Представлен обзор развития требований отечественных (НЛГВ-1, НЛГВ-2, АП-27, АП-29, НЛГ 29) и зарубежных (FAR part 27, FAR part 29, 14 CFR part 29,  CS-27, CS-29) норм летной годности к проведению дополнительных испытаний агрегатов трансмиссии вертолетов (главных редукторов и других редукторов трансмиссии вертолета) в условиях отказа системы смазки. Рассмотрены основные факторы, оказывающие влияние на изменение требований норм летной годности, и риски валидации и верификации сертификатов летной годности отечественных типов винтокрылой техники странами-импортерами в условиях гармонизации их национальных норм летной годности с американскими (14 CFR part 27, 14 CFR part 29) или европейскими (CS-27, CS-29). Описаны зарубежные исследования, направленные на изучение отказоустойчивости агрегатов трансмиссий вертолетов; методы и средства, обеспечивающие работоспособность редуктора в условиях отказа системы смазки. Сделано заключение об ограниченной применимости опубликованных зарубежных материалов для экстраполяции результатов этих исследований на анализ конструкций отечественных редукторов с точки зрения прогнозирования отказоустойчивости в условиях отказа системы смазки по причине разницы конструктивных решений, свойственных отечественной конструкторской школе. Предложена апробированная концепция исследования работоспособности отечественных редукторов в условиях отказа системы смазки, сформулированы основные цели и задачи исследования, приведены краткие сведения о достигнутых результатах. Предложено применение результатов исследования в виде методики прогнозирования работоспособности редуктора вертолета в условиях отказа системы смазки с учетом его конкретных конструктивных особенностей.

Ключевые слова: нормы летной годности, дополнительные испытания, методы определения соответствия, отказ системы смазки, утечка масла, «масляное голодание», отказоустойчивость редуктора, винтокрылый летательный аппарат, вертолет, редуктор.

Загуменнов Николай Владимирович (Пермь, Российская Федерация) – начальник отдела перспективных разработок и технологий, Авиационные редуктора и трансмиссии – Пермские моторы (614025, Пермь, ул. Героев Хассана, 105 Г, e-mail: zagumennov@reductor-pm.com).

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

1. Аirworthiness standards: transport category rotorcraft. Part 29 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ecfr.gov/current/title-14/chapter-I/subchapter-C/part-29 (дата обращения: 25.10.2024).
2. Авиационные правила. Часть 29 «Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транс-портной категории» [Электронный ресурс]. – URL: https://armakstandard.com/book/%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0% B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B 2%D0%B8%D0%BB%D0%B0-29-%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%8B-%D0%BB%D0%B5%D1% 82%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BA%D1%80%D1%8B%D0%BB%D1%8B%D1%85-%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B2-%D1%82%D1%8
0%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%
BA%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B8-%D0%B8%D0%B7-2-%D
1%80%D1%83-2002-10-01-12373 (дата обращения: 25.10.2024).
3. Авиационные правила. Часть 27 «Нормы летной годности винтокрылых аппаратов нормаль-ной категории», ред. 2000 [Электронный ресурс]. – URL: https://armakstandard.com/ book/%D0%B0%D0% B2%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%BF%D1%
80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D0%B0-27-%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%8B-%
D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE
%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BA%D1%80%D1%8B
%D0%BB%D1%8B%D1%85-%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE
%D0%B2-%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%
B9-%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B8-%D0%B8%D0%
B7-1-%D1%80%D1%83-2000-01-01-12371 (дата обращения: 25.10.2024).
4. Certification specifications, acceptable means of compliance and guidance material for small ro-torcraft CS-27, Ammen. 2003 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.easa.europa.eu/en/downloads/1623/en (дата обращения: 25.10.2024).
5. Certification specifications, acceptable means of compliance and guidance material for large ro-torcraft CS-29, Ammen. – 2003 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.easa.europa.eu/en/document-library/ certification-specifications/cs-29-initial-issue (дата обращения: 25.10.2024).
6. Main Gearbox Malfunction/Collision with Water. Aviation Investigation Report A09A0016, Transportation Safety Board of Canada. Issued December 2010 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.tsb.gc.ca/ sites/default/files/rapports-reports/aviation/A09A0016/eng/A09A0016.pdf (дата обращения: 25.10.2024).
7. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории НЛГ 29, ред. 2023 [Электронный ресурс]. – URL: https://favt.gov.ru/public/materials//1/2/8/9/8/12898c3f071da1109f43e7bec36ad49d.pdf (дата обраще-ния: 25.10.2024).
8. Helicopter main gearbox loss of oil performance / Mba D.,  Place S., Hamad R., Reuben K.; School of engineering Cranfield university, November, 2012 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.researchgate.net/ publication/280446095_HELMGOP-1_Helicopter_main_gearbox_loss_of_oil_performance_optimisation (дата обращения: 25.10.2024).
9. Report on the accidents to Eurocopter EC225 LP Super Puma G-REDW 34 nm east of Aberdeen, Scotland on 10 May 2012 and G-CHCN 32 nm southwest of Sumburgh, Shetland. Aircraft accident report 2/2014. Air accident investigation branch [Электронный ресурс]. – URL: https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5422 fbaaed915d1374000833/2-2014_G-REDW_and_G-CHCN.pdf (дата обращения: 25.10.2024).
10. Blanc, М. Loss of oil behavior of eurocopter gearboxes from AS350 to EC225 / M. Blanc, E. Mermoz // 29th European rotorcraft forum, Friedrichshafen, September, 2003.
11. Maret, P. Main gearbox with higher survivability and reliability / Р. Maret, С. Varailhov. – Rome, Italy. – 1999.
12. Ogasawara, K. Outlook bright on achieving 60-minute «LoL (loss of oil lubrication)» operation /
K. Ogasawara // Scope. Kawasaki heavy industries quarterly newsletter. – 2019. – № 118.
13. Gearbox Loss of Lubrication Performance: Myth, Art or Science? / G. Gasparini, N. Motta,
A. Gabrielli, D. Colombo //European Rotorcraft Forum – 2014. – Southampton, UK. –September 2014.
14. Gasparini, G. Design and development strategies for main gearbox loss of oil performance im-provement / G. Gasparini, M. Tamborini // Ninth EASA rotorcraft symposium. – Cologne, 2–3 of December, 2015.
15. Абакумов, А.Н. Прикладная механика: учеб. пособие / А.Н. Абакумов, Н.В. Захарова, В.Е. Коновалов; Минобрнауки России, ОмГТУ. – 2-е изд., перераб. и доп. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2018. – 156 с. 
16. Луганцева, Т.А. Зубчатые передачи: учеб.-метод. пособие / Т.А. Луганцева, И.Н. Кузьмин. – Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2019. – 59 с.
17. Cope, G. AH-1S High-Survivable Transmission System / G. Cope. – Report number AVRAD-COM-TR-79-43, U.S. Army Research and Technology Laboratory, 1978.
18. Michand, M. Rotorcraft gearbox regulation: LoL (not what you think) / M. Michand. – Мarch, 2020. [Электронный ресурс]. – URL: http://gearsolutions.com/Digital_Editions/2020/202003/gearsolutions-202003/ 5CCF629DE24CE4DF891D8D971AEA6CED/0320-Gearsolutions.pdf (дата обращения: 25.10.2024).
19. Petrochenkov, A.B. Vibration Dynamic Characteristics Simulation for Helicopter Main Gear Box Nest Bench Herald of the Bauman Moscow Technical University / A.B. Petrochenkov, A.F. Salnikov // Stries Mechanical Engineering. – 2020. – № 3 (132). – Р. 18–28.
20. Пшеничный, В.В. Анализ вибрационного состояния редукторов энергоблоков / В.В. Пшеничный, А.Ф. Сальников // Вестник Астраханского государственного технического универ-ситета. Серия: Морская техника и технологии. – 2019. – № 4. – С. 96–106.
21. Evaluation for Loss of Lubrication Performance of Black Oxide, Superfinished, and As-Ground surfaces for Use in rotorcraft Transmissions / M. Riggs et аl. – U.S. Army Research Laboratory (ARL), Sep-tember 2016, Technical Report ARL-TR-7815.
22. Cannella, A.  Oil-Out endurance Under the Lens / A. Cannella [Электронный ресурс]. – URL: https://www.remchem.com/wp-content/uploads/2017/03/Oil-Out-Endurance.pdf (дата обращения: 25.10.2024).
23. Winkelmann, L. Surface finishing rotorcraft gearing / L. Winkelmann // Gear Solutions Maga-zine. – September 2018.
24. AH-64 loss of lubrication study: Test of isotropic superfinished AH-64 (Apache) engine nose gearbox without black oxide / T. Kane et al. // European Rotorcraft Forum, Delft, the Netherlands. – Sep-tember 2018. 
25. CBM component testing at the University of South Carolina: AH-64 tail rotor gearbox studies / N. Goodman et al. [Электронный ресурс]. – URL: http://alvarestech.com/temp/osacbm/Blechertas% 20V.,%20et%20al.%20-%20CBM%20Fundamental%20Research%20at%20the%20University%20of%20South
%20Carolina.pdf (дата обращения: 25.10.2024).
26. Heath, G.H. Helical face gear development under the enhanced rotorcraft drive system program /
G.H. Heath, S.C. Slaughter, D.J. Fisher. – NASA, December 2011.

