Приведены результаты исследования гидравлических характеристик на примере камеры сгорания авиационного двигателя ПС-90А. Рассмотрена математическая модель газодинамики камеры сгорания, основанная на базе уравнений одномерного стационарного течения. В одномерной постановке проанализировано изменение параметров по тракту камеры сгорания для различных режимов работы двигателя: от малого газа до взлетного. Граничные условия для каждого режима были получены по итогам термогазодинамического расчета. Все режимы работы камеры сгорания рассматривались с горением и без горения жидкого топлива. Численная трехмерная модель предусматривала расчет одного сектора камеры сгорания, содержащего одну жаровую трубу трубчато-кольцевого типа с концентрично установленным двухрядным завихрителем. Сеточная модель была выбрана по результатам расчета из нескольких вариантов по условию сеточной независимости выбранных параметров. В расчете учитывались эффекты турбулентности, химического взаимодействия топлива с воздухом, поступающего от компрессора двигателя. Для достоверности распределения температуры в области жаровой трубы производился расчет с учетом модели лучистого теплообмена. Расчет горения предварительно не перемешанной смеси проводился в неадиабатической постановке с применением модели тонкого фронта пламени и в газофазном приближении. Описываются основные особенности течения и изменения давления и скорости потоков в проточной части камеры сгорания. Установлено, что основные потери возникают в диффузоре и фронтовом устройстве камеры сгорания. Произведено сравнение полученных результатов в одномерной постановке с численными расчетами в трехмерной постановке, которое показало их соответствие друг другу с допустимым уровнем отклонения.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, камера сгорания, одномерный расчет, численное моделирование, модель вязкости, модель горения, лучистый теплообмен, гидравлические потери, диффузор, фронтовое устройство, жаровая труба.

Александров Юрий Борисович (Казань, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки», КНИТУ им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10, e-mail: alexwischen@rambler.ru).

Нгуен Тхэ Дат (Казань, Россия) – аспирант кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки», КНИТУ им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10,
e-mail: nguyenthedat1609@gmail.com).

Мингазов Билал Галавтдинович (Казань, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки», КНИТУ им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10, e-mail: bgmingazov@kai.ru).

1. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas turbine combustion-alternative fuels and emissions. – 3 ed. – CRC Press, 2010. – 560 p.

2. Абрашкин В.Ю., Юдин П.Е. Поля температур и гидравлические потери в камерах сгорания малоразмерных газотурбинных двигателей // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2007. – № 2.– C. 9–14.

3. Determination of hydraulic resistance of the aerothermopressor for gas turbine cyclic air coling / D. Konovalov, H. Kobalava, M. Radchenko, I.C. Scurtu, R. Radchenko // TE-RE-RD 2020. – E3S Web of Conferences. – 2020. – No. 01012. – P. 1–14.

4. Dzida M., Kosowski K. Exp. investigations of pressure drop in the combustion chamber of gas turbine // THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. – 89-GT-247. – New York: N.Y., 1989. – 4 p.

5. Пиралишвили Ш.А., Веретенников С.В., Фасил Али Гугсса Исследование влияния режимных и геометрических параметров на характеристики отрывного диффузора камеры сгорания // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: материалы междунар. науч.-техн. конф., г. Самара, 21–23 июня 2006 г. / СГАУ. – Самара, 2006. – Т. 1. – С. 214–215.

6. Веретенников С.В., Пиралишвили Ш.А., Фасил Али Гугсса. Аэродинамика диффузоров камер сгорания современных ГТД // Авиакосмическое приборостроение. – 2007. – № 9. – С. 9–15.

7. Пиралишвили Ш.А., Веретенников С.В., Фасил Али Гугсса. Экспериментальное исследование влияния геометрических и режимных параметров на эффективность отрывного диффузора камеры сгорания ГТД // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: материалы XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева, г. Санкт-Петербург, 21–23 мая 2007 г. – М.: Изд-во МЭИ, 2007. – Т. 1. – С. 86–89.

8. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет: учеб. пособие. – 2-е изд., испр. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. – 220 с.

9. Авиационный двигатель ПС-90А / А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев, В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Ряссов. – М.: Либра-К, 2007. – 320 с.

10. Nguyen T.D., Aleksandrov Yu.B., Mingazov B.G. Study of mixing in a swirling jet // AIP Conference Proceedings 2211. – 2020. – 040007. – 8 p. – URL: https://doi.org/10.1063/5.0003049 (accessed 31 March 2020).

11. Моделирование эмиссионных характеристик камер сгорания ГТД / А.Н. Сабирзянов, В.Б. Явкин, Ю.Б. Александров, А.Н. Маркушин, А.В. Бакланов // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. – 2014. – № 2. – C. 62–70.

12. Molnar M., Marek C. Reduced equations for calculating the combustion rates of jet-A and methane fuel // NASA/TM. – 2003. – 212702.

13. Куценко Ю.Г. Численные методы оценки эмиссионных характеристик камер сгорания газотурбинных двигателей / УрО РАН. – Екатеринбург; Пермь, 2006. – 140 с.

14. ANSYS Fluent Theory Guide, Release 18.1 / ANSYS, Inc. – 2017. – 868 p.

15. Садыков А.В., Бутяков М.А. К решению уравнения переноса излучения методом дискретных ординат // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. – 2017. – № 19(5-6). – C. 25–34.

Предложена конструкция теплозащитного экрана форсажной камеры авиационного ТРДДФ со смешением потоков, позволяющая улучшить его характеристики. Данная конструкция дает возможность изменения материла теплозащитного экрана с деформируемых сплавов на жаропрочные литейные сплавы с большими рабочими температурами и меньшей плотностью. На основе этого была разработана 3D-твердотельная геометрическая модель форсажной камеры с модернизированным теплозащитным экраном. Проведен гидравлический расчет форсажной камеры и канала ее охлаждения по инженерной методике. Вместе с этим выполнено моделирование процесса горения в форсажной камере на полном форсированном режиме с применением программного комплекса Ansys CFX. Полученные в результате моделирования и инженерного расчета данные проанализированы и сравнены друг с другом по расходу воздуха, проходящего через щели между секциями теплозащитного экрана для его охлаждения. В результате расчета получены интегральные характеристики форсажной камеры и разработанной конструкции теплозащитного экрана. С целью проверки эффективности и работоспособности полученной конструкции проведены уточняющие термогазодинамические расчеты двигателя с модернизированной форсажной камерой на максимальном и полном форсированном взлетных режимах работы двигателя. Для оценки влияния изменения характеристик модернизированной форсажной камеры на основные характеристики ТРДДФсм произведено ее моделирование в системе имитационного моделирования DVIGw. В результате проведенных расчетов получено, что применение теплозащитного экрана перспективного исполнения позволяет снизить массу самого экрана на 9 % и увеличить тягу всего двигателя на 1 % на максимальном и полном форсированном режимах.

Ключевые слова: форсажная камера, теплозащитный экран, термогазодинамический расчет, конструкция теплозащитных экранов форсажной камеры, жаропрочные сплавы, численное моделирование, Ansys CFX, горение, DVIGw.

Кишалов Александр Евгеньевич (Уфа, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика», ФГБОУ ВОУ УГАТУ (450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса,
д. 12; e‑mail: kishalov@ufanet.ru).

Золотухин Антон Сергеевич (Уфа, Россия) – магистрант кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика», ФГБОУ ВО УГАТУ (450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса, д. 12; e-mail: zolotuhinant@yandex.ru).

1. Амирханова Н.А., Хамзина А.Р. Повышение коррозионной стойкости сплава ЭП648 к высокотемпературной газовой коррозии // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 36. – С. 38–48.

2. Литейные жаропрочные сплавы [Электронный ресурс]. – URL: https://viam.ru/­cast_heat_resistant_alloys (дата обращения: 15.12.2020).

