Ротор является основополагающей сборочной единицей турбоагрегата. Он характеризуется множеством динамически изменяемых взаимозависимых и взаимовлияющих граничных условий, которые появляются в результате сопряжения газовой среды, напряженно-деформированного состояния элементной базы ротора, колебательного контура, дисбаланса и магнитной составляющей электромагнитных опор. Неизменный рост скорости вращения, повышение нагрузок на элементную базу ротора турбомашины, а также снижение массы и габаритов выводят задачу увеличения срока службы подшипниковых опор на первое место. Учитывая требования заказчиков о постоянном повышении мощности, увеличении жизненного цикла и продолжительности удовлетворительного функционирования оборудования, можно отметить, что современные турбоагрегаты нуждаются в опорах, которые смогут обеспечить стабильную и надежную эксплуатацию ротора на любых режимах и в любых средах. В плоскопараллельной постановке рассматривается численное моделирование комплексно сопряженной задачи рассеяния электромагнитного поля в воздушном зазоре системы «ротор – статор» радиального электромагнитного подвеса из состава центробежного нагнетателя при левитации ротора с учетом радиального смещения оси ротора во время вращения. По результатам расчета определена интенсивность распределения электромагнитных полей при взвешивании ротора и при его радиальном смещении и вращении.

Ключевые слова: радиальный электромагнитный подшипник, рассеяние магнитного поля, напряженность, индукция, метод конечных элементов, нагнетатель центробежный, эксцентриситет.

Махнутин Алексей Владимирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29), e-mail: amaxnutin@inbox.ru

Сальников Алексей Фёдорович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29),
e-mail: afsalnikov_1@mail.ru.

1. Журавлев Ю.Н. Активные магнитные подшипники. Теория, расчет, применение. – СПб.: Политехника, 2003. – 206 с.

2. Руководство по эксплуатации ГАШТ.684323.000 / АО Корпорация ВНИИЭМ.

3. Сайт компании «ВНИИЭМ» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.vniiem.ru свободный (дата обращения: 02.04.2022).

4. Магнитный подвес роторов электрических машин и механизмов // Труды ВНИИЭМ. – 1989. –
Т. 89. – 135 с.

5. Активные электромагнитные подшипники для крупных энергетических машин. ВНИИЭМ / Техническая информация. – ОАБ. 149.64S. – М.: 1988. – 10 с.

6. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник / Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболевская Е.А. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 504 с.

7. Энциклопедия [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Вихревые_токи (дата обращения: 02.04.2022).

8. Elibrary.ru: научная электронная библиотека [Электронный ресурс]. – URL: http://­www.elibrary.ru (дата обращения: 02.04.2022).

9. Богданов Д.Н., Верещагин В.П. Структура системы управления электромагнитными подшипниками // Вопросы электромеханики. Тр. НПП ВНИИЭМ. – 2010. – Т. 114, № 1. – С. 9–14.

10. Леонтьев М.К., Давыдов А.В., Дегтярев С.А. Динамика роторных систем с магнитными опорами // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2012. – Т. 19, № 1. – С. 91–101.

11. Научно-технические задачи развития магнитных подшипников для газоперекачивающих агрегатов / А.З. Шайхутдинов и др. // Газовая промышленность. – 2009. – № 7. – С. 66–70.

12. Верещагин В.П., Рогоза А.В., Савинова Т.Н. Методика проектирования электромагнитных подшипников // Вопросы электромеханики. Тр. НПП ВНИИЭМ. – 2009. – Т. 113, № 6. – С. 3–12.

13. Верещагин В.П., Клабуков В.А. Математическая модель магнитного подшипника // Вопросы электромеханики. Тр. НПП ВНИИЭМ. – 2009. – Т. 112, № 5. – С. 17–22.

Статья направлена на совершенствование технологий комплектации рабочих колес компрессора. Одним из ключевых параметров качества сборки компрессорных лопаток является равномерность натягов в соединении антивибрационных полок лопаток. Авторами разработан алгоритм для комплектации лопаток в рабочем колесе компрессора, позволяющий добиться снижения величин натяга и равномерности их распределения. Ядром алгоритма является разработанная математическая модель для расчета площадей натягов антивибрационных полок со стороны спинки и корыта, вычисляемых на основании контролируемых отклонений пера и антивибрационной полки. По вычисляемым площадям лопатки сортируются по возрастанию площади натяга со стороны спинки и по убыванию со стороны корыта. На завершающем этапе производится расстановка лопаток путем последовательного их выбора из двух рядов, каждую следующую лопатку размещают в корпусе рядом с ранее установленными лопатками с изменением направления обхода. Алгоритм реализован на языке Python, проведено 1000 вычислительных экспериментов, в которых моделировалось отклонение параметров для 84 лопаток комплекта. Работа алгоритма сравнивалась с расстановкой лопаток в случайном порядке. В результате среднеквадратическое отклонение возникающих натягов снизилось с 0,54 до 0,132 мм2.

Ключевые слова: рабочая лопатка, натяг, алгоритм, математическая модель, качество, компрессор, допуск, площадь, сборка, двигатель.

Печенина Екатерина Юрьевна (Самара, Россия) – аспирант, инженер кафедры «Технологии производства двигателей», Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева (Самара, 443086, ул. Московское шоссе, 34), e-mail: ek-ko@list.ru.

Болотов Михаил Александрович (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технологии производства двигателей», Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева (Самара, 443086, ул. Московское шоссе, 34), e-mail: maikl.bol@gmail.com.

Печенин Вадим Андреевич (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии производства двигателей», Самарский национальный исследовательский университет
им. акад. С.П. Королева (Самара, 443086, ул. Московское шоссе, 34), e-mail: v.a.pechenin@ssau.ru.

1. Безъязычный В.Ф., Непомилуев В.В. Некоторые проблемы современного сборочного производства и перспективы их преодоления // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 8. –
C. 18–25.

2. A new type haptics-based virtual environment system for assembly training of complex products /
P.J. Xia [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 58, № 1. –
P. 379–396.

3. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 365 с.

4. Осипович Д.А., Ярушин С.Г., Макеев А.Б. Исследование алгоритмов подбора лопаток при сборке сопловых аппаратов газотурбинного двигателя // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2018. – №7 (216). – C. 313–319.

5. Способ расстановки лопаток ротора турбомашины: пат. 2319841 Рос. Федерация / Бержер Даниэль (FR), Траншьер Жан-Луи (FR); заявл. 15.07.2003; опубл. 20.03.2008, Бюл. № 23. – 6 с.

6. Способ расстановки сопловых лопаток газотурбинного двигателя: пат. 2397330 Рос. Федерация / Лебедев В.М., Коган Б.П., Виноградов А.В. – № 2008135854/06. заявл. 04.09.2008; опубл. 20.08.2010, Бюл. № 23. – 6 с.

7. A comprehensive study of three dimensional tolerance analysis methods / H. Chen [et al.] // Computer-Aided Design. – 2014. – Vol. 53. – P. 1–13.

8. Непомилуев В.В., Майорова Е.А. Исследование возможности повышения качества изготовления высокоточных изделий машиностроения путем учета компенсирующей способности деталей при использовании метода индивидуального подбора // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 9. –
С. 11–14.

9. Безъязычный В.Ф., Непомилуев В.В. Технология виртуальной сборки // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2011. – № 6. – С. 3–14.