Проанализированы основные механизмы воздействия вулканического пепла на различные типы авиационных газотурбинных двигателей. Приведены результаты инженерных испытаний работы двухконтурных газотурбинных двигателей PW F100 при воздействии вулканического пепла. Рассмотрено воздействие вулканического пепла на двигатели Rolls-Royce RB211-524D4 и General Electric CF6-80C2 самолетов Boeing 747, когда произошли выключения всех двигателей самолета в полете. Основными повреждениями двигателя являются: абразивно-эрозионный износ лопаток компрессора; формирование и аккумуляция отложений оплавленных частиц пепла на элементах камеры сгорания и лопатках турбины высокого давления.

Подтверждено, что наиболее критичным последствием воздействия вулканического пепла на газотурбинный двигатель является формирование и аккумуляция стекловидных отложений на лопатках турбины. Особо опасным в данном случае будет появление отложений в межлопаточных каналах соплового аппарата первой ступени, так как достижение в нем критической скорости течения при меньших проходных сечениях приводит к дросселированию расхода воздуха через двигатель, и, как следствие, снижению запаса устойчивой работы компрессора, и помпажу.

Представленные в открытых источниках зарубежные материалы сопоставляются с результатами сертификационных испытаний газотурбинного двигателя ПД-14 на устойчивость к вулканическому пеплу.

Определены дальнейшие направления исследований: разработка модели аккумуляции отложений пеплового материала на первых сопловых лопатках газовой турбины, также моделирование зон генерации жидкой фазы вулканического пепла в камере сгорания газотурбинного двигателя на разных режимах работы двигателя с учетом температурных параметров пепловых частиц.

Представленные исследования проводятся под руководством академика РАН А.А. Иноземцева.

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, вулканический пепел, извержения вулканов и безопасность авиационной техники, эрозионный износ, генерация жидкой фазы вулканического пепла, стеклование и стекловидные отложения, аккумуляция пепловых отложений, уменьшение площади проходного сечения двигателя, засорение отверстий охлаждения лопатки, помпаж.

Попова Диана Дмитриевна (Пермь, Российская Федерация) – инженер, ОДК-Авиадвигатель (614990, Пермь, Комсомольский пр., 93); аспирант кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: popova-dd@avid.ru).

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

1. Flight Safety and Volcanic Ash // International civil aviation organization. – First edition. – 2012. – 46 p.
2. Characterisation of Dirt, Dust and Volcanic Ash: A Study on the Potential for Gas Turbine En-gine Degradation / C.A. Wood, S.L Slater, M. Zonneveldt, J. Thornton, N. Armstrong, R.A. Antoniou. – De-fence Science and Technology Group, Australia, May 2017. – 66 p.
3. Чехов, И.А. Особенности выполнения полетов в районах с вулканической деятельностью /
И.А. Чехов // Наука и образование: проблемы, идеи, инновации. – 2019. – С. 80–84.
4. Заболотников, Г.В. Перспективы использования современных технологий при обеспечении полетов в зонах, подверженных влиянию вулканической деятельности / Г.В. Заболотников, О.Г. Бо-гаткин // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. Метеорология. – 2016. – № 42. – С. 124–133. 
5. Andesites of the 2009 eruption of Redoubt Volcano, Alaska / M.L. Coombs [et al.] // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – 2013. – Vol. 259. – P. 349–372. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2012.01.002
6. Clarkson, R. Volcanic Ash Impacts on Jet Engines and Developments since 2010 / R. Clarkson. – Rolls-Royce (Aero Engines), 29th January 2019. – 23 p. 
7. Deposition of volcanic materials in the hot sections of two gas turbine engines / J. Kim, M.G. Dunn, A.J. Baran [et al.] // ASME Journal of Eng Gas Turbine Power, 1993.
8. Davison, C.R. Assessment and Characterisation of Volcanic Ash Threat to Gas Turbine Engine Performance / C.R. Davison, T. Rutke // National Research Council Canada. – Ottawa, Canada, August, 2014.
9. МС-21 [Электронный ресурс] / Объединенная авиастроительная компания. – URL: https://www.uacrussia.ru/ru/aircraft/lineup/civil/ms-21/ (дата обращения: 08.08.2023).
10. Dunn, M. Operation of Gas Turbine Engines in an Environment Contaminated With Volcanic Ash / M. Dunn // Journal of Turbomachinery. – 2012. – № 134. –Р. 051001. DOI: 10.1115/1.4006236.
11. Попова, Д.Д. Воздействие вулканического пепла на авиационные газотурбинные двигате-ли / Д.Д. Попова, А.Н. Саженков // Вестник Пермского национального исследовательского политех-нического университета. Аэрокосмическая техника. – 2022. – № 70. – С. 122–139.
12. Przedpelski, Z. Impact of Volcanic Ash from 15 December 1989 Redoubt Volcano Eruption on GE CF6-80C2 Turbofan Engines / Z. Przedpelski, Th. Casadevall // Proceedings of the First International Symposium on Volcanic.
13. Рысин, Л.С. Вулканический пепел – проблема для газотурбинных двигателей / Л.С. Рысин, М.Ф. Мокроус // Авиационные двигатели. – 2024. – № 1(22). – С. 5–10.
14. Исследование устойчивости авиационного двигателя ПД-14 к воздействию вулканическо-го пепла / А.А. Иноземцев [и др.] // Вестник УГАТУ. – 2022. – Т. 26, №2 (96).
15. Гирина, О.А. Научно-технический отчет «Подготовка пепла вулканического происхожде-ния для проведения испытаний по проверке его воздействия на работоспособность авиационного двигателя» / О.А. Гирина; ИВиС ДВО РАН. – 2020.
16. Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT). [Электронный ресурс]. – URL: http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/ (дата обращения: 11.04.2023). 
17. Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Новости.  [Электронный ресурс]. – URL: http://www.kscnet.ru/ivs/news/index.php (дата обращения: 19.04.2023). 
18. Активность вулканов Камчатки и Курильских островов в 2021 г. и их опасность для авиа-ции / О.А. Гирина [и др.] // Вулканизм и связанные с ним процессы. Материалы XXV ежегодной научной конференции, посвященной Дню вулканолога, 30–31 марта 2022 г. – Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2022. – С. 26–29. 
19. Гирина, О.А. Проект KVERT – снижение вулканической опасности для авиации при экс-плозивных извержениях вулканов Камчатки и Северных Курил / О.А. Гирина, Е.И. Гордеев // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. – 2007. – № 2. – С. 100–109. 
20. Газогенератор двигателя ПД-14 успешно прошел испытания вулканическим пеплом / И.С. Павлецов, А.А. Катаева, М.Д. Галлямов, С.В. Пестов // Информационно-технический бюллетень Пермские авиационные двигатели. – 2021. – № 48. – С. 30–33.