3. Шайдурова Г.И., Васильев И.Л., Карманова Л.И. Разработка и подтверждение работоспособности ремонтного состава для наружного теплозащитного покрытия // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 36. – С. 49–63.

4. Истребитель Су-37 [Электронный ресурс]. – URL: http://contract-army.ru/info/istrebitel-su-37/ (дата обращения: 16.10.2020).

5. Сверхманевренный многофункциональный истребитель Су-30СМ: сайт. – URL https://structure.mil.ru/structure/forces/air/­weapons/aviation/more.htm?id=12103277@morfMilitaryModel (дата обращения: 16.10.2020).

6. АЛ-31ФП Турбореактивный двухконтурный двигатель с общей форсажной камерой и поворотным реактивным соплом [Электронный ресурс]. – URL: http://www.umpo.ru/Good27_16_140.aspx (дата обращения: 25.10.2020).

7. Авиационный двухконтурный ТРД АЛ-31Ф. Атлас деталей и узлов / ОАО «НПО «Сатурн». – М.: Изд-во МАИ, , 2008. – 20 с.

8. Назаров А.П. Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания АЛ-31Ф / ВВИА им. Жуковского. – М., 1987. – 363 с.

9. Фалалеев С.В. Конструкция ТРДДФ АЛ-31Ф. – Самара, 2013. – 246 с.

10. Новый литейный сплав ВКНА-4У для лопаток ГТД / В.А. Дубровский, Е.Н. Каблов, В.В. Герасимов, В.П. Бунтушкин // Авиационная промышленность. – 1994. – № 7. – С. 26–30.

11. Бунтушкин В.П., Каблов Е.Н., Базылева О.А. Новый литейный сплав ВКНА-1В // Авиационная промышленность. – 1991. – № 12. – С. 4.

12. Разработка методики идентификации математической имитационной сетевой модели ГТД в системе моделирования DVIGw / И.А. Кривошеев, И.М. Горюнов, К.Е. Рожков, Д.А. Кривцов // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4. – С. 39.

13. Кишалов А.Е., Ключев Н.А. Моделирование высотно-скоростных характеристик ТРДДФсм для самолетов V поколения в СИМ DVIGw // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2017. – № 2 (17). – С. 188–192.

14. Сергель О.С. Прикладная гидрогазодинамика: учеб. для авиац. вузов. – М.: Машиностроение, 1981. – 374 с.

15. Туснин А.В., Шаламов С.А., Августинович В.Г. Методика построения конечно-элементной сеточной модели на примере камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 35. – С. 31–48.

16. Кишалов А.Е., Маркина К.В. Моделирование горения авиационного керосина ТС-1 в ANSYS CFX // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2012. – № 2 (3). – С. 60–67.

17. Кудоярова В.М., Кишалов А.Е. Решение прикладных задач теплообмена и гидрогазодинамики в пакете ANSYS: учеб. пособие / РИК Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. – Уфа, 2016. – 219 с.

Рассматривается способ проведения научно-исследовательских испытаний газогенератора перспективного двухконтурного турбореактивного двигателя с имитацией требуемых входных термогазодинамических параметров в условиях моторостроительного предприятия.

Отмечено, что проведение научно-исследовательских испытаний традиционно связано с использованием многопрофильных испытательных комплексов, позволяющих обеспечить имитацию условий работы, максимально приближенных к эксплуатационным для широкого диапазона объектов испытания различной тяги (мощности) и назначения. Подобные испытательные комплексы требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат, что в общем определяет их ограниченное количество в мире.

Показано, что неизменный рост доли научно-исследовательских испытаний на начальных этапах проектирования требует организации испытаний с минимальными финансовыми и материальными затратами непосредственно в условиях моторостроительного предприятия, где особое место отводится испытаниям газогенератора перспективного двухконтурного турбореактивного двигателя. Определение способа имитации термогазодинамических параметров сопряжено с решением достаточно противоречивых задач, где, с одной стороны, требуется обеспечить достоверное воспроизведение реальных условий работы газогенератора для всех версий исполнения проектируемого двухконтурного турбореактивного двигателя, а с другой стороны, необходимо обеспечить сокращение трудоемкости и стоимости проведения испытательных работ.

Одним из действенных решений является применение специализированных испытательных комплексов, отличительной особенностью которых является определение наиболее простого и экономичного средства получения рабочего тела требуемых термогазодинамических параметров для заранее определенного диапазона объектов испытания различной тяги (мощности) и назначения. Рассмотрена техническая реализация специализированного испытательного комплекса для испытаний газогенератора перспективного двухконтурного турбореактивного двигателя
в АО «ОДК-Авиадвигатель» (г. Пермь).

Ключевые слова: газогенератор двухконтурного турбореактивного двигателя, двухконтурный турбореактивный двигатель, испытания, испытательный комплекс, критические технологии, моторостроительное предприятие, научно-исследовательские испытания, стоимость жизненного цикла, термогазодинамические параметры, условия эксплуатации, экспериментальная отработка.

Иноземцев Александр Александрович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, завкафедрой «Авиационные двигатели» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, д. 13, e-mail: ad@pstu.ru); управляющий директор – генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: office@avid.ru).

Торопчин Сергей Валентинович (Пермь, Россия) – начальник отделения перспективных разработок АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, Россия, Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: toropchin@avid.ru).

Грибков Игорь Николаевич (Пермь, Россия) – заместитель начальника отдела расчетно-экспериментальных работ и проектирования систем автоматического управления АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: gribkov@avid.ru).

Галлямов Марат Димович (Пермь, Россия) – заместитель начальника отделения газотурбинных двигателей по испытаниям АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: gallyamov@avid.ru).

1. Schiewe C., Neuburger N., Staudacher S. How future propulsion systems influence future component testing: latest results from Stuttgart University’s altitude test facility // GPPS – 2019. – Paper No. TC-2019-051.

2. Авиационные двигатели и энергетические установки: сб. науч. тр. / под ред. А.В. Луковникова; Гос. науч. центр РФ «Центр. ин-т авиац. моторостроения им. П.И. Баранова». – М., 2020. – 396 с.

3. Развитие авиационных ТРДД и создание уникальных технологий / В.И. Бабкин, М.М. Цховребов, В.И. Солонин, А.И. Ланшин // Двигатель. – 2013. – № 2. – С. 2–7.

4. Бабкин В.И., Солонин В.И. Роль и место экспериментальных исследований при создании перспективных авиационных двигателей // Двигатель. – 2015. – № 4. – С. 2–9.

5. Бабкин В.И., Солонин В.И. Современная методология создания конкурентоспособных авиационных двигателей и место науки в этом процессе // Двигатель. – 2017. – № 1. – С. 10–13.

6. Иноземцев А.А. О программе создания авиационных газотурбинных двигателей пятого поколения для семейства самолетов МС-21 // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. – 2010. – № 4. – С. 28–46.

7. Испытания авиационных двигателей: учеб. для вузов / В.А. Григорьев [и др.]; под общ. ред. В.А. Григорьева, А.С. Гишварова. – М.: Инновационное машиностроение, 2016. – 542 с.

8. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: в 3 т. / под ред. А.А. Иноземцева, М.А. Нихамкина, В.Л. Сандрацкого. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 1. – 208 с.

9. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. / В.И. Бакулев [и др.]; под ред. В.А. Сосунова, В.М. Чепкина, МАИ. – М., 2003. – 688 с.

10. Скибин В.А., Солонин В.И., Палкин В.А. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний в обеспечение создания перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор) / ЦИАМ. – М., 2010. – 673 с.

11. Григорьев В.А., Кузнецов С.П., Белоусов А.Н. Основы доводки авиационных ТРДД: учеб. пособие. – М.: Машиностроение, 2012. – 152 с.

12. Испытания и обеспечение надежности авиационных двигателей и энергетических установок / Е.Ю. Марчуков [и др.]; под ред. И.И. Онищика; МАИ. – М., 2004. – 336 с.