10. Modeling of 2D and 3D assemblies taking into account form errors of plane surfaces / S. Samper
[et al.] // Journal of computing and information science in engineering. – 2009. – Vol. 9. – № 4.

11. Mansuy M., Giordano M., Davidson J.K. Comparison of two similar mathematical models for tolerance analysis: T-map and deviation domain // Journal of Mechanical Design. – 2013. – Vol. 135. – № 10. –
P. 101008.

12. Monchaud S. 2D and 3D image sensors // Traditional and Non-Traditional Robotic Sensors. – Springer, Berlin, Heidelberg, 1990. – P. 73–82.

13. Pahk H.J., Ahn W.J. Precision inspection system for aircraft parts having very thin features based on CAD/CAI integration // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 1996. – Vol. 12, № 6. – P. 442–449.

14. Schneider M., Friebe H., Galanulis K. Validation and optimization of numerical simulations by optical measurements of tools and parts // International Deep Drawing Research Group. – 2008. – P. 327–332.

15. Analysis of stationary means of measurement filters with optimum sensitivity / O.V. Zakharov [et al.] // 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). – IEEE, 2016. – Vol. 1. – P. 241–244.

16. ОСТ 1 02571-86. Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера. – М., 1986. – 36 с.

Для ранних стадий проектирования предложена численная модель огнестойкости и огненепроницаемости элементов газотурбинных двигателей, изготовленных из алюминиевых сплавов. Численная модель основана на решении трехмерных уравнений Навье – Стокса, замыкаемых двухпараметрической изотропной SST-моделью турбулентности. Применялся неявный решатель по давлению и схема второго порядка точности по пространству High Resolution, допускающая понижение порядка аппроксимации до первого в областях разрывов решения и высоких градиентов для повышения монотонности и устойчивости решения. Дополнительно для достижения устойчивости решения применялась опция решателя High Speed Numerics, активизирующая настройки решателя Gradient Factor Relaxation = 0,1 и Blend Factor Relaxation = 0,1. Настройка математической модели для теплогидравлического расчета производилась в постановке сопряженного теплообмена с учетом излучения на основе модели дискретного переноса Participating Media. Исследовано влияние степени черноты на результаты численной модели и выбрана наиболее рациональная модель излучения. Численная модель валидировалась по результатам инженерных испытаний на огнене­проницаемость не охлаждаемой воздушным потоком пластины с использованием керосиновой горелки NexGen стенда Ц17-Г3 ФАУ «ЦИАМ им.
П.И. Баранова». Полученные результаты расчетов на огненепроницаемость сопоставимы с экспериментальными данными как количественно, так и качественно. Разработанная нестационарная численная модель огненепроницаемости плоских пластин из алюминиевых сплавов в условиях свободной конвекции может быть использована при проектировании корпуса вентилятора путем выбора наиболее рациональных конструктивно-компоновочных решений, таких как толщина корпуса, наличие огнезащитного покрытия, интенсивность охлаждения и т.д.

Ключевые слова: численная модель огненепроницаемости, сертификационные огневые испытания, материал АК4-1, нормы летной годности, пожар газотурбинного двигателя.

Михеева Мая Валерьевна (Рыбинск, Россия) – ведущий инженер-конструктор, ПАО «ОДК-Сатурн» (Рыбинск, 152903, пр. Ленина, 163).

Ханталин Дмитрий Сергеевич (Рыбинск, Россия) – начальник бригады теплообмена и горения конструкторского отдела систем инженерного анализа, ПАО «ОДК-Сатурн» (Рыбинск, 152903, пр. Ленина, 163), e-mail: hantalin_ktn@mail.ru.

Шепель Вячеслав Тимофеевич (Рыбинск, Россия) – доктор технических наук, профессор, ведущий специалист, ПАО «ОДК-Сатурн» (Рыбинск, 152903, пр. Ленина, 163), e-mail: sshepel@yandex.ru.

1. Авиационные правила. Ч. 33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов. – М.: Рос­авиация, 2018. – 81 c.

2. FAR – 33. Federal Aviation Regulation. Part 33. Airworthiness Standards Aircraft Engines. – 52 р.

3. Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Engines (CS-E). European Union Aviation Safety Agency. – 2020. – 220 p.

4. Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Межгосударственный авиационный комитет: ЛИИ им. М.М. Громова. – 2020. – 328 с.

5. AC 20 – 135. Powerplant Installation and Propulsion System Component Fire Protection Test Methods, Standards and Criteria. – 1990. – 18 p.

6. AC 33.17 – 1. Advisory circular // Fire Prevention. – 2002. – 12 p.

7. РЦ – D33.3(7). Рекомендательный циркуляр. Проведение огневых испытаний компонентов двигателя на огнестойкость и огненепроницаемость. АР МАК. Ред. 1. – 2011. – 32 с.

8. ISO 2685:1998 – Воздушное судно. Методика испытаний бортового оборудования на воздействие окружающей среды. Стойкость к пожару в установленных пожароопасных зонах. (Aircraft – Environmental test procedure for airborne equipment – Resistance to fire in designated fire zones). – 35 р.

9. DOT/FAA/AR–13/38. Development of next generation burner characteristics for fire testing of power plant materials and components. – 2015. – 41 p.

10. Холманова М.А., Шепель В.Т. Огненепроницаемость компонентов корпуса вентилятора при пожаре авиационного ГТД // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. – 2021. – № 2 (57) – С. 3–7.

11. Холманова М.А., Шепель В.Т. Исследование огнестойкости корпуса компрессора из алюминиевого сплава при использовании огнезащитного покрытия ЭС-300 // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. – 2020. – № 3. – (54) – С. 57–62.

12. Холманова М.А., Шепель В.Т. Зональный анализ огненепроницаемости корпуса вентилятора авиационного ГТД // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. – 2021. – № 2 (57). – С. 13–19.

13. Холманова М.А., Шепель В.Т., Ремизов А.Е. Исследование огнепроницаемости элементов авиационного ГТД из полимерного композита // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. – 2021. – № 3 (58). – С.19–23.

14. Холманова М.А., Шепель В.Т. Модель огненепроницаемости корпуса вентилятора авиационного ГТД // Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям. – 2020. –
С. 614–618.

15. Холманова Д.С., Ханталин М.А., Шепель В.Т. Математическая модель оценки огненепроницаемости корпуса компрессора авиационного ГТД // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. – 2020. – № 2 (53). – С. 28–34.

16. Aluminum and Aluminum Alloys, AMS International, 1993 // Handbook of Aluminum /
ed. G.E. Totten, D.S. MacKenzie. Vol. 1. – 215 р.

Исследовано влияние сверхвысокочастотного излучения на структуру и механические характеристики
поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластика, проведен расчет тепловой энергии излучения, поглощенной материалом. Показано, что с увеличением поглощенной тепловой энергии сверхвысокочастотного излучения материалом увеличивается его деформация разрушения почти вдвое: от 1,2 % для исходного образца до 2,7 % для образца, подвергнутого воздействию сверхвысокочастотного излучения, т.е. материал становится более пластичным. При значениях тепловой энергии сверхвысокочастотного излучения, поглощенной поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластиком, от 0 до 750·108 Дж/м3 разрывное напряжение плавно снижается и при дальнейшем увеличении энергии до 1560·108 Дж/м3 возрастает практически до значений для исходного образца. Сделано предположение о том, что сверхвысокочастотное излучение приводит к изменению структуры и механических характеристик исследуемого материала в результате воздействия кислорода из воздуха.

