.

Егоров Михаил Юрьевич (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры «Высшая математика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: egorov-m-j@yandex.ru).

Егоров Дмитрий Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, первый заместитель генерального директора –  главный конструктор АО НИИ полимерных материалов (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16, e-mail: egorovdimitriy@mail.ru).

Егоров Сергей Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, начальник расчетного отдела АО НИИ полимерных материалов (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16,
e-mail: know_nothing@bk.ru).

1. Соркин Р.Е. Газотермодинамика ракетных двигателей на твердом топливе. – М.: Наука, 1967. – 368 с.
2. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.
3. Численный эксперимент в теории РДТТ / А.М. Липанов, В.П. Бобрышев, А.В. Алиев [и др.]; под ред. А.М. Липанова; УИФ «Наука». – Екатеринбург, 1994. – 301 с.
4. Давыдов Ю.М., Егоров М.Ю. Численное моделирование нестационарных переходных процессов в активных и реактивных двигателях. – М.: НАПН, 1999. – 272 с.
5. Внутренняя баллистика РДТТ / А.В. Алиев, Г.Н. Амарантов [и др.]; под ред. А.М. Липанова и Ю.М. Милехина; РАРАН. – М.: Машиностроение, 2007. – 504 с.
6. Газовые течения в соплах энергоустановок / под ред. проф. В.Н. Емельянова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2017. – 328 с.
7. Энергетика и внутренняя баллистика ракетных двигателей на твердом топливе / Ю.М. Милехин, Г.В. Бурский, Г.С. Лавров, В.С. Попов, Д.Н. Садовничий. – М.: Наука, 2018. – 359 с.
8. Давыдов Ю.М., Давыдова И.М., Егоров М.Ю. Влияние полетной перегрузки на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя на твердом топливе // Доклады академии наук. – 2004. – Т. 398, № 2. – С. 194–197.
9. Davydov Yu.M., Davydova In.M., Egorov M.Yu. Flight overloading effect on the working process instability in the combustion chamber of a solid-fuel rocket engine // Doklady Physics. Moscow. Nauka / Interperiodica. – 2004. – Vol. 49, no. 9. – P. 527–529.
10. Численное моделирование внутрикамерных процессов при выходе на режим работы ракетного двигателя твердого топлива / Г.Н. Амарантов, М.Ю. Егоров, С.М. Егоров, Д.М. Егоров, В.И. Некрасов // Вычислительная механика сплошных сред. – 2010. – Т. 3, № 3. – С. 5–17.
11. Рихтмайер Р.Д., Мортон Х. Разностные методы решения краевых задач. – М.: Мир, 1972. – 420 с.
12. Рахматулин Х.А. Основы газовой динамики взаимопроникающих движений сплошных сред // Прикладная математика и механика. – 1956. – Т. XX, № 2. – С. 184–195.
13. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. – М.: Наука, 1987. – Ч. I. – 464 с.; ч. II. – 360 с.
14. Давыдов Ю.М. Крупных частиц метод // Математический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1988. – С. 303–304. (Математика. Большой энциклопедический словарь. – 2-е изд. – М.: Российская энциклопедия, 1996. – С. 303–304; Математика. Большой энциклопедический словарь. – 3-е изд. – М.: Российская энциклопедия, 1998/2000. – С. 303–304.)
15. Давыдов Ю.М., Давыдова И.М., Егоров М.Ю. Неустойчивость рабочего процесса в двухкамерном ракетном двигателе на твердом топливе // Доклады академии наук. – 2011. – Т. 439, № 2. – С. 188–191.
16. Егоров М.Ю., Егоров Д.М. Численное исследование динамики внутрикамерных процессов при срабатывании бессоплового РДТТ // Известия вузов. Авиационная техника. – 2013. – № 1. – С. 51–54.
17. Егоров М.Ю. Численное исследование динамики внутрикамерных процессов при срабатывании специализированного РДТТ // Известия вузов. Авиационная техника. – 2017. – № 4. – С. 104–111.
18. Егоров М.Ю. Численное исследование динамики переходных внутрикамерных процессов при выходе на режим работы РДТТ особой компоновочной схемы // Известия вузов. Авиационная техника. – 2019. – № 2. – С. 59–67.
19. Стахнов А.А. Linux. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 912 с.
20. Дерк Л. С и С++: справ. – М.: ВКК, 1997. – 592 с.
21. Programming Guide. AMD Accelerated Parallel Processing OpenCL. Advanced Micro Devices. – 2011. – 294 p.