13. Леонтьев В.Н., Сиротин С.А., Теверовский А.М. Испытания авиационных двигателей и их агрегатов. – М.: Машиностроение, 1976. – 216 с.

14. Павлов Ю.И., Шайн Ю.Я., Абрамов Б.И. Проектирование испытательных стендов для авиационных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 152 с.

15. Авиационные и ракетные двигатели. Т. 3. Экспериментально-доводочная база авиационных ВРД в США / сост.: А.Э. Голодницкий, Б.М. Cилин; ВИНИТИ. – М., 1990. – 90 с.

16. Научный вклад в создание авиационных двигателей: в 2 кн. / Центр. ин-т авиац. моторостроения им. П.И. Баранова; под общ. науч. ред. В.А. Скибина, В.И. Солонина. – М.: Машиностроение, 2000. –
Кн. 2. – 616 с.

17. Стенд для испытания газогенераторов турбореактивных двухконтурных двигателей: пат. 2622588 Рос. Федерация: МПК G 01 M 15/14 / Иноземцев А.А., Галлямов М.Д., Двинских А.В., Грибков И.Н., Полулях А.И.; заявитель и патентообладатель АО «ОДК-Авиадвигатель». – № 2016122365; заявл. 06.06.2016; опубл. 16.06.2017, Бюл. № 17. – 7 с.

18. Концепция построения автоматизированных информационно-измерительных систем для испытаний ТРДД 5-го поколения / А.А. Иноземцев, А.А. Васкецов, Х.Х. Фатыхов, Ю.В. Мелузов, А.Н. Попов // Авиационная промышленность. – 2013. – № 4. – С. 12–16.

Совершенствование технологий контурного фрезерования сложнопрофильных поверхностей реализуется благодаря грамотному управлению режимами резания. Режимы резания оказывают существенное влияние не только на производительность и себестоимость обработки, но и на точность и качество обработанной поверхности. Шероховатость поверхности Ra определяет характеристики износостойкости и обтекаемости газами и жидкостями, величину усталостного сопротивления, контактной жесткости, виброустойчивости, коррозионной стойкости. Вследствие чего на этапе разработки рабочего проекта изделия важно определить рациональную величину шероховатости поверхности Ra и обеспечить заданное значение на чистовых операциях в ходе выполнения технологического процесса.

Проведен анализ научных статей по влиянию режимов резания на величину шероховатости поверхности при контурном фрезеровании сложнопрофильных поверхностей. В приведенных работах были даны практические рекомендации по выбору схемы резания и направлению обхода контура на чистовых операциях фрезерования сложнопрофильных поверхностей инструментом сферической формы, назначению траектории движения инструмента, применению циклов доработки углов сопряженных поверхностей в составе управляющей программы, позволяющие повысить качество обработанной поверхности, были разработаны универсальные управляющие подпрограммы, осуществляющие коррекцию положения инструмента и режимов резания в зависимости от величины упругих перемещений фрезы. Однако назначение нормативного сочетания управляемых параметров режима резания, обеспечивающих требуемую шероховатость поверхности, по аналитическим выражениям не было рассмотрено в приведенных исследованиях. Для решения данной задачи был спланирован полный факторный эксперимент для получения математической модели, позволяющей спрогнозировать величину шероховатости при различных режимах обработки (V, sz, В).

Ключевые слова: контурное фрезерование сложнопрофильных поверхностей, режимы резания, шерохо­ватость поверхности, математическая модель.

Сингатуллина Лилия Раисовна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 15; e-mail: eliz.singatullina@yandex.ru).

Крутихина Ирина Антоновна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 15; e-mail: 89617595817@mail.ru).

Туктамышев Виталий Рафаилович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 15; e-mail: tuktvr@gmail.com).

1. Купцов В.Р., Зарубин С.Г., Зеленский А.А. Повышение точности контурного фрезерования профиля зубчатого венца циклоидального колеса на токарно-фрезерном многоцелевом станке // Вестник МГТУ СТАНКИН. – 2016. – № 3 (38) – C. 22–27.

2. Гимадеев М.Р. Исследование параметров микрорельефа при фрезеровании на обрабатывающих центрах с ЧПУ// Ученые заметки ТОГУ. – 2018. – Т. 9, № 2. – C. 61–70.

3. Лещенко А.И. Кинематические параметры резания, связанные с изменением топологических характеристик обрабатываемых сложнопрофильных поверхностей // ПРОГРЕСИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ І СИСТЕМИ МАШИНОБУДУВАННЯ. – 2013. – № 1(46). – C. 171–176.

4. Маунг Вэй Пьо. Повышение эффективности контурной обработки на станках с ЧПУ путем коррекции траектории и режимов резания: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2014. – 163 с.

5. Овчинникова К.Д., Сыркин С.С. Доработка углов с использованием цикла маятникового контурного фрезерования // Современные проблемы развития техники, экономики и общества: материалы II междунар. науч.-практ. оч.-заоч. конф., г. Казань, 4 апреля 2017 г. – Казань, 2017. – С. 108–110.

6. Козлов А.М., Кирющенко Е.В., Кузнецов С.Ф. Фрезерование сложных деталей с коррекцией положения инструмента // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2016. – № 8-2. – С. 111–119.

7. Козлов А.М., Малютин Г.Е. Управление процессом чистовой обработки поверхностей сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2018. – № 4(82). – С. 29–37.

8. Малютин Г.Е. Совершенствование чистового фрезерования вогнутых поверхностей на станках с ЧПУ // Механики – XXI веку. – 2017. – № 16. – С. 155–161.

9. Чутвериков И.А., Ельникова И.С. Регулирование технологических режимов при обработке сложнопрофильных поверхностей заготовки // Инновации и инвестиции. – 2015. – № 11. – С. 239–242.

10. Овчинникова К.Д., Сыркин С.С. Обеспечение точности и производительности контурного фрезерования путем управления размерами статической и динамической настройки // Современные проблемы развития техники, экономики и общества: материалы I Междунар. науч.-практ. заоч. конф., г. Лениногорск, 14 марта 2016 г. – Лениногорск, 2016. – С. 82–85.

11. Юрьев В.Л., Старовойтов С.В. Алгоритм назначения технологических требований чистового фрезерования блисков сферическими фрезами // Наука – производству: ежегод. науч.-техн. сб. – Уфа, 2017. – С. 39–46.

12. Чевычелов С.А., Чистяков П.П., Олексюк В.С. Повышение производительности обработки зубчатых колес // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2015. – № 2. – С. 148–151.

13. Заварзин Д.А., Киселев И.А., Цыганов Д.Л. Моделирование процесса плоского фрезерования с учетом зависимости динамических характеристик станка // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. – 2016. – № 4. – С. 53–68.

14. Устройство для фрезерования сложнопрофильных поверхностей: пат. 125501 Рос. Федерация U1 / Егунов О.В., Чепчуров М.С. – № 2012114364/02; заявл. 11.04.2012; опубл. 10.03.2013.

15. Гимадеев М.Р. Анализ механизма формирования микрорельефа при пятикоординатной индексной обработке // Молодые ученые – Хабаровскому краю: материалы XIX краев. конкурса молод. ученых и аспирантов, г. Хабаровск, 13–20 января 2017 г. – Хабаровск, 2017. – С. 172–176.

16. Тарасов С.В., Свирщев В.И. Технологическое обеспечение требуемых показателей качества при строчном фрезеровании пера лопатки газотурбинного двигателя на многокоординатных станках с ЧПУ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2017. – № 4-1. – С. 22–26.

17. Хоменко В.А., Черданцев А.О., Черданцев П.О. Оптимизация операции торцового фрезерования по критерию максимальной производительности на основе имитационного моделирования // Ползуновский вестник. – 2015. – № 2. – С. 49–54.