Ключевые слова: сверхвысокочастотное излучение, поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластик, инфракрасные спектры, ИК-р, плотность тепловой энергии, поглощенной материалом, диэлектрическая проницаемость, механическое напряжение, деформация, структура.

Нуруллаев Эргаш Масеевич (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Прикладная физика», Пермский государственный политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29), e-mail: ergnur@mail.ru.

1. Fonseca L.P., Waldman W.R., Paoli de M.A. ABS composites with cellulose fibers: Towards fiber-matrix adhesion without surface modification // Composites Part C: Open Access. – 2021. – Vol. 5. – P. 100–142. DOI: 10.1016/j.jcomc.2021.100142

2. FTIR analysis on aging characteristics of ABS/PC blend under UV-irradiation in air. Spectrochimica / J. Li, F. Chen, L. Yang, L. Jiang, Y. Dan // Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. – 2017. – Vol. 184. – P. 361–367. DOI:10.1016/j.saa.2017.04.075

3. Paoli de M.A. The chemical effects of photo-oxidation on butadiene rubber // European Polymer Journal. – 1983. – Vol. 19. – P. 761–768. DOI: 10.1016/0014-3057(83)90145-3

4. Chevalier Epoxides in the thermal oxidation of polybutadiene / M. Guyader, L. Audouin, X. Colin,
J. Verdu // Polymer Degradation and Stability. – 2006. – Vol. 91. – P. 2813–2815. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2006.04.009 

5. Thermal degradation of acrylonitrile–butadiene–styrene (ABS) blends / B.E. Tiganisa, L.S. Burna,
P. Davisa, A.J. Hill // Polymer Degradation and Stability. – 2002. – Vol. 76. – P. 425–434. DOI: 10.1016/S0141-3910(02)00045-9

6. Amini A., Latifi M., Chaouki J. Electrification of materials processing via microwave irradiation: A review of mechanism and applications // Applied Thermal Engineering. – 2021. – Vol. 193. – Р. 117003. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.117003

7. Microwave-Specific Effects on the Equilibrium Constants and Thermodynamics of the Steam − Carbon and Related Reactions / A. Ferrari, J. Hunt, A. Lita, B. Ashley, A.E. Stiegman // The Journal of Physical Chemistry. – 2014. – Vol. 118. – P. 9346–9356. DOI: 10.1021/jp501206n

8. A new type of power energy for accelerating chemical reactions: the nature of a microwave-driving force for accelerating chemical reactions / J. Zhou, W. Xu, Z. You, Z. Wang, Y. Luo, L. Gao, C. Yin, R. Peng, L. Lan // Scientific Reports. – 2016. – Vol. 6. – Р. 25149. DOI: 10.1038/srep25149

9. Carbothermic Reduction Behavior of FeS in the Presence of CaO during Microwave Irradiation / A. Amini, T. Maeda, K. Ohno, K. Kunitomo // ISIJ International. – 2019. – Vol. 59. – P. 672–678. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-391

10. Злобина И.В., Бекренев Н.В., Павлов С.П. Исследование прочности модифицированных в СВЧ электромагнитном поле объектов 3D-печати, армированных композитом с углеродным волокном // Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. – 2017. – Т. 17, № 4. – С. 70–81.

11. Improvement of Scratch and Wear Resistance of Polymers by Fillers Including Nanofillers / W. Brostow, H. Lobland, N. Hnatchuk, J. M. Perez // Nonmaterial’s. – 2017. – Vol. 7 (3). – Р. 66. DOI: 10.3390/nano7030066  

12. Carbon Nanotube Reinforced Fused Deposition Modeling Using Microwave Irradiation / M. Zhang, X. Song, W. Grove, E. Hull, Z.J. Pei, F. Ning, W. Cong // Proceedings of the ASME 2016 11th International Manufacturing Science and Engineering Conference. Vol. 3: Joint MSEC-NAMRC Symposia. Blacksburg, Virginia, USA. – 2016. June 27 – July 1, V003T08A007. ASME. DOI: 10.1115/MSEC2016-8790

13. Microwave dielectric characterisation of 3D-printed BaTiO3/ABS polymer composites / F. Castles, D. Isakov, A. Lui et al. // Scientific Reports. – 2016. – Vol. 6. – P. 22714. DOI: 10.1038/srep22714

14. Moulart A., Marrett C. and Colton J. A phenomenological constitutive model for foams under large deformations // Polymer Engineering and Science. – 2004. – Vol. 44, № 3.

15. Нуруллаев Э.М. Экспериментальное определение электрофизических характеристик полимерного композитного материала и расчет поглощенной материалом плотности тепловой энергии СВЧ-излучения // Прикладная механика и техническая физика. – 2021.– Т. 62, № 2. – С. 53–60.

Проанализированы процессы в предпламенной области при горении частиц алюминия в средах «79 % Ar + 21 % O2» и «79 % Не + 21 % O2». Обоснована необходимость учёта диссоциации кислорода для объяснения влияния физических процессов на скорость горения частиц. Расчёты выполнены для условий квазистационарности и сферической симметрии процессов в предпламенной области, для частиц диаметром 220 мкм и давления окружающей среды p = 0,1 МПа. Установлено, что значения концентрации диссоциирующего окислителя на границе пламени на 30 % ниже для горения в аргоне и в 2,5 раза ниже для горения в гелии, чем вычисленные без учёта диссоциации. Получены распределения концентраций окислительных компонентов, температуры среды в зависимости от отношения координат R внутренних точек области к текущему радиусу частицы R0. Показано, что предпламенная область лежит в пределах 15 £ R / R0 £ 6,9 для горения в аргоне и в пределах 2,4 £ R / R0 £ 5,1 для горения в гелии. Результаты анализа показывают необходимость учёта диссоциации молекулярного кислорода в рассматриваемой области и объясняют отличия скоростей горения, полученных в экспериментах, от расчётных значений, а также соотношение скоростей горения частиц в средах с существенно различными коэффициентами переноса.

Ключевые слова: предпламенная область, зона пламени, граничные условия, термодинамический анализ, диссоциация кислорода, потоки молекулярного и атомарного кислорода.

Крюков Алексей Юрьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29), e-mail: alexkryukov@list.ru.

Малинин Владимир Игнатьевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29), e-mail: malininvi@mail.ru.

1. Kriukov A.Yu., Malinin V.I. Analysis of combustion peculiarities in flame zone of aluminium particle // Acta Astronautica. 2021. – 180. – P. 266–272.

2. Бекстед М.В., Лианг У., Паддуппаккам К.В. Математическое моделирование горения одиночной алюминиевой частицы (обзор) // Физика горения и взрыва. – 2005. – Т. 41, № 6. – С. 15–33.

3. Бекстед М.В. Анализ данных по времени горения частиц алюминия // Физика горения и взрыва. – 2005. – Т. 41, № 5. – С. 55–69.

4. PLIF species and ratiometric temperature measurements of aluminum particle combustion in O2, CO2 and N2O oxidizers, and comparison with model calculations / P. Bucher [et. al.] // Twenty-Seventh Symposium (International) on Combustion. The Combustion Institute. – 1998. – P. 2421–2429.

5. Dreizin E.L. On the mechanism of asymmetric aluminum particle combustion // Combust. Flame. – 1999. – Vol. 117. – P. 841–850.

6. Особенности горения капли алюминия в смесях кислорода с аргоном и гелием / Г.П. Кузнецов, А.Г. Истратов, В.И. Колесников-Свинарёв, И.Г. Ассовский // Горение и взрыв. – 2018. – Т. 11, № 2. –
С. 83–87.

7. Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В. Горение порошкообразных металлов в активных средах. – М.: Наука, 1972.

8. Гремячкин В.М. Гетерогенное горение частиц твёрдых топлив. – М.: Изд-во Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана им. Н.Э. Баумана, 2015. – 230 с.

9. Ягодников Д.А. Горение порошкообразных металлов в газодисперсных средах. – М.: Изд-во Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, 2018. – 444 с.

10. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Лейпунский О.И. К теории горения металлических частиц // Физические процессы при горении и взрыве. – М.: Атомиздат, 1980. – С. 4–68.

11. Prentice J.L. and Kraentle K.L. Metal Particle Combustion Report. – Naval Weapons Center, NWC TP 4658. – 1969.

12. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Зависимость размера зоны пламени одиночных частиц алюминия от давления // Вестник Пермского национального исследовательского университета. Аэрокосмическая техника. – 2020. – № 60. – С. 45–54.

13. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Анализ особенностей горения одиночной частицы алюминия в кислородсодержащих средах на основе модели неравновесной термодинамики // Перспективные технологии, материалы и приборы для космических исследований и земных приложений: тез. докл. IX Междунар. конф. цикла «Космический вызов XXI века. (SPACE’2019)», Ярославль, 7–11 окт. 2019 г. / Федер. исслед. центр хим. физики им. Н.Н. Семенова РАН. – М., 2019. – С. 35–37.

14. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Анализ влияния физических процессов в предпламенной области на горение частиц алюминия // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2021: материалы XXII Всерос. науч.-техн. конф. (г. Пермь, 18–20 ноября 2021 г.): в 2 т. – Т. 1. – Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского университета, 2021. – С. 89–92.

15. Трусов Б.Г. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. – М.: Изд-во Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, 1991. – 40 с.

16. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 563 с.

17. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Наука, 1987. – 502 с.

18. Experimental investigation of the aluminum combustion in different O2 oxidizing mixtures: Effect of the diluent gases / A. Braconniera, C. Chauveaub, F. Halterb, S. Gallier // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2020. – Vol. 170. – P. 110110.

Радиальные лопаточные диски номинально спроектированы так, чтобы быть циклическими симметричными. Но характеристики вибрации всех радиальных лопаток на диске немного отличаются из-за производственных допусков, отклонений в свойствах материала и износа во время работы. Эти небольшие изменения нарушают циклическую симметрию, разбивают пары собственных значений колебаний и влияют на долговечность радиальных рабочих колес турбомашин. В дальнейшей работе конструкции таких систем могут выйти из строя до расчетного ресурса или срока службы. Поэтому при проектировании, изготовлении и эксплуатации турбомашин необходимо понимать влияние расстройки параметров для управления ресурсом и обеспечения требуемого уровня прочности, надежности и долговечности радиальных турбомашин.

В настоящем исследовании предлагается методика математического моделирования и прогнозирования многоцикловой усталостной долговечности радиальных рабочих колес турбин с учетом динамической нагрузки. Численная оценка долговечности выполнена на примере радиального рабочего колеса с десятью лопатками, изготовленного фирмой Schiele (Германия). Результаты получены при расчете динамической нагрузки в программе MATLAB и многоцикловой усталости в программе ANSYS.

Ключевые слова: долговечность, конечно-элементная модель, надежность, ресурс, радиальная лопатка, турбомашина, частота колебаний.

Репецкий Олег Владимирович (Иркутск, Россия) – доктор технических наук, профессор, проректор по международным связям, Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского (Иркутск, 664038, пос. Молодежный), e-mail: repetckii@igsha.ru.

Хоанг Динь Кыонг (Иркутск, Россия) – аспирант кафедры «Электроооборудование и физика», Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского (Иркутск, 664038, пос. Молодежный), e-mail: hoangcuonghd95@gmail.com.

1. Костюк А.Г. Динамика и прочность турбомашин. – М.: Изд. дом МЭИ, 2007. – 476 с.

2. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. – М.: Машиностроение, 1985. – 224 с.

3. Forced response reduction of a blisk by means of intentional mistuning / B. Beirow, A. Kühhorn,
F. Figashevsky, A. Bornhorn, O. Repetckii // Proceed. of ASME Turbo Expo. – 2019. – Vol. 141 (1). – GT2018-76584. – 8 p.

4. Lupini A., Epureanu B.I. A friction-enhanced tuned ring damper for bladed disks // J. Eng. Gas Turbines Power. – 2021. – Vol. 143(1). – № 011002. – 8 p.

5. Effect of mistuning and damping on the forced response of a compressor blisk rotor / B. Beirow,
A. Kühhorn, F. Figaschewsky, J. Nipkau // Proceed. of ASME Turbo Expo. – 2015. – GT2015-42036. – V07BT32A001. – 12 p.

6. Whitehead D.S. Effect of mistuning on forced vibration of blades with mechanical coupling // J. of Mech. Sci. – 1976. – No. 6. – P. 306–307.

7. Optimization-aided forced response analysis of a mistuned compressor blisk / B. Beirow, T. Giersch, A. Kühhorn, J. Nipkau // J. of Eng. for Gas. Turb. and Power. – 2015. – Vol. 137 (1). – P. 10.

8. Figaschewsky F., Kühhorn A. Analysis of mistuned blade vibrations based on normally distributed blade individual natural frequencies // ASME Paper. – 2015. – No. 1. – GT2015-43121. – V07BT32A020. – 13 p.

9. Castanier M.P., Pierre C. Using intentional mistuning in the design of turbomachinery rotors // AIAA J. – 2002. – Vol. 40(10). – P. 2077–2086.

10. Репецкий О.В. Компьютерный анализ динамики и прочности турбомашин. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999. – 301 с.

11. Beck J.A., Brown J.M., Kaszynski A.A., Daniel L. Gillaugh D.L. Numerical methods for calculating component modes for geometric mistuning reduced-order models // J. Eng. Gas Turbines Power. – 2022. –
Vol. 144 (3). – № 031006. – 9 p.

12. Hoffmann Т., Scheidt L., Wallaschek J. Single Nodal Diameter Excitation of Turbine Blades: Experimental and Theoretical Study // J. Eng. Gas Turbines Power. – 2021. – Vol. 143 (9), 091028. – 8 p.

13. Fatigue load estimations of intermittent wind dynamics based on a blade element momentum method / C.M. Schwarz, S. Ehrich, R. Martin and J. Peinke // Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing. – 2018. – Vol. 1037. – № 072040. – 8 p.

14. Reduced order method based on an adaptive formulationand its application to fan blade system with dovetail joints / J. Yuan, C. Schwingshackl, L. Salles, C. Wong, S. Patsias // Proceedings of ASME Turbo Expo. – 2020. – GT2020-14227. – P. V011T30A004.

15. Репецкий О.В., Хоанг Д.К. Анализ преднамеренной расстройки параметров при изменении толщины радиальных лопаток турбомашин // Весник Нижегород. гос. инженер.-экон. ун-та. – 2022. –
Vol. 130 (3). – C. 7–23.

16. Репецкий О.В., Хоанг Д.К., Нгуен В.В. Численное исследование преднамеренной расстройки параметров при сверлении отверстий в лопатках энергетических турбомашин // Вестник Нижегород. гос. инженер.-экон. ун-та. – 2021. – Vol. 127 (12). – C. 17–34.