В работе рассматривается влияние турбулентной интенсивности на результаты моделирования беспламенного горения MILD (Moderate Low Oxygen Dilution) при использовании концепции распада вихрей EDC (Eddy dissipation concept). Расчет и постановка верного значения турбулентной интенсивности и гидравлического диаметра при определении начальных условий расчета позволяют получить наиболее точные результаты моделирования пламенных процессов в программном пакете ANSYS FLUENT. Проводилось моделирование процесса беспламенного горения метана (CH4) в горелке с горячим потоком окислителя Adelaide JHC (Jet Hot Coflow) при концентрации окислителя (О2) 3, 6, 9 %.
В работе было произведено моделирование при расчетных и подобранных значения двух исследуемых показателей, влияющих на результаты расчета. Представлено сравнение эксперимента с результатами моделирования, а именно концентрацией продуктов сгорания и температуры на расстоянии 30, 60, 90 мм от входа горючего и окислителя в зону моделирования. Данное сравнение показывает, что полученное значение на основе расчета таких показателей, как продукты сгорания (СО, СО2, Н2О, ОН), образованные в результате беспламенного горения, позволяют получить наилучшие результаты моделирования, сопоставимые с экспериментом. Приведенные показатели преимущественно оказывают влияние на пиковые значения продуктов сгорания в зоне беспламенного горения, в частности, на оксид углерода. Настоящая работа позволяет сделать вывод о необходимости предварительного вычисления турбулентной интенсивности и гидравлического диаметра при моделировании пламенных процессов в программном пакете ANSYS FLUENT.

Ключевые слова: турбулентная интенсивность, гидравлический диаметр, концепция распада вихрей, беспламенное горение, MILD, Adelaide JHC, турбулентное число Рейнольдса, концентрация окислителя, эмиссия, ANSYS FLUENT.

Фролов Юрий Юрьевич (Пермь, Российская Федерация) – аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: frolovyy@yandex.ru).

Рекка Елена Юрьевна (Пермь, Российская Федерация) – старший преподаватель, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: elena.rekka@yandex.ru).

Бульбович Роман Васильевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: bulbovich@pstu.ru).

1. Эртесваг, И. Модель энергетического каскада турбулентности с вихревой диссипацией / И. Эртесваг, Б. Магнуссен // Наука и техника о горении. – 2000. – № 159. – С. 213–235. DOI: 10.1080/00102200008935784 
2. Магнуссен, Б. Концепция вихревой диссипации – мост между наукой и технологией [Элек-тронный ресурс] / Б. Магнуссен. – 2005. – 25 с. – URL: folk.ntnu.no/ivarse/edc/BFM_ECOMAS2005_ Lisboa.pdf (дата обращения: 02.02.2024).
3. Гран, И.Р. Численное исследование диффузионного пламени, стабилизированного плотным корпусом. Часть 2. Влияние моделирования горения и химии конечных скоростей / И.Р. Гран, Б. Магнуссен // Наука и технология горения. – 1996. – № 119. – С. 191–217. 
4. Расширение концепции рассеивания вихрей при взаимодействии турбулентности и химиче-ского состава до MILD горения / А. Паренте, Р. Малик, Ф. Контино, А. Куочи, Б. Далли // Топливо. – 2016. – № 163. – С. 98–111. DOI:  10.1016/j.fuel.2015.09.020
5. Всестороннее численное исследование Аделаидной струи в горелке с горячим совместным потоком с помощью RANS и детальной химии / З. Ли, А. Куочи, А. Садики, А. Паренте // Энергетика. – 2017. – № 139. DOI: 10.1016/j.energy.2017.07.132
6. Рем, М. Теоретическое и численное исследование EDC-модели взаимодействия турбулент-ности и химии в условиях газификации / М. Рем, П. Зайферт, Б. Мейер // Компьютеры и химическая инженерия. – 2009. – № 33. – С. 10789–10799. DOI:  10.1016/j.compchemeng.2008.11.006
7. Численное исследование горелки с MILD горением: анализ поля смешивания, химической кинетики и взаимодействия турбулентности и химии / Дж. Аминиан, К. Галлетти, С. Шаххоссейни, Л. Тогнотти // Поток. Турбулентность и горение. – 2012. – № 88. DOI: 10.1007/s10494-012-9386-z 
8. Фарохи, М. Применение концепции вихревой диссипации для моделирования сжигания биомассы, часть 1: Оценка коэффициентов модели / М. Фарохи, Б. Маджид // Энергетика и топливо. – 2016. – № 30. DOI: 10.1021/ACS.ENERGYFUELS.6B01947
9. Эванс, М. Моделирование пламени с поднятыми струями в нагретом совместном потоке с использованием оптимизированной модели концепции рассеивания вихрей / М. Эванс, П. Медвелл, З. Тиан // Наука и технология горения. – 2015. – № 187. DOI:  10.1080/00102202.2014.1002836
10. Численное моделирование пламени Delft-Jet-in-Hot-Cofflow (DJHC) с использованием модели концепции вихревой диссипации для взаимодействия турбулентности и химического состава / А. Де, Э. Ольденхоф, П. Сатия, Д. Рокертс // Поток, турбулентность и горение. – 2011. – № 87. DOI: 10.1007/с10494-011-9337-0
11. Фарохи, М. Применение концепции вихревой диссипации для моделирования сжигания биомассы, Часть 2. Моделирование газофазного горения в малогабаритной печи с неподвижным сло-ем / М. Фарохи, М. Бирук  // Энергетика и топливо. – 2016. – № 30(12). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b01948 
12. Фарохи, М. Моделирование газофазного горения в печи на биомассе, работающей на ко-лосниковой решетке, с использованием расширенного подхода концепции рассеивания вихрей / М. Фарохи, М. Бирук  // Топливо. – 2018. – № 227. – С. 412–423. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.04.102
13. Мардани, А. Оптимизация модели концепции вихревой диссипации (EDC) для взаимодей-ствия турбулентности и химического состава при горячем сжигании разбавленного CH4/H2 / А. Мардани // Топливо. – 2017. – № 191. – С. 412–423. DOI:  10.1016/j.fuel.2018.04.102
14. Чжао, Ю. Оценка химического механизма и анализ чувствительности химических реакций для пламени CH4/H2 в условиях умеренного горения / Ю. Чжао, Х. Ли, З. Ванг // Теплотехника. – 2018. – № 24. DOI:  10.2298/TSCI180811347Y
15. Численное моделирование малогабаритной камеры сгорания с обратным потоком / М. Граса, А. Дуарте, П. Коэльо, М. Коста // Технология переработки топлива. – 2013. – № 107. DOI:  10.1016/ j.fuproc.2012.06.028
16. Лиллеберг, Б. Численное моделирование с использованием базы данных о затухании для использования с концепцией рассеяния вихрей при турбулентном горении / Б. Лиллеберг, Д. Крист, И. Эртесвог // Flow Turbulence Combust. – 2013. – № 91. DOI: 10.1007/s10494-013-9463- y
17. Обобщение концепции рассеяния вихрей для струйных факелов с низкой турбулентно-стью и низким числом Дамкелера / М. Дж. Эванс, С. Петре, П.Р. Медуэлл, А. Паренте // Труды Инсти-тута горения. – 2018. – № 37. DOI: 10.1016/j.proci.2018.06.017 
18. Рем, М. Теоретическое и численное исследование EDC-модели взаимодействия турбу-лентности и химии в условиях газификации / М. Рем, П. Зайферт, Б. Мейер // Компьютеры и химиче-ская инженерия. – 2009. – № 33. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2008.11.006
19. Фарохи, М. Новый EDC-подход для моделирования турбулентности и химического взаи-модействия газовой фазы при сжигании биомассы / М. Фарохи, М. Бирук // Топливо.  – 2018. – № 220. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.01.125
20. Де, А. Численное моделирование пламени Delft-Jet-in-Hot-Cofflow (DJHC) с использова-нием концептуальной модели вихревой диссипации для взаимодействия турбулентности и химиче-ского состава / А. Де, Э. Ольденхоф, П. Сатия // Flow Turbulence Combust. – 2011. – № 87. DOI: 10.1007/s10494-011-9337-0
21. Эртесвог, И. Анализ некоторых недавно предложенных модификаций концепции вихрево-го рассеяния (EDC) / И. Эртесвог // Наука и технология горения. – 2019. – № 192. – С. 1–29. DOI: 10.1080/00102202.2019.1611565
22. Левандовски, М. Анализ формулировки концепции вихревой диссипации для моделиро-вания MILD горения / М. Левандовски, И. Эртесвог // Топливо. – 2018. – № 224. – С. 687–700. DOI: 10.1016/ j.fuel.2018.03.110
23. Левандовски, М. Влияние реактивности тонких структур на моделирование пламени струи в горячем совместном потоке с использованием концепции вихревой диссипации / М. Левандовски, И. Эртесвог, Я. Позорски  // Материалы Европейского совещания по горению. – 2017. 
24. Левандовски, М. Влияние конструкции реактора с тонкой структурой на концепцию рас-сеивания вихрей для моделирования MILD горения / М. Левандовски, И. Эртесвог // 11-й Междунар. симпозиум ERCOFTAC по инженерному моделированию и измерениям турбулентности. – 2016. 
25. Мирволд, Т. Моделирование горения в турбулентных потоках пограничного слоя: дис. …
д-ра техн. наук / Т. Мирволд; Норвежский университет науки и технологии. – Норвегия. – 2003. 
26. Разработка модели газофазного горения, подходящей для условий низкой и высокой тур-булентности / А. Шихнеджадхесар, Б. Мехрабян, Р. Шарлер, Г. Голдин, И. Обернбергер // Топливо. – 2014. – № 126. – С. 177–187. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.02.040 
27. Теоретическое руководство по ANSYS FLUENT [Электронный ресурс]. – URL: www.afs.enea.it/project/ neptunius/docs/fluent/html/th/main_pre.htm (дата обращения: 02.02.2024).
28. Турнс, С.Р. Введение в горение: концепции и приложения / С.Р. Турнс. – 3-е изд. – Мак-гроу Хилл, 2011. – 752 с. 
29. Далли, Б. Структура турбулентных струй пламени без предварительного перемешивания в разбавленном горячем совместном потоке / Б. Далли, А. Карпетис, Р. Барлоу // Труды Института го-рения. – 2002. – № 29. DOI: 10.1016/S1540-7489(02)80145-6