18. Гудкова О.С., Сахаров Д.В. Исследование шероховатости поверхности при фрезеровании легированной стали // Образование, наука и производство: сб. тр. конф. VII Междунар. молодеж. форума,
г. Белгород, 20–22 октября 2015 г. – Белгород, 2015. – С. 1661–1664.

19. Каталог режущего сборного инструмента Seco для фрезерной обработки [Электронный ресурс]. – 2015. – URL: http://www.lab2u.ru/katalog-seco-2015-metallorezhushchii-instrument-dlia-frezerovaniia-frezy-so-smennymi-tverdosplavnymi-mnogogrannymi-plastinami-tortcevye-diskovye-plunzhernye-fasonnye-kukuruznye-rezhimy-rezaniia-instrumentalnaia-produktciia-shvedskoi-kompanii-seko-lab2u.html (дата обращения: 29.04.2021).

При проектировании современных газотурбинных двигателей мировые производители стремятся повышать эффективность основных узлов. Особое внимание уделяется повышению показателей экономичности двигателей. Существенное влияние на эффективность турбины и удельный расход топлива двигателя в целом оказывает величина радиального зазора. Даже незначительное изменение радиального зазора в турбине может привести к ощутимому перерасходу топлива, поэтому применяются системы активного управления радиальным зазором. Задачей САУРЗ является устранение/минимизация рассогласования радиальных перемещений ротора и статора, для чего производится регулирование тепловой инерционности статора (в существующих серийных системах).

Цель данной обзорной статьи заключается в рассмотрении многообразия различных САУРЗ, применяемых в серийном производстве турбин авиационных двигателей. На основании рассмотренных данных по турбинам серийных двигателей ведущих мировых производителей, таких как Rolls Royce, Pratt&Whiney, CFM International, General Electric, АО «ОДК-Aвиадвигатель», выделены классификации САУРЗ по конструктивному исполнению (для турбины высокого или низкого давления) и по логике управления. В качестве ключевого фактора для классификации САУРЗ по конструктивному исполнению выбраны способ подачи охлаждающего воздуха и конфигурация полости обдува корпуса, классификация САУРЗ по логике управления включает в себя два варианта – двухпозиционная и программная системы. Помимо классификации были выделены пути совершенствования имеющихся серийных систем, которые заключаются в увеличении скорости регулирования. Также приведены перспективные САУРЗ, принципиально отличающиеся от имеющихся серийных по конструктивному исполнению и логике управления: для наземной техники – механические системы; для авиационной – тепловые, логика управления которых основана на математическом моделировании.

Ключевые слова: радиальный зазор, системы активного управления радиальным зазором, турбина, турбина высокого давления, турбина низкого давления, газотурбинный двигатель, классификация, конструктивные схемы САУРЗ, логика управления САУРЗ, тепловая САУРЗ, механическая САУРЗ.

Попова Диана Дмитриевна (Пермь, Россия) – инженер-конструктор – расчетчик отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: popova-dd@avid.ru).

Попов Денис Андреевич (Пермь, Россия) – инженер-конструктор – расчетчик отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93); аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: popov-da@avid.ru).

Самойленко Никита Андреевич (Пермь, Россия) – инженер-конструктор – расчетчик отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: nikita5am@yandex.ru).

1. Моделирование динамики радиального размера диска турбины, обусловленной действием механических факторов / Р.Л. Зеленский, С.В. Епифанов, Е.В. Марценюк, В.В. Бойко // Вiсник двигунобудувания. – 2015. – № 2. – С. 80–91.

2. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.

3. Пискунов С.Е., Попов Д.А., Самойленко Н.А. Общая классификация потерь и обзор моделей вторичных течений в решетках газовых турбин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2020. – № 63. – C. 30–39.

4. Иноземцев А.А., Бажин С.В., Снитко М.А. Вопросы оптимизации радиальных зазоров ТВД авиационных ГТД // Вiсник двигунобудувания. – 2012. – № 2. – С. 149–154.

5. Lattime S.L., Steinetz B.M., Robbie M.G. Test rigfor evaluating active turbine blade tip clearance control concepts. NASA/TM–2003-212533, also AIAA–2003–4700, presented at the AIAA/ASME/SAE/ASEE Conference – July, 2003. – Huntsville, AL // J. Int. Propulsion and Power. – May–June 2005. – Vol. 21 (3). – P. 1–23.

6. Wiseman M.W., Guo T.H. An investigation of life extending control techniques for gas turbine engines // Proceedings of the American Control Conference, IEEE Service Center – Piscataway, NJ, IEEE Catalog No. 01CH37148. – 2001. – Vol. 5. – P. 3706–3707.

7. Benefits of improved HP turbine clearance control. NASA/CP–2007-214995/VOL1, presented at the 2006 NASA seal/secondary air system workshop / R. Ruiz, B. Albers, S. Wojciech, K. Seitzer. – Cleveland, OH. – October, 2006.

8. Крюков А.И. Некоторые вопросы проектирования ГТД: учеб. пособие. – М.: Изд-во МАИ, 1993. – 336 с.

9. Lattime S.B., Steinets B.M.. Turbine engine clearance control systems: current practices and future directions // Paper for the 38th Joint Propulsion Conference – Glenn Research Center. 2002. – AIAA 20023790.

10. DLSCRIB: сайт. – URL: https://dlscrib.com/pw1100g-jm-af_58a511116454a79e56b1e980_pdf.html (дата обращения: 21.04.2021).

11. Нихамкин М.А., Зальцман М.М. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2002. – 111 с.

12. Бондарчук П.В., Тисарев А.Ю., Лаврушин М.В. Разработка методики расчета системы управления радиальными зазорами в турбине ГТД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2012. – № 3. – С. 272–278.

13. Linke-Diesinger A. Systems of commercial turbofan engines. An introduction to system functions. – Leipzig: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008. – 239 p.

14. Evaluation of an active clearance control system concept / B.M. Steinetz, S.B. Lattime, S. Taylor,
J.A. De Castro, J. Oswald, K.J. Melcher // NASA/TM–2005-213856, also AIAA–2005–3989, presented at the AIAA/ASME/SAE/ASEE Conference, November. – Cleveland, OH, 2005. – 20 p.

15. Thermo-mechanical analysis and estimation of turbine blade tip clearance of a small gas turbine engine under transient operating conditions / R. Kumar, V.S. Kumar, M.M. Butt, N.A. Sheikh, S.A. Khan, A. Afzal // Applied Thermal Engineering. – 2020. – Vol. 179. – P. 1–32. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2020.115700

16. Integrated turbine tip clearance and gas turbine engine simulation / J.W. Chapman, J.L. Kratz, T.H. Guo, J. Litt // NASA/TM–2016-219146, presented at the 52nd AIAA/ASME/SAE/ASEE conference, July. – Cleveland, OH, 2016. – P. 1–17. DOI: 10.2514/6.2016-5047

17. Kratz J.L. Active turbine tip clearance control trade space analysis of an advanced geared turbofan engine // Joint Propulsion Conference, Cincinnati, OH, 11 July, 2018. – Cincinnati, OH, 2018. – P. 1-24. DOI: 10.2514/6.2018-4822

Разделительная резка различных материалов и конструкций, в особенности крупногабаритных и толстостенных, всегда была и остается актуальной проблемой в промышленности. Одним из высокоэффективных и наименее затратных способов резки является резка кислородным копьем. Приводится краткий обзор способов разделительной резки, а также оценочные исследования эффективности резки кислородными копьями. Ставится математическая и численная модель в двух постановках: подробной, включающей расчет течения кислорода в трубке копья, и упрощенной, использующей вместо копья подвижный тепловой источник. Приводятся основные гипотезы и допущения для упрощенной модели, а также демонстрируется составление граничных условий в соответствии с теорией подобия теплообменных процессов. Дается оценка трудоемкости моделирования и приводятся результаты расчета процесса разделительной резки кислородным копьем листа стали, латуни и оксида алюминия. Основными целями расчетов является качественный анализ процессов, валидация численной модели, а также определение ориентировочного времени разрезания образцов. В ходе расчетов, помимо времени разрезания, анализируется тепловой поток, поглощаемый образцом и количество теплоты, затраченное на фазовый переход (из твердого состояния в жидкое). Критерием качественной оценки полученных расчетным путем результатов являются огневые испытания, проведенные с экспериментальными кислородными копьями. Дается краткое пояснение и описание огневых испытаний, а также результатов разделительной резки трубки и пластины из нержавеющей стали. Оценены время и скорость резания. Помимо этого, на одном из образцов для резки показана эффективность использования экспериментального копья (с проволочным сердечником) по сравнению с традиционным кислородным резаком.