17. Repetckii O.V., Cuong H.D. Physical and mathematical modeling and computer analysis of radial impellers for chemical and power engineering, taking into account ecology // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. – 2022. – Vol. 990, № 012044. – 6 p.

В современном авиастроении стремительно расширяется область применения полимерных композиционных материалов. В данной статье описана методика выбора конструктивно-подобных элементов из полимерных композиционных материалов и схемы их нагружения при испытаниях на усталость.

Эти испытания являются важным этапом в комплексе работ по предотвращению усталостных разрушений ответственных конструкций из полимерных композиционных материалов. Форма конструктивно-подобных элементов и схема нагружения должны быть обоснованы серией предварительных расчетов. При испытаниях таких образцов должно быть воспроизведено поле деформаций в критической зоне детали. Должна быть проверена возможность достижения усталостного разрушения образцов на выбранном оборудовании.

Применение предложенного подхода к обоснованию выбора конструкции и нагружению конструктивно-подобных элементов продемонстрировано на примере типовой авиационной конструкции.

Ключевые слова: конструктивно подобные элементы, полимерные композиционные материалы, испытания на усталость, собственные частоты колебаний, собственные формы колебаний, вынужденные колебания, анализ НДС, авиастроение, прогнозирование усталостной прочности.

Соломонов Данил Глебович – учебный мастер кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29),
e-mail: solomonov1198@yandex.ru.

Нихамкин Михаил Шмерович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29), e-mail: nikhamkin@mail.ru.

Торопицина Анна Владимировна – заместитель начальника отдела АО «ОДК-Авиадвигатель» (Пермь, 614000, Комсомольский пр., 93), e-mail: toropitcina@avid.ru.

1. Келли А. Инженерный триумф углеволокон // Композиты и наноструктуры. – 2009. – №1. – С. 38–49.

2. Swolfs Y. Perspective for Fiber-Hybrid Composites in Wind Energy Applications // Materials. – 2017. – № 10. – P. 1281.

3. Life-prediction for constant-stress fatigue in carbon-fibre composites / B. Harris, N. Gathercole, J.A. Lee, H. Reiter, T. Adam // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. – 1997. – Vol. 355. – P. 1259–1294.

4. The fatigue of carbon fibre reinforced plastics – A review / P. Alam, D. Mamalis, C. Robert, C. Floreani, C.M. Ó Brádaigh // Composites Part B: Engineering. – 2019. – Vol. 166. – P. 555–579.

5. Mandall J.F., Samborsky D.D., Cairns D.S. Fatigue of composite materials and substructures for wind turbine blades: Sandia report SAND 2002-0771. – Sandia National Laboratories, USA, 2002. – 279 p.

6. Jollivet T., Peyrac C., Lefebvre F. Damage of composite materials // Procedia Engineering. – 2013. – Vol. 66: Fatigue Design 2013, International Conference Proceedings. – P. 746–758.

7. Fatigue life evaluation for carbon/epoxy laminate composites under constant and variable block loading / P.N.B. Reis, J.A.M. Ferreira, J.D.M. Costa, M.O.W. Richardson // Composites Science and Technology. – 2009. – Vol. 69. – P. 154–160.

8. Degrieck J., Paepegem van W. Fatigue damage modelling of fibre-reinforced composite materials: review // Applied Mechanics Reviews. – 2001. – Vol. 54, iss. 4. – P. 279–300.

9. Strizhius V.E. Some laws of fatigue strength of airframe composite elements. // Composites and nanjsructures. – 2016. – Vol. 8, № 4. – P. 265–271.

10. ASTM standard D 3479. Standard Test Method for Tension-Tension Fatigue of Polymer Matrix Composite Materials. – ASTM International, 2007. – 6 p.

11. Karimbaev T.D., Matiukhin D.V. On the assessment of fatigue strength of samples made of polymer composite materials // Mechanics of Composite Materials and Structures. – 2016. – Vol. 22, № 3. – P. 329–341.

12. Jenkins M.G., Labossiere P.E., Salem J.A. Cumulative damage mechanics: characterization, modeling and interpretation of progressive failure in ceramics and composites // ASME Turbo Expo 2004: Power for Land, Sea, and Air. – 2004. – June 14–17. – Vol. 2. – P. 417–424. Vienna, Austria.

13. Identification of elastic parameters of laminated carbon fiber plates using experimental modal analysis / M.Sh. Nikhamkin, S.V. Semenov, V.V. Silberschmidt, D.G. Solomonov // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2019. – Vol. 14, № 12. – P. 2279–2285.

14. Nikhamkin M.Sh., Solomonov D.G. Change of the elastic characteristics of a fiber-reinforced laminate as a result of progressive fatigue damage // Solid State Phenomena. – 2021. – Vol. 316. – P. 955–960.

15. Nihamkin M.S., Solomonov D.G., Voronkov A.A. Experimental study of fatigue damage accumulation in laminated carbon reinforced fiber plastics // Journal of Physics: Conference Series 22. «XXII Winter School on Continuous Media Mechanics, WSCMM 2021». – 2021. – P. 012040.

16. Nikhamkin M.S., Semenov S.V., Solomonov D.G. Application of experimental modal analysis for identification of laminated carbon fiber-reinforced plastics model parameters // Lecture Notes in Mechanical Engineering V. 0. – 2019. – Iss. 9783319956299. – P. 487–497.

17. Нихамкин М.Ш., Соломонов Д.Г., Зильбершмидт В.В. Идентификация характеристик упругости композита по экспериментальным данным о модальных характеристиках образцов // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. – Механика. – 2019. – № 1. – С. 108–120.

18. Shiri S., Yazdani M., Pourgol-Mohammad M. A fatigue damage accumulation model based on stiffness degradation of composite materials // Materials and Design. – 2015. – Vol. 88. – P. 1290–1295.

19. Michela S.A., Kieselbacha R., Martensb H.J. Fatigue strength of carbon fibre composites up to the gigacycle regime (gigacycle-composites) // International Journal of Fatigue. – 2006. – Vol. 28. P. 261–270.

20. Paepegem W. van, Baere I. de, E. Lamkanfi, J. Degrieck / Poisson’s ratio as a sensitive indicator of (fatigue) damage in fibre-reinforced plastics // Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. – 2007. – Vol. 30. – P. 269–276.

21. Derewonko A., Gieleta R. Carbon-epoxy composite fatigue strength– experiment and FEM numerical estimation // Journal of KONES Powertrain and Transport. – 2012. – Vol. 19. – № 3. – P. 103–110.

Рассматриваются задачи онлайн-оценки состояния пар трения энергосиловых установок повышенной мощности и предлагаются подходы к их решению. Отмечается, что разработка соответствующих методов и средств мониторинга параметров состояния подшипниковых узлов подобного класса машин позволит не только своевременно обнаружить повреждения подшипника и возникновение предотказного состояния энергосиловой установки, но и оценить остаточный ресурс пары трения в каждый текущий момент времени. А это, в свою очередь, способствует переходу от традиционного регламентного обслуживания и эксплуатации силовых установок к их обслуживанию и эксплуатации по фактическому состоянию. Предлагаемые решения базируются на применении оригинальных одновитковых вихретоковых датчиков c чувствительными элементами в виде отрезка проводника или одиночного контура тока, а также их кластерных композиций (групп датчиков или датчиков с группой чувствительных элементов). Простота конструкции датчиков и заложенные в них технологические решения обеспечивают высокие технические и эксплуатационные характеристики первичных преобразователей, в том числе в условиях применения датчиков на рабочих режимах функционирования силовых установок. В качестве основных контролируемых параметров предлагается использовать информацию о наличии металлических частиц износа пар трения, омываемых маслом, в системе смазки силовой установки, а также осевое перемещение вала в радиально-упорном подшипнике. На основе полученной информации о состоянии подшипникового узла может быть дана оценка его остаточного ресурса. Приводится краткое описание предлагаемых методов получения информации об искомых параметрах и рассматриваются принципы построения систем, реализующих указанные методы на уровне обобщенной структурной схемы.