Выполнено фундаментальное исследование основных характеристик горения при сжигании дизельного топлива. К таким характеристикам относятся: нормальная скорость, турбулентная скорость, протяженность зоны горения при различных коэффициентах избытка воздуха и различных температурах. Проведены экспериментальные исследования на установке, включающей в себя горелку Бунзена и прямоточную камеру прямоугольного сечения с двумя нишевыми стабилизаторами пламени. В результате проведенных исследований получены новые данные по нормальной и турбулентной скорости распространения пламени при сжигании дизельного топлива. Установлено, что сжигание дизельного топлива осуществляется по поверхностной схеме. Выявлены степенные зависимости для определения нормальной и турбулентной скоростей распространения пламени от температуры смеси.

Выполнена оценка положения передней границы фронта пламени и задней границы пламени в зависимости от состава смеси для разных скоростей набегающего потока. Также получены зависимости длины зоны горения от состава смеси при различной начальной температуре и скоростях набегающего потока. Приведена зависимость, позволяющая учесть влияние различных режимных параметров, таких как давление и температура, на нормальную скорость горения. Полученные результаты процесса горения дизельного топлива проанализированы и обобщены. Для оценки механизма горения использован критерий, представляющий отношение объема пламени, в котором идут химические превращения, к объему факела.

Определены полуэмпирическиме уравнения, при помощи которых можно рассчитать протяженность зоны горения, скорость распространения пламени, время горения. Полученные данные необходимы для выполнения расчета процессов сжигания дизельного топлива на основе теории турбулентного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, камера сгорания, процесс горения,  скорость распространения пламени, дизельное топливо, ламинарное горение, турбулентное горение, время горения, теория турбулентного горения, фундаментальное исследование.

Мингазов Билал Галавтдинович (Казань, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки», Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10, e-mail: BGMingazov@kai.ru).

Бакланов Андрей Владимирович (Казань, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки», Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10, e-mail: andreybaklanov@bk.ru).

1. Lefebvre, A.H. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. – Third еdition / A.H. Le­febvre, D.R. Ballal. – CRC Press, 2010. – 560 p.

2. Бакланов, А.В. Изменение температурного поля на выходе из многофорсуночной камеры сгорания при различных режимах работы двигателя / А.В. Бакланов // Вестник Московского авиационного института. – 2024. – Т. 31, № 2. – С. 116–123.

3. Бакланов, А.В. Влияние особенностей конструкции камер сгорания двигателей НК-16СТ, НК-16-18СТ на содержание углекислого газа в продуктах сгорания / А.В. Бакланов // Сибирский аэрокосмический журнал. – 2023. – Т. 24, № 4. – С. 697–705.

4. Мингазов, Б.Г. Процессы горения и экология камер сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, теория, испытание и расчет / Б.Г. Мингазов. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2022. – 295 с.

5. Laminar burning velocity and Markstein lengths of methane-air mixtures / X.J. Gu, M.Z. Haq,
M. Lawes, R. Woolley // Combustion Flame. – 2000. – Vol. 121, iss. 1–2. – P. 41–58. DOI: 10.1016/s0010-2180(99)00142-x

6. Outward propagation, burning velocities, and chemical effects of methane flames up to 60 atm /
G. Rozenchan, D.L. Zhu, C.K. Law, S.D. Tse // Proceedings of the Combustion Institute. – 2002. – Vol. 29,
iss. 2. – P. 1461–1470. DOI: 6.1016/s1540-7489(02)80179-1

7. Bosschaart, K.J. The Laminar burning velocity of flames propagating in mixtures of hydrocarbons and air measured with the heat flux method / K.J. Bosschaart, L.P.H. de Goey // Combustion and Flame. – 2004. – Vol. 136, iss. 3. – P. 261–269. DOI: 10.1016/j.combustflame.2003.10.005

8. Бакланов, А.В. Обеспечение эффективности сжигания топлива в малоэмиссионной камере сгорания газотурбинной установки при различных климатических условиях / А.В. Бакланов // Вестник Московского авиационного института. – 2022. – Т. 29. № 1. – С. 144–155.

9. Численное моделирование рабочего процесса в высокотемпературной воздушно-керосиновой горелке / Е.В. Харлина, А.Д. Морозов, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 59. – С. 1–9.

10. Иноземцев, А.А. Газотурбинные двигатели / А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий; ОАО «Авиадвигатель». – 2006. – 1202 с.

11. Щукин, В.А. Образование токсичных веществ в авиационных двигателях и методы их снижения: монография / В.А. Щукин. – Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2017. – 252 с.

12. Влияние процесса горения на структуру закрученного потока за горелочным устройством камеры сгорания газотурбинной установки / И.А. Зубрилин, А.А. Диденко, Д.Н. Дмитриев, Н.И. Гураков, М.М. Эрнандэс // Вестник Московского авиационного института. – 2019. – Т. 26, № 3. – С. 124–136.