Ключевые слова: кислородное копье, численное моделирование, огневые испытания, модель VOF, разделительная резка, конечно-объемная модель, фазовые переходы, плавление, затвердевание, топливная композиция, техническая эффективность.

Цветков Юрий Викторович (Пермь, Россия) – инженер, предприниматель в инновационной сфере, учредитель и директор ООО МИП «Инновации» (614010, г. Пермь, ул. Героев Хасана, д. 12, e-mail: cuv-vt@perm.ru).

Савин Максим Анатольевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: abins@pstu.ru).

Василенко Владимир Данилович (Пермь, Россия) – заведующий лабораторией кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: abins@pstu.ru).

Цветков Геннадий Александрович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: bg@pstu.ru).

Вахрамеев Евгений Иванович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: abins@pstu.ru).

1. Технология конструкционных материалов: учеб. для машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин [и др.]; под общ. ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2003. – 512 с.

2. Стеклов О.И. Основы сварочного производства: учеб. пособие для техн. училищ. – М.: Высш. шк., 1981. – 160 с.

3. Сварка и резка материалов: учеб. пособие для нач. проф. образования / М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин [и др.]; под ред. Ю.В. Казакова. – 3-е изд., стер. – М.: Академия, 2003. – 400 с.

4. Овчинников В.В. Технология газовой сварки и резки металлов: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образ. – 5-е изд., стер. – М.: Академия, 2016. – 240 с.

5. Казаков С.И. Сварка плавлением и термическая резка металлов: учеб. пособие. – Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 2014. – 365 с.

6. Безопасность атомных станций / А.В. Носовский, В.Н. Васильченко, А.А. Ключников, Я.В. Ященко; под ред. А.В. Носовского. – Киев: Техника, 2005. – 288 с.

7. Набокина Т.П. Анализ технологии утилизационной фрагментации планеров воздушных судов // Авиационно-космическая техника и технология. – 2005. – № 2(18). – С. 23–25.

8. Малышев В.А., Васильченко Д.Г. Техническое решение для подачи воздуха пострадавшим, оказавшимся в заваленных сооружениях // Современные проблемы в транспортно-технологической и аварийно-спасательной технике в системе МЧС: сб. тр. секции № 10 XXVIII Междунар. науч.-практ. конф. «Предотвращение. Спасение. Помощь», г. Химки, 22 марта 2018 г. – М., 2018. – С. 47–54.

9. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: учеб. для вузов / под ред. А.И. Акулова. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.

10. Буталов В.А. Технология металлов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Гос. науч.-техн. изд-во по черн. и цвет. металлургии, 1962. – 512 с.

11. Анисимова М.А., Князева А.Г. Модель кислородной резки металлической пластины с учетом химического тепловыделения // Физика горения и взрыва. – 2016. – Т. 52, № 1. – С. 60–69.

12. Результаты экспериментального исследования процессов горения кислородного копья и определение зависимости основных выходных характеристик от входных параметров / Ю.В. Цветков, Г.А. Цветков, Р.В. Цветков [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 59. – С. 38–50.

13. Александров В.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие. Ч. 1. Материаловедение. Стандарт третьего поколения / Север. (Арктический) федер. ун-т. – Архангельск, 2015. – 327 с.

14. Специальные стали: учеб. пособие / Е.В. Братковский, А.В. Заводяный, А.Н. Шаповалов, Е.А. Шевченко; НФ НИТУ «МИСиС». – Новотроицк, 2013. – 87 с.

15. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Численные методы газовой динамики: учеб. пособие для студентов втузов. – М.: Высш. шк., 1987. – 232 с.

16. Ворожцов Е.В. Разностные методы решения задач механики сплошных сред: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. – 86 с.

17. Газовая динамика. Избранное: в 2 т. / под ред. А.Н. Крайко. – М.: Физико-математическая литература, 2001. – Т. 2. – 768 с.

18. Chan S.H., Cho D.H., Kocamustafaogullari G. Melting and solidification with internal radiative transfer – a generalized phase change model // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 1983. – No. 26(4). – P. 621–633.

19. Swaminathan C.R., Voller V.R. A general enthalpy method for modeling solidification processes // Met. Trans. B. – 1992. – No. 22(B). – P. 651–664.

20. Voller V.R. An overview of numerical methods for solving phase change problems // Advances in Numerical Heat Transfer / eds.W.J. Minkowycz and E.M. Sparrow. – Taylor & Francis, 1997. – P. 341–378.

21. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: учеб. для вузов – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.

22. Марочник сталей и сплавов / под ред. А.С. Зубченко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2003. – 784 с.

23. Ямпольский А.М., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. – М.; Л.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроит. лит., 1962. – 244 с.

24. Физико-химические свойства окислов: справ. / под ред. Г.В. Самсонова. – 2-е изд. – М.: Металлургия, 1978. – 472 с.

Большое число ведущих авиа- и двигателестроительных компаний проявляют все больший интерес к разработке проектов, позволяющих снизить негативное воздействие авиации на окружающую среду. Одним из перспективных направлений является электрификация самолета на разном уровне: от отдельных систем турбореактивного двигателя до полностью электрического самолета. С целью определения возможности использования электрических технологий рассматривается методика расчета дальности полета электрического самолета, основанная на расчете потребной мощности для вращения винта, который создает необходимую тягу для полета во время всего полетного цикла. Проведены расчеты на примере двух самолетов: полностью электрического самолета Eviation Alice и ближнемагистрального пассажирского самолета Ил-114-300. Выявлено, что методика подтверждает заявленные разработчиком дальность полета и запас резервного времени полета для самолета Eviation Alice. При расчете дальности полета самолета Ил-114-300 с аккумуляторными батареями показано, что на данном этапе развития технологий электрификации невозможно создать полностью электрическую силовую установку для пассажирского ближнемагистрального самолета, которая будет обеспечивать требуемые параметры. Для создания электрической силовой установки для пассажирского самолета требуется увеличение удельной энергоемкости более чем в 3 раза по сравнению с современными показателями.

Ключевые слова: силовая установка, пассажирский самолет, критические технологии, электрический самолет, дальность полета, батарея, аккумулятор, электрический двигатель, полетный цикл, математическая модель.

Шевелев Александр Олегович (Пермь, Россия) – инженер-конструктор-расчетчик отделения перспективных разработок АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: shevelev@avid.ru).

Будаева Виктория Валерьевна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29); инженер-конструктор-расчетчик отделения перспективных разработок АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93,
e-mail: budaeva-vv@avid.ru).

1. Будаева В.В. Обзор разработок в сфере электрических самолетов и двигателей // Гагаринские чтения – 2020: сб. тез. докл. – М., 2020. – С. 149–150.

2. Левин А.В., Халютин С.П., Жмуров Б.В. Тенденции и перспективы развития авиационного электрооборудования // Научный вестник МГУ ГА. – 2015. – № 213. – С. 50–57.

3. Будаева В.В. Риски и проблемы использования аккумуляторных батарей в силовых установках самолетов ближней и средней дальности // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации: материалы XXI Всерос. науч.-техн. конф., г. Пермь, 19–21 ноября 2021 г. – Пермь, 2020. – Т. 1. – С. 33–35.