Ключевые слова: энергосиловая установка, система смазки, пары трения, частицы изнашивания, подшипниковый узел, мониторинг состояния, оценка остаточного ресурса, одновитковые вихретоковые датчики, кластерные композиции, структура технических средств.

Блинов Андрей Владимирович (Пермь, Россия) – заместитель начальника отдела по специальным видам диагностики, ОДК-Авиадвигатель (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 93), e-mail: blinov-av@avid.ru.

Боровик Сергей Юрьевич (Самара, Россия) – доктор технических наук, директор, ведущий научный сотрудник, Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук – обособленное подразделение Самарского федерального исследовательского центра Российской академии наук (Самара, 443020, ул. Садовая, 61), e-mail: borovik@iccs.ru.

Лучшева Мария Витальевна (Пермь, Россия) – инженер-исследователь, ОДК-Авиадвигатель (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 93), e-mail: maier@avid.ru.

Мухутдинов Фарит Ибраевич (Пермь, Россия) – начальник бригады специальных видов диагнос­тики, ОДК-Авиадвигатель (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 93), e-mail: muhutdinov@avid.ru.

Секисов Юрий Николаевич (Самара, Россия) – доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник, Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук – обособленное подразделение Самарского федерального исследовательского центра Российской академии наук (Самара, 443020, ул. Садовая, 61), e-mail: sekisov@iccs.ru.

1. Степанов В.А. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле: автореф.
дис. ... докт. техн. наук: 05.04.12, 05.02.04. – М., 2000. – 40 с.

2. Отказы двигателей отечественной авиационной техники двигателя [Электронный ресурс]. – URL: http://­aviac.ru/­engines/777-otkazy-dvigateley-otechestvennoy-aviacionnoy-tehniki.html (дата обращения: 02.04.2022).

3. Экстренная посадка самолета Ил-76 произошла из-за стружки в масляной системе. – URL: http://www.aviaport.ru/digest/2007/04/16/119399.html (дата обращения: 02.04.2022).

4. Причиной аварии Ан-24 стала стружка в масле двигателя [Электронный ресурс]. – URL: http://www.irk.ru/ news/20110719/shavings/ (дата обращения: 02.04.2022).

5. В Красноярске из-за стружки в масле совершил вынужденную посадку вертолет с вахтовиками [Электронный ресурс]. – URL: https://www.samara.kp.ru/daily/27103.4/4176351/ (дата обращения: 02.04.2022).

6. Borovik S., Sekisov Y. Single-Coil Eddy Current Sensors and Their Application for Monitoring the Dangerous States of Gas-Turbine Engines // Sensors 2020. – Т. 20. – С. 2107.

7. Методы и средства измерения многомерных перемещений элементов конструкций силовых установок / под ред. Ю.Н. Секисова, О.П. Скобелева. – Самара: Самар. науч. центр РАН, 2001. – 188 с.

8. Кластерные методы и средства измерения деформаций статора и координат смещений торцов лопаток и лопастей в газотурбинных двигателях / под общ. ред. О.П. Скобелева – М.: Машиностроение, 2011. – 298 с.

9. Кластерные методы и средства измерения радиальных зазоров в турбине / под общ. ред. О.П. Скобелева. – М.: Инновационное машиностроение, 2018. – 224 с.

10. Глава 3. – Системы диагностики [Электронный ресурс]. – URL: http://www.avid.ru/ upload/pages/3198/3-3-Diagnostirovanije_raboty_maslosistemy_i_sostojanija_uzlov_GTD.pdf (дата обращения: 02.04.2022).

11. Cassidy K. Qualification of an On-Line Bearing and Gear Health Monitoring Technique for In-Service Monitoring of Aircraft Engines and Helicopter Transmissions [Электронный ресурс]. – URL: http://www.gastopsusa.com/knowledge_center_documents/1/ MetalSCAN_ISHM07.pdf (дата обращения: 02.04.2022).

12. Халиуллин В. Маслосистема под непрерывным контролем // Информационно-технический бюллетень «Пермские газовые турбины». ‑ 2012. – № 22. – С. 46–48.

13. Особенности преобразования информации в системе контроля частиц износа пар трения на основе кластера одновитковых вихретоковых чувствительных элементов / С.Ю. Боровик, Ю.Н. Секисов, А.В. Блинов, Ф.И. Мухутдинов // Турбины и дизели. – 2017. – № 4 (73). – С. 10–17.

14. Способ обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя: Патент РФ 2646520 / Боровик С.Ю., Коршиков И.Г., Секисов Ю.Н. [и др.]. –2017100657; Заявл. 10.01.2017; Опубл. 05.03.2018, бюл. 7. – 6 c.

15. Способ обнаружения частиц металла в масле системы смазки узлов трения и определения скорости потока масла: Патент РФ 2668513 / Боровик С.Ю., Коршиков И.Г., Секисов Ю.Н. [и др.]. – 2017110634; Заявл. 29.03.2017; Опубл. 01.10.2018, бюл. 28. – 8 c.

16. Способ обнаружения частиц металла в системе смазки узлов трения силовых установок с разбиением на группы по размерам частиц: Патент РФ 2674577/ Боровик С.Ю., Коршиков И.Г., Белослудцев В.А., Секисов Ю.Н. – № 2017144465; Заявл. 18.12.2017; Опубл. 11.12.2018, бюл. 35. – 12 c.

Представлены результаты апробации детонационной технологии нанесения молниезащитного покрытия и результаты проверки молниестойкости образцов конструктивно-подобных элементов мотогондолы из полимерных композиционных материалов с нанесенным по этой технологии покрытием.

Молниезащитное покрытие напыляли на образцы конструктивно-подобных элементов мотогондолы из препрега углепластика ВКУ-25. Нанесение покрытия выполняли с помощью детонационного компьютеризированного комплекса CCDS2000 разработки Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук. В качестве материала молниезащитного покрытия применяли медь, бронзу и алюминий. Толщину нанесенного металлизированного слоя изменяли от 10 до 20 мкм, что обеспечило предельно низкий удельный вес молниезащиты на уровне 0,087–0,178 кг/м2 для меди и бронзы; 0,027–0,054 кг/м2 для алюминия.

Образцы с нанесенным молниезащитным покрытием и без покрытия испытывались моделируемым разрядом молнии согласно требованиям авиационных норм АП-25, включающим компоненты применительно к молниеопасной зоне 1А, 2А, 1В. Комбинации компонентов в соответствии с квалификационными требованиями КТ-160G.

По результатам испытаний на молниестойкость образцов из препрега углепластика ВКУ-25 продемонстрирована функциональная работоспособность детонационной технологии для любой молниеопасной зоны мотогондолы согласно АП-25. У образцов с детонационным напылением сквозных разрушений углепластика не обнаружено. Образцы без молниезащитного покрытия оказались нестойкими к воздействию тока молнии.