13. Kazimardanov, M. Numerical simulation of kerosene atomization in injector of a gas turbine engine / M. Kazimardanov, R. Zagitov // AIP Conference Proceedings. – 2019. – Vol. 2125. DOI: 10.1063/1.5117432

14. Газ в моторах / В.В. Бирюк, С.В. Лукачев, Д.А. Угланов, Ю.И. Цыбизов; Самар. нац. исслед. ун-т им. акад. С.П. Королева. – Самара, 2021. – 296 с.

15. Талантов, А.В. Горение в потоке / А.В. Талантов. – М.: Машиностроение, 1978. – 160 с.

16. Талантов, А.В. Основы теории горения / А.В. Талантов. – Казань: Изд-во Казан. авиац. ин-та, 1975. – 252 с.

Рассмотрена полностью электрическая силовая установка, состоящая из закапотированного вентилятора и электромотора, являющегося приводом вентилятора. Данная силовая установка предполагается к использованию на самолетах региональной размерности со взлетной тягой не менее 73,5 кН. Проведены расчетные исследования с целью выявления наиболее экономичной степени повышения полного давления вентилятора πВ* в рамках описанной задачи.

На основе проектировочных расчетов по предварительно разработанной методике сформированы математические модели двигателей с πВ* равным 1,4; 1,5 и 1,6. Определено, что оптимальными по экономичности являются степени повышения полного давления вентилятора в диапазоне πВ* = 1,3…1,4, но оптимум весьма пологий. Однако, снижение πВ* приводит к увеличению диаметра вентилятора и, соответственно, росту массы двигателя, что в системе самолета скажется негативно. В итоге оптимальной πВ* является πВ* = 1,4.

Показано, что при снижении πВ* от 1,6 до 1,4 увеличивается требуемый диапазон возможного регулирования площади сопла в земных взлетных условиях для поддержания запасов газодинамической устойчивости вентилятора по причине расслаивания линий рабочих режимов на напорной характеристике вентилятора.

Выявлено основное инженерное противоречие, связанное с необходимостью снижения πВ* для достижения большей экономичности двигателя, приводящее к увеличению массы двигателя и усложнению системы регулирования площади на срезе сопла. Для окончательного выбора оптимального значения πВ* требуется проведение оценки летно-технических характеристик самолета с двигателями, имеющими πВ* в диапазоне 1,4…1,6.

Помимо наилучшей экономичности двигателя с πВ* = 1,4, этот параметр позволяет достичь и наибольшей располагаемой взлетной тяги. Такое преимущество может решить вопрос, связанный с увеличением взлетной массы самолета из-за добавленных «тяжелых» гибридной или электрической составляющих (электродвигатели, электрокоммуникации, аккумуляторные батареи и т.д.).

Ключевые слова: электрический двигатель, авиационный двигатель, вентилятор, дроссельная характеристика, степень повышения полного давления, тяга, мощность, мотогондола, проектировочные расчеты, математические модели, регулируемое сопло, линии рабочих режимов.

Шевелев Александр Олегович (Пермь, Российская Федерация) – инженер-конструктор-расчетчик отделения перспективных разработок, ОДК-Авиадвигатель (614990, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: shevelev1311@mail.ru).

Саженков Николай Алексеевич (Пермь, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационные двигатели», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sazhenkov_na@mail.ru).

1. Распоряжение от 29 октября 2021 года № 3052-р. Правительство Российской Федерации: – официальный сайт. – Москва. – URL: http://government.ru (дата обращения: 22.01.2024).
2. A clean planet for all. A European long-term strategic vision for a prosperous, modern, competi-tive and climate neutral economy // European commission. – 2018.
3. Варюхин, А.Н. Традиционные, гибридные и электрические силовые установки самолетов местных воздушных линий / А.Н. Варюхин // Авиационные двигатели. – 2022. – № 1. – С. 19–32.
4. Клочков, В.В. Эффективность применения альтернативных силовых установок в авиации /
В.В. Клочков, А.Н. Варюхин // Энергия: экономика, техника, экология. – 2018. – № 11. – С. 42–49.
5. Гордин, М.В. Концепции авиационных двигателей для перспективных пассажирских саомлетов / М.В. Гордин, В.А. Палкин // Авиационные двигатели. – 2019. – № 3 (4). – С. 7–16.
6. Электрический двигатель для привода движителя летательного аппарата в составе демон-стратора гибридной силовой установки АО «ОДК» (АО «ОДК-Климов») / А.Д. Едигарев, В.А. Люц-ков,
Б.А. Сайпушев, Р.О. Тетерин, М.В. Шемет, А.О. Штыхин // Вестник УГАТУ. – 2023. – № 2. – С. 139–147.
7. Едигарев, А.Д. Экспериментальное исследование баланса энергетических потоков в ги-бридной силовой установке последовательного типа / А.Д. Едигарев, Р.О. Тетерин, М.В. Шемет // Вестник РГАТА имени П.А. Соловьева. – 2023. – № 2. – С. 36–42.
8. Анализ эффективности применения гибридных силовых установок на базе ТВаД АО «ОДК-Климов» в составе различных летательных аппаратов / А.Д. Едигарев, Б.А. Сайпушев, М.В. Шемет,
К.Г. Масленников, В.В. Писарев, А.П. Чуфистов // Климовские чтения – 2022: перспективные направ-ления развития авиадвигателестроения. – 2022. – С. 234–245.
9. К вопросу выбора конструкционных схем электрического генератора летательного аппара-та с гибридной силовой установкой / А.Н. Варюхин, В.С. Захарченко, Ф.Р. Исмагилов, В.Е. Вавилов,
М.В. Гордин // Вестник УГАТУ. – 2018. – № 4 (82). – С. 94–100.
10. Atanason, G. Hybrid Aircraft for Improved Off-Design Performance and Reduced Emissions /
G. Atanasov, D. Silberhorn // AIAA SciTech Forum, 6–10 January 2020, Orlando, FL.
11. Epstein, A.H. Aeropropulsion, Advances, Opportunities, and Challenges / A.H. Epstein // The Bridge. National Academy of Engineering. – 2020. – № 2.
12. Левин, А.В. Тенденции и перспективы развития авиационного электрооборудования / А.В. Левин, С.П. Халютин, Б.В. Жмуров // Научный вестник МГТУ ГА. – 2015. – № 213 (3). – С. 50–57.
13. 4MW Class High Power Density Generator for Future Hybrid-Electric Aircraft / D. Golovanov,
D. Gerada, G. Sala, M. Degano, A. Trentin, P.H. Connor, Z. Xu, A. La Rocca, A. Galassini, L. Tarisciotti,
C.N. Eastwick, S.J. Pickering, P. Wheeler, J.C. Clare, M. Filipenko, C. Gerada // IEEE Transactions on Transportation Electrification. – № 4. – P. 2952–2964.
14. Халютин, С.П. Электрические и гибридные самолета: перспективы создания / С.П. Халю-тин, А.О. Давидов, Б.В. Жмуров // Электричество. – 2017. – № 9. – С. 4–16.
15. Шевелев, А.О. Сравнение термодинамических параметров вариантов гибридно-электрических ТРДД и ЛТХ БСМС с различными вариантами гибридно-электрических ТРДД / А.О. Шевелев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2022. – № 71. – С. 220–229.
16. Шевелев, А.О. Исследование характеристик гибридно-электрического ТРДД для регио-нального самолета / А.О. Шевелев, Н.Н. Шумягин // Авиационные двигатели. – 2023. – № 1. – С. 57–64.
17. Описание ПК [Электронный ресурс] / Thermogasodynamic calculations of the gas turbine en-gines. – 2015. – URL: http://www.thermogte.ru (дата обращения: 06.12.2023).
18. Epstein, A. The Pratt & Whitney Pure Power Geared Turbofan Engine / A. Epstein // Academie de I`Air et de I`Espace. – 2015.
19. Michel, U. The Benefits of Variable Area Fan Nozzles on Turbofan Engines / U. Michel // Tech-nical University of Berlin. – 2011.