4. Сенин С.В. Rolls-Royce представила планы по развитию авиации с электрическими СУ // Авиационное обозрение ЦИАМ. – 2019. – № 20. – С. 11.

5. Артёменко В.В. Мониторинг и анализ технологического развития России и мира // Центр макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования. – 2020. – № 22. – С. 39.

6. Lance W. Traub. Range and endurance estimates for battery-powered aircraft // Journal of Aircraft. – 2011. – Vol. 48, no 2. – P. 703–707.

7. Блохин А.В. Электротехника: учеб. пособие. – 2-е изд., испр. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 184 с.

8. Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника: учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. / СПбГУНиПТ. – СПб., 2009. – 181 с.

9. Палкин В.А. Обзор работ в США и Европе по авиационным двигателям для самолетов гражданской авиации 2020…2040-х годов // Авиационные двигатели. – 2019. – № 3(4) – С. 63–83.

10. Гордин М.В., Палкин В.А. Концепции авиационных двигателей для перспективных пассажирских самолетов // Авиационные двигатели. – 2019. – № 3(4). – С. 7–16.

11. ИЛ-114-300: Универсальная платформа для региональных маршрутов / ПАО «Авиационный комплекс им. С.В. Ильюшина» // Региональная авиация России и СНГ – 2018: VIII Междунар. конф. – М., 2018. – С. 13.

12. Кучеров В.П. Основы технологии производства самолета Ил-114: учеб. пособие. – 2-е изд., доп. – Самара: Изд-во Самар. ун-та, 2018. – 332 с.

13. Буров М.Н. Электрические и гибридные авиационные двигатели. Шаг в будущее или фантастика? // Рациональное управление предприятием. – 2017. – № 3‑4. – С. 72–74.

14. Варюхин А.Н., Гордин М.В., Захарченко В.С. Дорожная карта технологического развития гибридных и электрических силовых установок летательных аппаратов // Управление развитием крупномасштабных систем MLSD'2018: тр. XI Междунар. конф., г. Москва, 1–3 октября 2018 г. – М., 2018. –
С. 270–280.

15. Халютин С.П., Давыдов А.О., Жмуров Б.В. Электрические и гибридные самолеты: перспективы создания // Электричество. – 2017. – № 9. – С. 4–16.

В процессе стрельбы ствол оружия постепенно изнашивается и перестает удовлетворять тактико-техническим требованиям. Под износом канала ствола подразумевается совокупность изменений его геометрических размеров и конфигураций. Процесс износа стволов различных типов вооружения неодинаков и зависит от калибра ствола, темпа и режима стрельбы, при этом изнашивание ствола происходит неравномерно как в диаметральном направлении, так и по его длине. Состояние поверхности канала ствола имеет большое значение в практическом использовании оружия. От состояния поверхности канала ствола зависит правильность полета пули. Если поверхность канала гладкая, ровная, без раковин и прочих дефектов, то пуля равномерно врезается в нарезы. Поля нарезов придают ей правильное осевое вращение, и рассеивание при стрельбе будет небольшим. Если канал ствола поражен раковинами, то пуля в стволе будет испытывать неодинаковое трение с разных сторон, поэтому рассеивание увеличивается и кучность боя оружия ухудшается. Отсюда вытекает необходимая закономерность обеспечения сохранности канала ствола для повышения точности стрельбы, которая, в свою очередь, поддерживается своевременным техническим обслуживанием.

Авторами рассмотрены сведения об имеющихся подвижных средствах технического обслуживания и ремонта вооружения. Изучены разработки отечественных производителей в области производства новых средств обслуживания вооружения. Проанализированы имеющиеся средства обслуживания вооружения. Особое внимание уделяется вопросу необходимости сокращения времени для проведения обслуживания вооружения и разработке методики обслуживания и ремонта вооружения с проектированием новых процессов чистки стволов вооружения, обеспечивающих повышение качества очистки канала ствола, а именно – виброхимического метода очистки.

Ключевые слова: канал ствола, износ, обслуживание вооружения, омеднение, средства обслуживания, методика, техническое состояние, ремонт вооружения.

Белобородов Сергей Михайлович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Конструкция артиллерийского вооружения», ПВИ ВНГ РФ (614030, г. Пермь, ул. Гремячий лог, д. 1,
e-mail: beloborodoff2011@yandex.ru).

Неверов Александр Иванович (Пермь, Россия) – начальник кафедры «Конструкция артиллерийского вооружения», ПВИ ВНГ РФ (614030, г. Пермь, ул. Гремячий лог, д. 1, e-mail: neverov_alex74@mail.ru).

Трофименко Александр Александрович (Пермь, Россия) – адъюнкт очной формы обучения адъюнктуры (очного и заочного обучения) факультета подготовки кадров высшей квалификации и дополнительного профессионального образования, ПВИ ВНГ РФ (614030, г. Пермь, ул. Гремячий лог, д. 1, e-mail: trofimm88@rambler.ru).

1. Буренок В.М. Развитие системы вооружения и новый облик вооруженных сил РФ // Защита и безопасность. – 2009. – № 2 (49). – С. 14–16.

2. Скворцов И.А., Коклевский А.В. Эксплуатация артиллерийского вооружения: учеб. пособие / БГУ. – Минск, 2010. – 216 с.

3. Морозов О.А., Сахнов И.Н., Щербаков А.Д. Основные направления развития подвижных средств технического обслуживания и ремонта ракетно-артиллерийского вооружения // Военная мысль. – 2020. – № 11. – С. 120–126.

4. Зарицкий В.Н., Турковский А.С. Предупредить не по плану // Армейский сборник. – 2019. – № 11. – С. 33–41.

5. Каляженков А.Н., Мальгин Д.П. Работа службы ракетно-артиллерийского вооружения в мирное время: учеб. пособие / Юж.-Урал. гос. ун-т. – Челябинск, 2014. – 100 с.

6. Руководство по эксплуатации ракетно-артиллерийского вооружения / А.В. Куренков [и др.]. – М., 2006. – 256 с.

7. Shmakov A.F., Modorskii Ya.V. Energy conservation in cooling systems at metallurgical plants // Metallurgist. – 2016. – Vol. 59, no. 9-10. – P. 882–886.

8. Gaynutdinova D.F., Modorsky V.Ya, Masich G.F. Infrastructure of data distributed processing in high-speed process research based on hydroelasticity tasks // Procedia Computer Science. – 2015. – Vol. 66. – P. 556–563.

9. Nepomiluev V.V., Semenov A.N. Virtual testing in assembly // Russian Engineering Research. – 2019. – Vol. 39, no. 7. – P. 625–627.

10. Семенов А.Н., Непомилуев В.В. Учет взаимодействия деталей в сборочных системах как способ повышения качества и работоспособности // СТИН. – 2019. – № 2. – С. 24–27.

11. Мешкас А.Е., Макаров В.Ф., Ширинкин В.В. Технологии, позволяющие повысить эффективность обработки композиционных материалов методом фрезерования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2016. – № 8-2. – С. 291–299.

12. Песин М.В., Макаров В.Ф., Мокроносов Е.Д. Особенности технологического процесса формообразования резьб на изделиях машиностроения, обеспечивающего повышение качества изделия и снижение его себестоимости // Экспозиция Нефть Газ. – 2011. – № 6 (18). – С. 20–21.

13. АО «Центральный научно-исследовательский институт “Буревестник”»: офиц. сайт. – URL: https://burevestnik.com/ (дата обращения: 31.03.2021).

14. Техника и безопасность: сайт. – 2021. – URL: http://technikaibezopasnost.html (дата обращения: 20.02.2021).

15. АО «Научно-производственная корпорация “Уралвагонзавод” имени Ф.Э. Дзержинского»: офиц. сайт. – URL: http://uralvagonzavod.ru/company / (дата обращения: 2.04.2021).

16. Калашников: сайт. – 2021. – URL: https://www.kalashnikov.ru/ (дата обращения: 24.02.2021).