Апробированная детонационная технология имеет технический потенциал снизить до трех раз удельный вес токопроводящего слоя молниезащитного покрытия, применяемого в мотогондолах из полимерных композиционных материалов серийно эксплуатируемых авиационных двигателей.

Ключевые слова: молния, авиационный двигатель, мотогондола, полимерные композиционные материалы, углепластик, препрег, молниезащитное покрытие, детонационная технология напыления, токопроводящий слой, образец, удельный вес.

Саженков Алексей Николаевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, помощник управляющего директора – генерального конструктора ОДК-Авиадвигатель (г. Пермь, 614990, Комсомольский пр., 93), e-mail: office@avid.ru.

Ваганов Владислав Витальевич (Пермь, Россия) – начальник бригады экспериментальных работ по выходным устройствам и мотогондолам авиационных и наземных ГТД отделения 205 ОДК-Авиадвигатель (г. Пермь, 614990, Комсомольский пр., 93), e-mail: vaganov@avid.ru.

Осокин Владимир Михайлович (Пермь, Россия) – заместитель директора по качеству Научно-образовательного центра «Авиационные композитные технологии», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 15), e-mail: osokin-kt@pstu.ru.

Саженков Николай Алексеевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 13, корпус Г), e-mail: sazhenkov_na@mail.ru.

Ульяницкий Владимир Юрьевич (Новосибирск, Россия) – доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории синтеза композиционных материалов, Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения РАН (630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 15), e-mail: ulianv@mail.ru.

1. Гуняев Г.М., Кавун Т.Н., Начинкина Г.В. Молниезащитные покрытия углепластиковых конструкций, выходящих на внешний контур планера летательных аппаратов // Авиационные материалы и технологии. – 2004. – № 2. – С. 3–9.

2. Karch C., Metzner C. Lightning protection of carbon fibre reinforced plastics. – An overview // Materials Science. 33rd International Conference on Lightning Protection (ICLP). – 2016. 1st September.

3. Gagné M., Therriaul D. Lightning strike protection of composites // Progress in Aerospace Sciences. – 2014. – Vol. 64. – P. 1–16 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/­article/pii/­S0376042113000651?via%3Dihub. (дата обращения: 02.04.2022).

4. Молниестойкость современных полимерных композитов / Г.М. Гуняев, Л.В. Чурсова, А.Е. Раскутин, А.Г. Гуняева // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № 2. – С. 36–43.

5. Саженков Н.А., Саженков А.Н. Молниезащитные покрытия мотогондол авиационных двигателей из полимерных композиционных материалов. Часть 1. Анализ существующих типов молниезащит // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2021. – № 67. – С. 43–55.

6. Nikolaev Yu.A., Vasil'ev A.A., Ul'yanitskii V.Yu. Gas Detonation and its Application in Engineering and Technologies (Review) // Combustion, Explosion, and Shock Waves. – 2003. – Vol. 39, no. 4. – P. 382–410.

7. Штерцер А.А., Ульяницкий В.Ю., Злобин С.Б. Применение детонационного напыления для формирования градиентных покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2010. – № 11. – С. 30–35.

8. Ульяницкий В.Ю. CCDS2000 – оборудование нового поколения для детонационного напыления // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2013. – № 10. – С. 36–41.

9. Computer-Controlled Detonation Spraying: From Process Fundamentals Toward Advanced Applications / V. Ulianitsky, A. Shtertser, S. Zlobin, I. Smurov // Journal of Thermal Spray Technology. – 2011. –
Vol. 20, iss. 4. – P. 791–801.

10. Possibilities of the Computer-Controlled Detonation Spraying method: a chemistry viewpoint /
D.V. Dudina, I.S. Batraev, V.Yu. Ulianitsky, M.A. Korchagin // Ceramics International. – 2014. – Vol. 40, № 2. –
P. 3253–3260.

11. Development of Catalytic Converters Using Detonation Spraying / V. Ulianitsky, A. Shtertser,
V. Sadykov, I. Smurov // Materials and Manufacturing Processes. – 2016. – Vol. 31, iss. 11. – P. 1433–1438.

12. Enhancing the properties of WC/Co detonation coatings using two-component fuels / V. Ulianitsky,
I. Batraev, D. Dudina, I. Smurov // Surface & Coatings Technology. – 2017. – Vol. 318. – P. 244–249.

13. Boeing Simulates Thermal Expansion in Composites with Expanded Metal Foil for Lightning Protection of Aircraft Structures [Электронный ресурс]. – URL: https://expydoc.com/doc/4361738/boeing-simulates-thermal-expansion-in-composites-with (дата обращения: 02.04.2022).

Целью исследования является адаптация систем инженерного анализа ANSYS CFX и ANSYS Mechanical для проведения численных расчетов акустических процессов в модельных каналах авиационного двигателя. Численные эксперименты проводились в 2FSI (2-way Fluid-Structure Interaction Explained) постановке, которая позволяет учитывать взаимодействие распространяемого газа и конструкции. Сформулирована математическая модель для газодинамических процессов, которая базируется на законах сохранения массы, импульса, энергии и замыкается уравнениями состояния идеального сжимаемого газа и турбулентности. Сформулирована математическая модель для оценки напряженно-деформированного состояния конструкции с учетом движения перегородки в рамках линейной теории упругости. Определены граничные условия. Задачей исследования являлось оценивание влияние выбора типа материала перегородки на распространение звуковой волны по течению потока до перегородки и за ее пределами. В качестве перегородки были выбраны материалы, отличающиеся значением модуля упругости и коэффициентом Пуассона, а именно сталь, титан и полиэтилен. Получены графические зависимости амплитуды давления в шести контрольных точках. Получены графики перемещения перегородки в зависимости от типа материала. Вычислительные эксперименты проведены в Пермском национальном исследовательском политехническом университете с использованием вычислительных ресурсов кластера Центра высокопроизводительных вычислительных систем.

Ключевые слова: вычислительный эксперимент, система инженерного анализа, математическая модель, 2FSI постановка, модельный канал, авиационный двигатель, акустика, акустическое воздействие, распространение волны газа, отражение волны, преграда, подвижная сетка.

Серегина Маргарита Андреевна (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (г. Пермь, 614900, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: sereginarita@gmail.com.

Бабушкина Анна Викторовна (Пермь, Россия) – канд. техн. наук, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» Пермский национальный исследовательский политехнический университет (г. Пермь, 614900, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: annvikoz@mail.ru.

Модорский Владимир Яковлевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», директор Центра высокопроизводительных вычислительных систем, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (г. Пермь, 614900, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: modorsky@pstu.ru.

Максимов Данила Сергеевич (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: DSM-996@mail.ru.

1. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с.

2. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. – М.: Мир, 1980. – 616 с.

3. Руководство пользователя ANSYS CFD.

4. Численное моделирование ступени центробежного компрессора газоперекачивающего агрегата в 2FSI-постановке / В.Я. Модорский, И.Е. Черепанов, С.Л. Калюлин, А.О. Микрюков, А.В. Бабушкина, Д.С. Максимов, Д.Н. Хроликова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 56. – С. 83–91.

5. Руководство пользователя ANSYS Mechanical.

6. Никифоров А.Н. Проблемы колебаний и динамической устойчивости быстровращающихся роторов // Вестник научно-технического развития. – 2010. – № 3 (31). – С. 20.