Описывается расчетное исследование аэроакустического взаимодействия, которое происходит между воздушным винтом и крылом летательного аппарата. Предложен численный подход, основанный на расчете в частотной области, для прогнозирования шума винта в дальнем поле, который требует, чтобы аэродинамические источники были интегрированы по действительной поверхности лопасти, а не по поверхности ометаемого воздушным винтом диска. Этот численный подход был подтвержден сравнением с экспериментальными результатами и расчетами акустико-вихревым методом. В работе представлены несколько компоновок воздушного винта и крыла (тянущий винт, толкающий винт, винт над крылом) и сделан вывод об аэродинамическом взаимодействии и преимуществах этих компоновок. Моделирование проведено для одиночного воздушного винта и четырех различных компоновок воздушного винта с крылом. Результаты показывают, что для легких самолетов на крейсерском режиме взаимодействие винта и крыла влияет на аэродинамическую характеристику воздушного винта, но аэроакустическое взаимодействие винта и крыла может не оказывать существенного влияния на уровень звука и направленность шумового излучения. Вместе с тем нестационарная нагрузка на лопасть воздушного винта может изменить направленность и уровни шумового излучения по сравнению с шумом излучения крыла, вызванного эффектом установки воздушного винта, или по сравнению с шумом изолированного воздушного винта, работающего в невозмущенной окружающей среде.

Ключевые слова: шум на местности, шум винта, шум крыла, компоновки воздушного винта, CFD-CAA, гармоники частоты следования лопастей, метод FW-H, акустико-вихревый метод, метод конечных элементов, распределенная силовая установка.

Чэнь Болунь (Москва, Российская Федерация) – аспирант/стажер кафедры 201 «Теория воздушно-реактивных двигателей», Институт № 2 «Двигатели летательных аппаратов» Московского авиационного института (Национального исследовательского университета) (125993, Москва, Волоколамское шоссе, 4, e-mail: bolunchen@mail.ru).

Тимушев Сергей Федорович (Москва, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры 202 «Ракетные двигатели», Институт №2 «Двигатели летательных аппаратов» Московский авиационного института (Национального исследовательского университета) (125993, Москва, Волоколамское шоссе, 4, e-mail: timushevsf@mai.ru).

1. Flightpath 2050 Europe’s Vision for Aviation – Report of the High Level Group on Aviation Re-search [Электронный ресурс] // Publications Office of the European Union – 2011. – URL: https://www.arcs.aero/sites/ default/files/downloads/ Bericht_Flightpath_2050.pdf (дата обращения: 02.02.2024).
2. Kim, H.D. A Review of Distributed Electric Propulsion Concepts for Air Vehicle Technology / H.D. Kim, A.T. Perry, P.J. Ansell // AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium. – 2018. DOI: 10.2514/6.2018-4998
3. Kim, H.D. Distributed propulsion vehicles [Электронный ресурс] / H.D. Kim // 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences 2010, ICAS 2010. – URL: https://www.icas.org/ICAS_ ARCHIVE/ICAS2010/PAPERS/225.PDF (дата обращения: 02.02.2024).
4. A review of electrified propulsion system concepts for advanced aircraft / M.A. Ovdienko [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1891, no. 012014. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/ 1891/1/012014
5. Development of an electric propulsion system demonstrator for an ultralight manned aircraft /
A.N. Varyukhin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1891, no. 012013. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1891/1/012013
6. Hallez, R. Impact of electric propulsion on aircraft noise – all-electric light aircrafts case study /
R. Hallez, C. Colangeli, J. Cuenca, L.D. Ryck // 2018 AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposi-um. – 2018. – 17 p. DOI: 10.2514/6.2018-4982
7. Predicting the effect of electric and hybrid-electric aviation on acoustic pollution / C.E.D. Ribol-di,
L. Trainelli, L. Mariani, A. Rolando, F. Salucci // Noise mapping. – 2020. – Vol. 7, no. 1. – P. 35–56. DOI: 10.1515/noise-2020-0004
8. Annoyance to Noise Produced by a Distributed Electric Propulsion High-lift System / A.R. Ste-phen,
L.P. Daniel, R. Jonathan, C. Andrew // 23rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference – 2017. DOI:10.2514/ 6.2017-4050
9. Chen, B. Fast prediction method of aircraft noise with distributed propulsion in the far field / B. Chen, A.A. Yakovlev, P.A. Moshkov // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1925, no. 012007.
DOI: 10.1088/1742-6596/1925/1/012007
10. The problems of selecting the power plant for light propeller-driven aircraft and unmanned aeri-al vehicle taking into account the requirements for community noise / P. Moshkov, V. Samokhin, A. Ya-kovlev,
C. Bolun // Akustika. – 2021. – Vol. 39. – P. 164–169.
11. Moshkov, P. About the community noise problem of the light propeller aircraft / P. Moshkov,
V. Samokhin, A. Yakovlev // Akustika. – 2019. – Vol. 34. – P. 68–73.
12. On a new approach for numerical modeling of the quadcopter rotor sound generation and propa-gation /
S. Timushev [et al.] // Proceedings of 2020 International Congress on Noise Control Engineering (INTER-NOISE 2020). – 2020. – P. 2255–2264.
13. Aksenov, A.A. Numerical simulation of tonal fan noise of computers and air conditioning sys-tems / A.A. Aksenov, V.N. Gavrilyuk, S.F. Timushev // Acoustical Physics. – 2016. – Vol. 62, no. 4. – P. 447–455.
14. Samokhin, V.F. Experimental research of acoustical characteristics by power plant of An-2 air-craft in static conditions [Электронный ресурс] / V.F. Samokhin, P.A. Moshkov // Trudy MAI. – 2015, no. 82. 26 p. – URL: http://trudymai.ru/eng/published.php?ID=58711 (дата обращения: 02.02.2024).
15. Samokhin, V.F. Semiempirical method for estimating the noise of a propeller  / V.F. Samokhin // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2012. – Vol. 85, no. 5. – P. 1157–1166.
16. Moshkov, P.A. Integral model of noise of an engine-propeller power plant / P.A. Moshkov,
V.F. Samokhin // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2018. – Vol. 91, no. 2. – P. 332–338.
17. Aerodynamic Theory – A General Review of Progress Under a Grant of the Guggenheim Fund
for the Promotion of Aeronautics / William Frederick Durand (eds.) // Julius Springer. – 1935. – Vol. IV. –
Р. 361–376.
18. Veldhuis, L. Propeller Wing Aerodynamic Interference / L. Veldhuis // Delft University of Tech-nology. – 2005. – Р. 13–46.
19. Synthesis of Aero-Propulsive Interaction Studies Applied to Conceptual Hybrid-Electric Aircraft Design / M. Hoogreef, R. Vries, T. Sinnige, R. Vos // AIAA Scitech 2020 Forum. – 2020. DOI: 10.2514/6.2020-0503
20. Reduced-Order Prediction of Unsteady Propeller Loading and Noise from Pylon Wake Ingestion /
K. Brown, J. Fleming, M. Langford [et al.] // AIAA Journal. – 2021. – Vol. 59, no 9. – P. 1–13. DOI: 10.2514/1.J060109
21. Xie, J. Tone Noise Prediction of a Propeller Operating in Nonuniform Flows / J. Xie, Q. Zhou,
P.F. Joseph // AIAA Journal. – 2011. – Vol. 49, no 1. – P. 111–118. DOI: 10.2514/1.J060109
22. Installation Effects of a Propeller Mounted on a High-Lift Wing with a Coanda Flap. Part I: Aero-acoustic Experiments / R.A. Akkermans, M.P. Pollenske, H. Buchholz [et al.] // 20th AIAA/CEAS Aeroa-coustics Conference. – 2014. – P. 16–20. DOI: 10.2514/6.2014-3191
23. Installation Effects of a Propeller Mounted on a High-Lift Wing with a Coanda Flap. Part II: Nu-merical Investigation and Experimental Validation / R.A. Akkermans, M.P. Pollenske, H. Buchholz [et al.] // 20th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. – 2014. – P. 16–20. DOI: 10.2514/6.2014-3189
24. Propeller-Wing Interaction Prediction for Early Design / G. Ferraro, T. Kipouros, A.M. Savill [et al.] // 52nd Aerospace Sciences Meeting. – 2014. – P. 13–17. DOI: 10.2514/6.2014-0564
25. Computational Study of the Propeller Position Effects in Wing-Mounted, Distributed Electric Propulsion with Boundary Layer Ingestion in a 25 kg Remotely Piloted Aircraft / J.R. Serrano, A.O. Tiseira,
L.M. García-Cuevas, P. Varela // Drones 2021. – 2021. – Vol. 5, no.3. – P. 56. DOI: 10.3390/ drones5030056
26. Performance Analysis of Wake and Boundary-Layer Ingestion for Aircraft Design / L.V. Peijian,
A.G. Rao, D. Ragni, L. Veldhuis // Journal of Aircraft. – 2016. Vol. 53, no.5. – P. 1–10. DOI: 10.2514/1.C033395
27. Aerodynamic Investigation of an Over-the-Wing Propeller for Distributed Propulsion / E.A. Marcus,
R. Vries, A.R. Kulkarni, L.L. Veldhuis // 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting. – 2018. DOI: 10.2514/ 6.2018-2053
28. Willams, J.E.F. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion / J.E.F. Willams, D.L. Hawkings // Philosophical Transactions of the Royal Society a Mathematical Physical and Engineering Sciences. – 1969. – Vol. 264. – P. 321–342. DOI: 10.1098/rsta.1969.0031
29. Lighthill, M.J. On sound generated aerodynamically I. General theory / M.J. Lighthill // Proceed-ings of the Royal Society. – 1952. – No 211. – P. 564–587.
30. Numerical 2-D and 3-D methods for computation of internal unsteady pressure field and near-field noise of fans / S. Timushev, J. Tourret, G. Pavic, A. Aksenov // Noise control engineering journal. – 2005. –
Vol 54 (1). – Р. 15–20.
31. Timushev, S. Numerical simulation of the light aircraft propeller noise under static condition /
S. Timushev, A. Yakovlev, P. Moshkov // Akustika. – 2021. – Vol. 41. – P. 100–106.