Посвящена вопросам оптимизации многочастотной коммуникации «воздух – земля» с использованием беспилотных летательных средств. Рассматривается многочастотный режим коммуникации низковысотного БПЛА с наземными приемниками, находящимися на разных расстояниях. Проанализирована известная модель вычисления путевых потерь, учитывающая вероятность наличия или отсутствия прямой видимости, а также потери сигнала при распространении по таким дистанциям. Модель, предложенная H. Yiang, Z. Zhangi, G. Geei, позволяет вычислить суммарные путевые потери, однако не предусматривает реализацию каких-либо оптимизационных процедур. Далее рассматривается возможность введения режима адаптивного изменения несущей частоты в зависимости от дистанции 𝓁, т.е. перехода на адаптивный многочастотный режим коммуникации. С учетом известных представлений об использовании вероятностно-сверточной оценки общая вероятность установления связи как при наличии, так и при отсутствии зон с прямой видимостью определена с помощью такой модели. Допускается, что дополнительные потери из-за воздействия факторов окружающей среды отсутствуют. Введен на рассмотрение показатель χ, определяемый в качестве потерь на единицу длины пути. Получено решение, при котором χ достигает минимальной величины. Предложен многочастотный режим коммуникации, когда несущая частота изменяется в зависимости от расстояния, для исследования которого изучается среднеинтегральный показатель χср. С учетом дополнительно введенного ограничительного условия сформирован целевой функционал оптимизации. Вычислена экстремаль функционала, согласно которой при полученном решении целевой функционал достигает максимума. Во избежание такого наихудшего режима предложено квазиоптимальное решение, когда несущая частота линейно увеличивается по расстоянию до приемника. Приведено условие достижения выигрыша в таком режиме.

Ключевые слова: оптимизация, БПЛА, многочастотная коммуникация, видимость, радиосигнал, потери сигнала, квазиоптимальное решение, целевой функционал, окружающая среда, неземные станции.

Агаев Фахраддин Гюльали оглы (Баку, Азербайджанская Республика) – доктор технических наук, профессор, Институт космических исследований природных ресурсов Национального аэрокосмического агентства (AZ1115, Азербайджанская Республика, г. Баку, ул. С.С. Ахундова, д. 1; e-mail: DIRECTOR-TEKTI@MAIL.RU).

Асадов Хикмет Гамид оглы (Баку, Азербайджанская Республика) – доктор технических наук, профессор, Институт космических исследований природных ресурсов Национального аэрокосмического агентства (AZ1115, Азербайджанская Республика, г. Баку, ул. С.С. Ахундова, д. 1; e-mail: asadzade@rambler.ru).

Зульфугарлы Пери Расим гызы (Баку, Азербайджанская Республика) – аспирант, Институт космических исследований природных ресурсов Национального аэрокосмического агентства (AZ1115, Азербайджанская Республика, г. Баку, ул. С.С. Ахундова, д. 1; e-mail: peri.rzayeva30@gmail.com).

1. Watts A.C., Ambrosia V.G., Hinkley E.A. Unmanned aircraft systems in remote sensing and scientific research: Classification and considerations of use // Remote Sens. – 2012. – Vol. 4, no. 6. – P. 1671–1692. DOI.org/10/3390/rs4061671

2. Thermal infrared imaging of geothermal environments and by an unmanned aerial vehicle (UAV): A case study of the wairakei – tauhara geothermal field / A. Nishar, S. Richards, D. Breen, J. Robertson, B. Breen // Renewable Energy. – 2016. – Vol. 86. – P. 1256–1264. DOI.org/10.1016/j/renene.2015.09.042

3. Harvey M.C., Rowland J.V., Luketina K.M. Drone with thermal infrared camera provides high resolution georeferenced imagery of the waikite geothermal area // Journal of Volcanalogy and Geothermal Research. – 2016. – Vol. 325. – P. 61–69.

4. Niethammer U., James M.R., Rothmund S. UAV-based remote sensing of the super-sauze landslide: evaluation and results // Engineering Geology. – 2012. – Vol. 128. – P. 2–11.

5. Colomina I., Molina P. Unmanned aerial systems for photogrammetry and remote sensing: a review ISPRS // Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2014. – Vol. 92. – P. 79–97.

6. Li Y., Cheng X. Modelling and simulation for UAV – aided vehicular MIMI communication channels // IET Commun. – 2019. – Vol. 13(18). – P. 3044–3051.

7. Jiang H., Zhang Z., Wu L. Three – dimensional geometry – based UAV – MIMO channel modeling for A2G communication environments // IEEE Commun. Lett. – 2018. – Vol. 22(7). – P. 1438–1441.

8. Cheng X., Li Y. A 3-D geometry – based stochastic model for UAV – MIMO wideband nonstasionary channels // IEEE Internet Things J. – 2018. – Vol. 6(2). – P. 1654–1662.

9. Jiang H., Zhang Z., Gui G. Three – dimensional non – stationary wideband geometry – based UAV channel model for A2G communication environments // IEEE. Access. – 2019. – Vol. 7. – P. 26116–26122.

10. Zhang X., Cheng X. Three – dimensional non – stationary geometry – based stochastic model for UAV – MIMO ricean fading channels // IET Commun. – 2019. – Vol. 13(16). – P. 2617–2627.

11. Feng Q., McGechan J., Tameh E.K. Path loss models for air – to – ground radio channels in urban environments // Vehicular Technology Conf. VTC 2006 – Spring IEEE 63rd. – May 2006. – Vol. 6. – P. 2901–2905.

12. Al – Hourani A., Kandeepan S., Jamalipour A. Modeling air – to – ground path loss for low altitude platforms in urban environments // Global Communications Conf. (GLOBECOM). Austin 2014. – TX. USA, 2014. –
7 p. DOI: 10.1109/GLOCOM.2014.7037248

13. Al – Hourani A., Kandeepan S., Lardner S. Optimal LAP altitude for maximum coverage // IEEE Wirel Commun Lett. – 2014. – Vol. 3(6). – P. 569–572.

14. Shakhatreh H. UAVs: A survey on civil applications and key research challenges // IEEE Access. – 2019. – Vol. 7. – P. 48572–48634.

15. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. – М.: Наука,
1974. – 472 с.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью организации устойчивого малоэмиссионного низкотемпературного горения обедненной смеси в однозонной неохлаждаемой камере сгорания, которая является составной частью микрогазотурбинной энергоустановки. Устойчивое положение фронта пламени в камерах сгорания такого типа в основном зависит от соотношения между среднерасходной скоростью горючевоздушной смеси и скоростью турбулентного горения. Это соотношение зависит от множества факторов, главными из которых являются давление и температура подачи компонентов, коэффициент избытка воздуха, пульсационная скорость газового потока и автотурбулизация пламени, расход горюче-воздушной смеси. Исследуется влияние внешнего подогрева компонентов на расширение нижнего предела горения и на устойчивое положение фронта пламени.

Цели исследования: получение областей проскока, стабильного положения и срыва пламени при организации низкотемпературного бедного горения с большими значениями коэффициента избытка воздуха; определение диапазонов значений относительной расходонапряженности, при которых наблюдается стабильное положение фронта пламени, с использованием экспериментальных данных и результатов численного моделирования; разработка рекомендаций по определению геометрического облика однозонной неохлаждаемой камеры микрогазотурбинной энергоустановки при наличии рекуператоров воздуха и топливного газа.

Получены зависимости нормальной скорости горения от коэффициента избытка воздуха с учетом нижнего предела горения, соотношения между среднерасходной скоростью и скоростью турбулентного горения на различных режимах горения, диапазоны значений для относительной расходонапряженности в области низкотемпературного устойчивого горения.