7. Копысов С.П., Тонков Л.Е., Черновка А.А. Двухстороннее связывание при моделировании взаимодействия сверхзвукового потока и деформируемой пластины. Сравнение численных схем и результатов эксперимента // Вычислительная механика сплошных сред, 2013. – Т. 6, № 1. – С. 78–85.

8. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. – М.: Наука, 1978. – 336 с.

9. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч.1. – М.: Наука, 1987. – 464 с.

10. Tam C.K.W., Ju H. A computational and experimental study of slit resonators // Journal of Sound and Vibration. – 2005. – Vol. 284, iss. 3–5. – 21 June – P. 947–984.

11. Tam C.K.W., Webb J.C. Dispersion-relation-preserving schemes for Computational aeroacoustics // Journal of computational physics. – 1993. – Vol. 107. – P. 262–281.

12. Abalakin I.V., Dervieux A., Kozubskaya T.K. A vertex centered high order MUSCL scheme applying to linearised Euler acoustics // INRIA report RR4459. – 2002.

13. Debiez C., Dervieux A. Mixed element volume MUSCL methods with weak viscosity for steady and unsteady flow calculation // Computer and Fluids. – 1999. – Vol. 29. – P. 89–118.

14. A tetrahedral-based super­convergent scheme for aeroacoustics / N. Gourvitch, G. Rogé, I. Abalakin, A. Dervieux, T. Kozubskaya // INRIA report RR5212. – 2004.

Непрогнозируемое нарастание ледяной корки на фильтрах, устанавливаемых в воздухоочистительные устройства на входе в каналы подачи воздуха к авиационным приводам при эксплуатации газокомпрессорных станций в сильные снегопады может приводить к авариям и простоям. Для борьбы с ледяными наростами был разработан экспериментальный комплекс «ФИЛЬТР». Разработанный экспериментальный комплекс позволяет проводить междисциплинарные исследования поведения снежных и ледяных покровов на газопроницаемых и деформируемых поверхностях различных типов, обеспечивая газодинамические условия, подобные тем, что возникают вблизи воздухоочистительных устройств. К ним относятся осадки в виде снега, высокая относительная влажность, отрицательные температуры, при которых происходит образование снежного и ледяного покрова на входных фильтрах. Проведены исследования по сбросу ледяной корки, образующейся на защитных газопроницаемых и деформируемых поверхностях различных типов. Для ее разрушения использовалась энергия газодинамической струи. Представлены общая конструктивная схема экспериментального противообледенительного комплекса «ФИЛЬТР», результаты экспериментов и их анализ. Таким образом, на экспериментальном противообледенительном комплексе проведена оценка влияния на эффективность защиты модельной энергетической установки от ледяной корки следующих параметров: давления подачи воздуха в форсунку (изменялось в диапазоне 0,1–0,6 МПа), скорости потока на входе в очистительное устройство (изменялась в диапазоне от 7,75 до 13,5 м/с), диаметра газонепроницаемой площадки и материала газопроницаемой деформируемой поверхности. Определено наиболее эффективное сочетание параметров. Выявлено, что из рассмотренных газопроницаемых деформируемых поверхностей наибольшую эффективность продемонстрировал вариант с пластиковой сеткой при следующих параметрах потока: давление струи P ≥ 0,5 МПа, скорость набегающего потока воздуха 13,5 м/с, диаметр газонепроницаемой площадки 50 мм.

Ключевые слова: обледенение, газопроницаемые деформируемые поверхности, высокопроизводительный вычислительный комплекс, физическое моделирование, вибрации, воздухоочистительные устройства, экспери­ментальная установка, снежный покров, сброс льда.

Модорский Владимир Яковлевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», директор Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: modorsky@pstu.ru.

Максимов Данила Сергеевич (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: DSM-996@mail.ru.

Черепанов Иван Евгеньевич (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: cherepanovie@sbiw.ru.

Микрюков Антон Олегович (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail:  anto-mikryuko@yandex.ru.

Калюлин Станислав Львович (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: kslperm91@gmail.com.

Серегина Маргарита Андреевна (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: sereginarita@gmail.com.

1. Developing cyber infrastructure and a model climatic wind tunnel based on the PNRPU high-performance computational complex / D.S. Maksimov, V.Ya. Modorskii, G.F. Masich, S.L. Kalyulin,
A.O. Mikryukov, I.E. Che­repanov, M. I. Sokolovskii // Communications in Computer and Information Science. – 2020. – CCIS Vol. 2163. – P. 336–350.

2. Computational and experimental modeling of icing processes by means of PNRPU high-performance computational complex / S.L. Kalyulin, V.Ya. Modorskii, V.Y. Petrov, G.F. Masich // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1096, Iss. 1. – Art. № 012081. – WOS, Scopus. DOI: 10.1088/1742-6596/1096/1/012081

3. Kalyulin S.L., Modorskii V.Ya., Maksimiv D.S. Physical modeling of the influence of the gas-hydrodynamic flow parameters on the streamlined surface icing with vibrations // International Conference on the Methods of Aerophysical Research. – 2018. – Vol. 2027, iss. 1. – P. 040090. DOI: 10.1063/1.5065364

4. Шорина Н.С., Смогунов В.В. Проблема обледенения и краткий обзор современных методов борьбы с ним // НиКа. – 2010 [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problema-obledeneniya-i-kratkiy-obzor-sovremennyh-metodov-borby-s-nim (дата обращения: 01.08.2022).

5. Тимофеева М.В. Влияние коагуляции капель воды на их распределение по размерам в рабочей части аэрохолодильной установки //Журнал технической физики. – 2019. – Т. 89, №. 4. – С. 491–496.

6. Guffond D., Hedde T., Henry R. Overview of icing research at ONERA, Advisory Group for Aerospace Research and Development. Fluid Dynamics Panel (AGARD/FDP). Joint International Conference on Aircraft Flight Safety – Actual Problems of Aircraft Development, Zhukovsky, Russia. – 1993. – 7 p.

7. Амелюшкин И.А. Исследование двухфазных потоков в приложении к проблемам обледенения и аэрофизического эксперимента: дис. … канд. физ.-мат. наук. – Жуковский, 2014. – 144 с.

8. Modelling of aircraft icing processes in aeroclimatic tubes / G.P. Klemenkov, Y.M. Prihodko, L.N. Puzyrev, A.M. Haritonov // Thermophys. Aeromeh. – 2008. – № 15(4). – P. 563–572.

9. Применение антиобледенительного покрытия для радиотехнических устройств / Н.С. Корноухова, В.А. Кротиков, Л.Н. Красильникова, С.В. Чуппина, Н.В. Шнурков // Экономика и производство. – 1999. – № 7 июль. – Приложение «Технологии оборудование материалы».

10. Модели процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных капель / И.А. Амелюшкин, М.А. Кудров, А.О. Морозов, А.Л. Стасенко, А.С. Щеглов // Труды ИСП РАН, 2020. – Т. 32, вып. 4. – С. 235–244. DOI: 10.15514/ISPRAS–2020–32(4)–17

11. Amelyushkin I.A. Mathematical models of two-phase flows' interaction with a solid body // Journal of Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1129. – Article № 012003.

12. Горшенин Д. Методы и задачи практической аэродинамики. – М.: Машиностроение, 1977.

13. Шорина Н.С., Смогунов В.В. Проблема обледенения и краткий обзор современных методов борьбы с ним // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. – Пенза: Пензенский государственный университет. – 2020. – 2 с.

14. Котляков В. В мире снега и льда. – М.: Наука, 1994.