При выводе космического аппарата на околоземную орбиту аппаратура, являющаяся полезной нагрузкой, испытывает воздействие широкополосной вибрации. При воздействии широкополосной вибрации на ионный двигатель, который является полезной нагрузкой, есть вероятность соударения электродов ионно-оптической системы и их последующего разрушения. Для того чтобы избежать разрушения электродов ионно-оптической системы, необходимо на этапе конструирования ионного двигателя выбрать такие геометрические параметры размещения электродов и их толщины, чтобы они удовлетворяли условиям жесткости, прочности и одновременно обеспечивали требуемую прозрачность и плотность ионного тока. Настоящее исследование посвящено детальному исследованию влияния мезомасштабных эффектов повреждаемости пироуглеродной матрицы углерод-углеродных композиционных материалов на величину амплитуды колебаний апертуры электрода и на макроскопическую прочность. Разработаны двухуровневые модели оценки влияния процессов на мезоуровне на амплитуду перемещений апертуры электрода. Разработанная математическая модель работает на двух уровнях: на первом уровне определяются поля макронапряжений и макродеформаций методом конечных элементов в системе инженерного анализа ANSYS, а на втором уровне решается краевая стохастическая задача методом интегральных уравнений. Результатом расчета второго уровня являются плотности распределения вероятностей повреждения кристаллитов пироуглеродной матрицы. По плотностям распределения определяются вероятности повреждения кристаллитов пироуглерода и объемные доли поврежденных зерен. Для упрощения работы математической модели непрерывная область модели разбивается на подобласти, в которых эффективные упругие свойства углерод-углеродных композиционных материалов с пироуглеродной матрицей деградированы, в результате повреждений. Результаты численного анализа влияния процессов повреждаемости на основе разработанной модели наглядно демонстрируют снижение жесткости конструкции при учете процессов на мезомасштабном уровне в сравнении со стандартной макромасштабной моделью. Сравнение полученных результатов с результатами неповрежденного электрода позволяют сделать вывод об увеличении амплитуды перемещений апертуры изделия. На основе полученных данных на этапе проектирования конструкция ионно-оптической системы может быть доработана.

Ключевые слова: электроды ионного двигателя, спектральная плотность виброускорения, ячейка периодичности, пироуглерод, амплитуда перемещения, мезонапряжения, кристаллиты, гексагональная симметрия, паттерн, эффективные упругие свойства, повреждаемость.

Разумовский Егор Сергеевич (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: erazumovskij@yandex.ru, ORCID: 0009-0007-0439-590Х).

Шавшуков Вячеслав Евгеньевич (Пермь, Российская Федерация) – кандидат физико-матема­тических наук, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: shavshukov@pstu.ru, ORCID: 0000-0003-3755-6507).