Приводятся результаты численных расчетов динамики внутрикамерных процессов в маршевом РДТТ второй ступени крылатой ракеты с учетом распределенных пространственно-трехмерных и изменяющихся во времени полетных перегрузок, полученные с использованием разработанной ранее методики расчета и созданного на ее основе пакета прикладных программ. Величина полетной перегрузки крылатой ракеты в проекциях по осям координат определяется в зависимости от массы, скорости и траектории движения ракеты, массового расхода и тяги ракетного двигателя. Внешним аэродинамическим воздействием на внутрикамерный процесс в РДТТ пренебрегаем. Результаты расчетов приводятся в сравнении – без учета и с учетом действия полетной перегрузки. Рассматривается два основных этапа работы ракетного двигателя: выход на режим работы и маршевый режим работы. На этапе выхода на режим работы РДТТ перегрузка влияет на перераспределение температуры газовой фазы продуктов сгорания в районе переднего днища камеры сгорания. На маршевом режиме работы РДТТ в результате действия полетной перегрузки наблюдается увеличение плотности частиц (жидких капель) малого и большого диаметра твердой фазы продуктов сгорания на стенке заднего днища и предсоплового газохода, причем степень изменения распределения плотности частиц (жидких капель) большего диаметра более значительная. Результаты численного исследования хорошо согласуются с экспериментальными данными – результатами стендовых испытаний ракетного двигателя и результатами летных испытаний крылатой ракеты, в состав которой входит рассматриваемый РДТТ.

Ключевые слова: ракетный двигатель твердого топлива, горение твердого топлива, газовая динамика, учет полетных перегрузок, результаты численных расчетов.

Егоров Михаил Юрьевич (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры «Высшая математика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: egorov-m-j@yandex.ru).

Егоров Дмитрий Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, первый заместитель генерального директора –  главный конструктор АО НИИ полимерных материалов (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16, e-mail: egorovdimitriy@mail.ru).

Егоров Сергей Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, начальник расчетного отдела АО НИИ полимерных материалов (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16,
e-mail: know_nothing@bk.ru).

1. Давыдов Ю.М., Давыдова И.М., Егоров М.Ю. Влияние полетной перегрузки на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя на твердом топливе // Доклады академии наук. – 2004. – Т. 398, № 2. – С. 194–197.

2. Davydov Yu.M., Davydova In.M., Egorov M.Yu. Flight overloading effect on the working process instability in the combustion chamber of a solid-fuel rocket engine // Doklady Physics. Moscow. Nauka / Interperiodica. – 2004. – Vol. 49, no. 9. – P. 527–529.

3. Численное моделирование внутрикамерных процессов при выходе на режим работы ракетного двигателя твердого топлива / Г.Н. Амарантов, М.Ю. Егоров, С.М. Егоров, Д.М. Егоров, В.И. Некрасов // Вычислительная механика сплошных сред. – 2010. – Т. 3, № 3. – С. 5–17.

4. Давыдов Ю.М., Давыдова И.М., Егоров М.Ю. Неустойчивость рабочего процесса в двухкамерном ракетном двигателе на твердом топливе // Доклады академии наук. – 2011. – Т. 439, № 2. – С. 188–191.

5. Численное моделирование нестационарных и нелинейных внутрикамерных процессов при срабатывании ракетного двигателя на твердом топливе специального назначения. Часть 1. Постановка вычислительного эксперимента / М.Ю. Егоров, С.М. Егоров, Д.М. Егоров, Р.В. Мормуль // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 47. – С. 53–72.

6. Плотность атмосферы на различной высоте над землей [Электронный ресурс]. – URL: https://tehtab.ru/Guide/Guide­Physics/GuidePhysicsDensity/DensityAirHeight/ (дата обращения: 15.02.2021).

7. Иванов С.А. Газовая динамика: лаб. практикум [Электронный ресурс] / Самар. гос. техн. ун-т. – Самара, 2014. – 62 c. – URL: http://physics.samgtu.ru/sites/phy­sics.sam­gtu.ru/files/styles/ivanov_verstka.pdf (дата обращения: 15.02.2021).

8. Куренков В.И. Модели для оценки нагрузок, действующих на летательные аппараты [Электронный ресурс]. – URL: https://studfile.net/preview/7439596/ (дата обращения: 15.02.2021).