По разработанной газодинамической модели определены и проанализированы геометрические и газодинамические параметры и характеристики турбулентного горения в потоке в камерах сгорания микрогазотурбинных энергоустановок мощностью 100 и 300 кВт с внешним подогревом воздуха и топливного газа при использовании турбокомпрессора со степенью сжатия, равной 3,0.

Ключевые слова: устойчивое горение, малоэмиссионная камера сгорания, однозонная неохлаждаемая камера сгорания, внешний подогрев компонентов, низкотемпературное бедное горение, турбулентное горение в потоке, среднерасходная скорость горюче-воздушной смеси, положение пламени, относительная расходонапряженность, мощностной ряд энергоустановок.

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

1. Новые подходы к созданию низкоэмиссионных камер сгорания ГТУ / В.С. Арутюнов, В.М. Шмелев, А.Н. Рахметов, О.В. Шаповалова, А.А. Захаров, А.А. Рощин // Альтернативная энергетика и экология: междунар. науч. журн. – 2013. – № 6–2 (128). – С. 105–120.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Чепель В.М., Шур И.А. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. – Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1969. – 478 с.

6. 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.

7. Влияние состава и параметров подачи нефтяного газа на пределы горения в утилизационной камере сгорания / А.А. Шилова, Р.В. Бульбович, Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2020. – № 60. – С. 64–71.

8. Шилова А.А., Бачев Н.Л., Матюнин О.О. Универсальная камера сгорания для утилизации разнородных по составу и теплопроизводительности нефтяных газов // Проблемы региональной энергетики. – 2021. – № 1 (49). – С. 61–72.

9. Мингазов Б.Г. Внутрикамерные процессы и автоматизированная доводка камер сгорания ГТД. – Казань, 2000. – 168 с.

10. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей / Б.В. Раушенбах, С.А. Белый, И.В. Беспалов, В.Я. Бородачев, М.С. Волынский, А.Г. Прудников. – М.: Машиностроение, 1964. – 526 с.

11. Хаблус Ахмед Абдулмагид Махди. Исследование турбулентного горения применительно к камерам сгорания ГТД: дис. … канд. техн. наук: 05.07.05 / Казан. гос. техн. ун-т им. А.Н. Туполева. – Казань, 2006. – 122 с.

12. FlowVision. Версия 2.5. Руководство пользователя. – М.: ТЕСИС, 2008. – 285 с.

13. Системы автономного резервного газоснабжения: справ. рук-во / под ред. А. Шнайдера; ООО «Химгазкомплект». – СПб., 2009. – 262 с.

14. Saediamiria M., Birouka M.,  Kozinskib J.A. / Flame stability limits of low swirl burner − Effect of fuel composition and burner geometry // Fuel. – 15 November 2017. – Vol. 208. – P. 410–422.

15. Leung T., Wierzba I. The effect of hydrogen addition on biogas non-premixed jet flame stability in a co-flowing air stream // International Journal of Hydrogen Energy. – 2008. – Vol. 33(14). – P. 3856–3862.

Рассматривается комбинированный прямоточный воздушно-реактивный двигатель на порошкообразном алюминиевом горючем. Прототипом послужил комбинированный ракетно-прямоточный двигатель на твердом топливе. Приведены достоинства рассматриваемого двигателя. Рассмотрен пример горения мелкодисперсного порошка алюминия, из которого следует, что начальная температура порошка алюминия повлияет на срывные характеристики в форкамере. Определены следующие характеристики ПВРД на ПАГ: температура торможения воздуха в воздухозаборном устройстве, температура смеси порошка алюминия и заторможенного потока воздуха, коэффициент избытка воздуха, срывные характеристики в форкамере с учетом температур торможения воздуха. Все параметры определены для значений высоты эксплуатации двигателя, равных 0,5; 10 и 18 км. Проведено сравнение предельных скоростей распространения пламени при стандартных условиях и при набегающем потоке воздуха. С опорой на полученные значения характеристик определен интервал значений коэффициента отбора воздуха из ВЗУ в форкамеру ПВРД на ПАГ, соответствующий максимально возможным областям рабочих параметров двигателя. С использованием полученных значений характеристик процесс горения порошкообразного алюминия в форкамере прямоточного воздушно-реактивного двигателя проходит без срыва пламени, что исключает нестабильную работу двигательной установки в целом. Использование порошкообразного алюминия дает возможность регулирования тяги в широком диапазоне значений, а высокая начальная температура воздуха, поступающего в форкамеру, ведет к многократному включению и выключению двигателя. На основе имеющихся данных сделан вывод, что рассматриваемый вид двигателей подходит для боевых ракет различного класса, но более всего для ракет авиационного базирования.

Ключевые слова: комбинированный ракетно-прямоточный двигатель на твердом топливе, прямоточный воздушно-реактивный двигатель на порошкообразном алюминиевом горючем, форкамера, срывные характеристики, области рабочих параметров, коэффициент отбора воздуха, коэффициента избытка воздуха, температура торможения воздуха, предельные скорости распространения пламени, воздухозаборное устройство.

Богомолов Ярослав Эдуардович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГАОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: bogomolov200@yandex.ru).

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

1. Сорокин В.А. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе: учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 303 с.

2. Теоретические основы анализа и синтеза комбинированных ракетных двигателей на твердых и пастообразных топливах / Б.В. Обносова, В.А. Сорокин, Л.С. Ясновский [и др.]; под ред. Б.В. Обносова, В.А. Сорокина. – М.: Дашков и К°, 2012. – 244 с.

3. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах. Основы теории и расчет / В.Н. Александров, В.М. Быцкевич, В.К. Верхломов [и др.]; под ред. Л.С. Ясновского. – М.: Академкнига, 2006. – 343 с.

4. Орлов Б.В. Основы проектирования ракетно-прямоточных двигателей: учеб. пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1967. – 423 с.

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

6. Experimental characterization of a solid-fuel ramjet combustor at flight-relevant conditions / J.V. Evans, W.C.B. Senior, R.M. Gejji, C.D. Slabaugh // AIAA Propulsion and Energy. – August 2020. ­– P. 24–28.

7. Thermodynamic performance analysis of ramjet engine at wide working conditions / Ou Min, Yan Li, Tang Jing-feng, Huang Wei, Chen Xiao-qian // Acta Astronautica. – March 2017. – Vol. 132. – P. 1–12.

8. Leonardo C.F., Shynkarenko O. Experimental and analytical study of the cold flow inside a ramjet test engine // Journal of Aerospace Technology and Management. – 2020. – Vol. 12, iss se. – P. 25–37.

9. Investigation on the effect of diaphragm on the combustion characteristics of solid-fuel ramjet / Gong Lunkun, Chen Xiong, Yang Haitao, Li Weixuan, Zhou Changsheng // Acta Astronautica. – October 2017. – Vol. 139. – P. 449–462.

10. Liwei Zhang, Hong-Gye Sung, Yang V. Liwei zhang flow and flame dynamics in a hydrocarbon-fueled dual-combustion ramjet engine // American Institute of Aeronautics and Astronautics Country of Publication. – Orlando, Reston, VA USA, 2020. – 11 p.

11. Богомолов Я.Э., Малинин В.И. Определение области рабочих параметров прямоточного воздушно-реактивного двигателя на порошкообразном алюминиевом горючем на основе характеристик ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе летательного аппарата «Метеор» // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 4 (51). – С. 58–67.

12. 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.

13. Скорость стационарного пламени в газовзвесях алюминия / Н.Д. Агеев, С.В. Горошин, А.Н. Золотко, Н.И. Полетаев // Горение гетерогенных и газовых систем. – Черноголовка, 1989. – С. 83–85.

14. Полетаев Н.И. Связь скорости распространения пылевого пламени с режимом горения частиц горючего // Физика горения и взрыва. – 2016. – Т. 52, № 6. – С. 60–69.

15. Егоров А.Г. О скорости распространения пламени в аэровзвеси частиц алюминия // Физика горения и взрыва. – 2020. – Т. 56, № 1. – С. 48–58.