1. Bushnell, D.M. Prospectives in deep space infrastructures, development, and colonization / D.M. Bushnell, R.W. Moses // Technical report. – 2020.
2. Круглов, А.В. Участие АО «Российские космические системы» в реализации отечественных космических программ исследования дальнего космоса / А.В. Круглов, Е.В. Молотов, В.М. Ватутин // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. – 2021. – Т. 8, вып. 2. – С. 4–10.
3. Елпатов, А.С. Проблемы освоения дальнего космоса / А.С. Елпатов, С.П. Дуреев // Актуаль-ные проблемы авиации и космонавтики. – 2019. – Т. 3. – С. 702–704.
4. Model Optimization for Deep Space Exploration via Simulators and Deep Learning / J. Bird, K. Colburn, L. Petzold, P. Lubin // ArXiv. – 2020.
5. Advances in Deep Space Exploration via Simulators & Deep Learning / J. Bird, L. Petzold, P. Lu-bin, D. Deacon // ArXiv. – 2020.
6. Development and Testing of the Dawn Ion Propulsion System / J.R. Brophy [et al.] //
42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA 2006-4319, Sacramento, California, U.S.A. – 2006.
7. Qualification of the T6 Thruster for BepiColombo / R.A. Lewis, J.P. Luna, N. Coombs, F. Guar-ducci // Joint Conference of 30th International Symposium on Space Technology and Science, 34th Interna-tional Electric Propulsion Conference and 6th Nano-satellite Symposium, Hyogo-Kobe, IEPC-2015-132/ISTS-2015-b-132, Japan. – 2015.
8. Прогнозирование свойств конструкционных материалов для электродов ионных двигателей / В.В. Балашов, Ю.А. Волков, А.С. Демидов, В.В. Кашелкин, А.В. Пашутов, С.А. Хартов // Электрон-ный журнал «Труды МАИ». – 2012. – Вып. № 61. – 22 с.
9. Nuclear Electric Xenon Ion System (NEXIS) – High Power Ion Engines For Deep Space Missions /
J. Polk, I. Katz, D. Goebel, T. Randolph // Proc. of Intern. Symposium on Space Propulsion, Shanghai, Chi-na. – 2004. – P. 487–517.
10. Williams, J.D. Experimental performance limits on high specific impulse ion optics / J.D. Wil-liams, D.M. Laufer, P.J. Wilbur // 28th International Electric Propulsion Conference, IEPC-03-128, Tou-louse, France. – 2003.
11. Mueller, J. Design, fabrication and testing of 30-cm dia. dished carbon-carbon ion engine grids /
J. Mueller, J.R. Brophy, D.K. Brown // AYAA/ASME/SAE/ASEE, 32nd Joint Propulsion Conference and Exhibit, Lake Buena Vista, FL, U.S.A. – 1996.
12. Fabrication of Carbon-Carbon Grids for Ion Optics / J. Mueller, D.K. Brown, C.E. Garner,
J.R. Brophy // 23rd International Electric Propulsion Conference, IEPC-93-112, Seattle, WA, U.S.A. – 1993. 
13. Bennet, S.C. Strength Structure Relationships in Carbon Fibers. Ph.D. thesis / S.C. Bennet // University of Leeds. – 1976.
14. Endo, M. Structure of mesophase pitch-based carbon fibers / M. Endo // Journal of Materials Science. – 1988. – Vol. 23. – P. 598–605.
15. Composite Materials: Processing. Applications. Characterizations / Kamal K. Kar. (ed.). – Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2017. DOI: 10.1007/978-3-662-49514-8
16. Соколкин, Ю.В. Прогнозирование физико-механических свойств пироуглеродной матри-цы в углерод-углеродных композиционных материалах / Ю.В. Соколкин, А.А. Ташкинов, В.Е. Шавшу-ков // Технология. Сер. Конструкции из композиционных материалов / ВИМИ; Конструкторское бюро машиностроения; Научно-производственное объединение прикладной механики. – 1993. – Вып. 1. – C. 37–40.
17. Соколкин, Ю.В. Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и кон-струкций / Ю.В. Соколкин. – М.: Наука. Физматлит, 1996. – 239 с. 
18. Chamis, C.C. Mechanics of composite materials: past, pre-sent, and future/ C.C. Chamis // Journal of Composites Technology and Research. – 1989. – No. 11. – P. 3–14.
19. Hashin, Z. The elastic moduli of fiber rein-forced materials / Z. Hashin, B.W. Rosen // Journal of Applied Mechanics, Trans ASME. – 1964. – No. 31. – P. 223–232.
20. Васильев, В.В. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев, В.Д. Протасов,
В.В. Болотин. – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с.
21. Comparative Review Study on Elastic Properties Modelling for Unidirectional Composite Ma-terials / R. Younes, A. Hallal, F. Fardoun, F.H. Chehade // Composites and Their Properties, Chapter 17. – 2012.
22. Modelling of pseudoplastic deformation of carbon/carbon composites with pyrocarbon / V. Shavshukov, A. Tashkinov, Y.M. Strzhemechny, D. Hui // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. – 2008. – Vol. 16. – 18 p.
23. Shavshukov, V. Quantum Field Theory Approach to Mechanics of Polycrystals / V. Shavshu-kov,
A. Tashkinov // Solid State Phenom. – 2015. – Vol. 243. – P. 131–138.
24. Ташкинов, А.А. Неоднородности полей деформаций в зернах поликристаллических мате-риалов и задача Эшелби / А.А. Ташкинов, В.Е. Шавшуков // Вестник Пермского национального ис-следовательского политехнического университета. Механика. – 2018. – № 1.– С. 58–72.
25. Случайные колебания / ред. С. Крендалл. – М.: Мир, 1967. – 356 с.
26. Гладкий, В.Ф. Прочность, вибрация и надежность летательных аппаратов / В.Ф. Гладкий – М.: Наука, 1975. – 456 с.
27. Абовский, Н.П. Вариационные принципы теории упругости и теории оболочек / Н.П. Абов-ский, Н.П. Андреев, А.П. Деруга. – М.: Наука, 1978. – 287 с.

При проектировании различных объектов возникает задача определения параметров обтекания тела воздушным потоком. Применение численных методов газовой динамики для решения данных задач не всегда оправдано ввиду их высокой трудоемкости и ресурсоемкости, больших временных затрат для получения результата. Значительно меньшей трудоемкостью и ресурсоемкостью обладают инженерные методики расчета. Однако сложность физических процессов, многообразие геометрических параметров, большой объем и разнородный характер имеющихся данных не позволили на данный момент сформулировать единую методику инженерных аэродинамических расчетов. Авторами статьи предлагается применение искусственных нейронных сетей для определения аэродинамических параметров.
В данной работе проводится предварительный структурно-параметрический синтез искусственной нейронной сети, предназначенной для определения аэродинамических характеристик. Рассмотрена нетребовательная к вычислительным ресурсам математическая модель определения коэффициента лобового сопротивления на основе использования метода конических течений. С помощью данной математической модели сформирована база данных для обучения нейронной сети. Проведены три серии численных экспериментов для определения зависимостей точности получаемых результатов от различных параметров нейронной сети и используемых для обучения данных. Были рассмотрены зависимости точности получаемых результатов от детализации описания геометрии объекта, от количества нейронов на скрытых слоях и количества скрытых слоев, от объема обучающей выборки, от структуры нейронной сети. По результатам проведенного анализа были выделены ключевые параметры, оказывающие наибольшее влияние на точность получаемых результатов, а также были определены наиболее рациональные значения этих параметров.

Ключевые слова: аэродинамика, искусственные нейронные сети, машинное обучение, летательный аппарат, метод конических течений, методика расчета, коэффициент лобового сопротивления, математическое моделирование, численный эксперимент, анализ данных, искусственный интеллект.

Ветров Вячеслав Васильевич (Тула, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетное вооружение», Тульский государственный университет (300012, Тула, пр. Ленина, 92, e-mail: vvvetr@mail.ru).

Костяной Евгений Михайлович (Тула, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетное вооружение», Тульский государственный университет (300012, Тула, пр. Ленина, 92, e-mail: ekostyanoy@gmail.com).

Ширяев Александр Андреевич (Тула, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Ракетное вооружение», Тульский государственный университет (300012, Тула, пр. Ленина, 92, e-mail: dmitrikovmihail@gmail.com).

1. Vyshinsky, V. Quick aerodynamic design of micro air vehicles / V. Vyshinsky, A. Kislovskiy // International Micro Air Vehicle Conference and Flight Competition, IMAV 2017, Toulouse, France. – P. 229–234.

2. Брутян, М.А. Основы дозвуковой аэродинамики / М.А. Брутян, В.В. Вышинский, С.В. Ляпунов // Центральный аэрогидродинамический институт им. Профессора Н.Е. Жуковского. – М.: Наука, 2021. – 296 с.

3. Лебедев, А.А. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов / А.А. Лебедев, Л.С. Чернобровкин. – М.: Машиностроение, 1973. – 616 с.

4. Краснов, Н.Ф. Аэродинамика. Ч. II. Методы аэродинамического расчета.: учебник для студентов вузов / Н.Ф. Краснов. – 3-е езд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1980. – 416 с.

5. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович. – М.: Наука, 1976. – 888 с.

6. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. – М.: Наука, 1974. – 712 с.

7. Орлов, А.Р. Прикладная аэродинамика беспилотных летательных аппаратов: учеб. пособие /
А.Р. Орлов, А.В. Сатаров. – 2-е изд. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. – 132 с.

8. Костяной, Е.М. Математическая модель обтекания тела, адаптированная для формирования обучающих выборок искусственных нейронных сетей / Е.М. Костяной, С.Б. Давыдов, А.А. Ширяев // Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов: XXI Всерос. науч.-практ. конф. студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2023 – С. 24–29.

9. Брантон, С.Л. Анализ данных в науке и технике / С.Л. Брантон, Дж.Н. Куц; пер. с англ. А.А. Слинкина. – М.: ДМКПресс, 2021. – 574 с.

10. Вентцель, Е.С. Прикладные задачи теории вероятностей / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. – М.: Радио и связь, 1983. – 416 с.

11. Степанов, М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: справочник / М.Н. Степанов. – М.: Машиностроение, 1985. – 232 с.