Исследована структура течения начального участка сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей из конвергентного сопла с шестью вихреобразующими элементами трапециевидной формы (шевронами), расположенными на срезе. Представлены результаты визуализации течения, полученные с помощью теневого метода и метода лазерного ножа. Проведены эксперименты с использованием бесконтактного панорамного лазерного метода измерения скорости PIV. Для сопла с шевронами измерения проведены при двух положениях лазерного ножа – по оси шеврона и между шевронами. В начальном участке сверхзвуковых струй получены распределения мгновенной и средней скорости. Показано, что в сверхзвуковой недорасширенной струе, истекающей из сопла с шевронами, по сравнению с «чистым» соплом происходит изменение ударно-волновой структуры течения, уменьшается уровень среднеквадратичных пульсаций скорости в области диска Маха. За тройной точкой во внутреннем слое смешения струи формируются крупномасштабные вихревые структуры. При смешении внутренних слоев на оси струи за прямым скачком уплотнения регистрируется максимум пульсаций скорости. В струе, истекающей из сопла с вихрегенераторами, наблюдается интенсификация смешения. Проведено сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными измерений полей скорости. Результаты эксперимента и расчета удовлетворительно согласуются.

Ключевые слова: сверхзвуковая недорасширенная струя, диск Маха, шевроны, лазерный нож, PIV-метод, крупномасштабные вихри, среднеквадратичные значения скорости.

Запрягаев Валерий Иванович (Новосибирск, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией «Экспериментальная аэрогазодинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: zapr@itam.nsc.ru).

Киселев Николай Петрович (Новосибирск, Россия) – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории «Экспериментальная аэрогазодинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: nkiselev@itam.nsc.ru).

Пивоваров Андрей Александрович (Новосибирск, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории «Экспериментальная аэрогазодинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: pivovarov@itam.nsc.ru).

Кавун Иван Николаевич (Новосибирск, Россия) – научный сотрудник лаборатории «Экспериментальная аэрогазодинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиа­новича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: i_k@list.ru).

Бойко Виктор Михайлович (Новосибирск, Россия) – доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией «Оптические методы диагностики газовых потоков» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: bvm@itam.nsc.ru).

Sayed N., Mikkelsen K., Bridges J. Acoustics and thrust of quiet separate-flow high-bypass-ratio
nozzles // AIAA Journal. – 2003. – Vol. 41, № 3. – P. 372–378.
Bridges J., Wernet M., Brown C. Control of jet noise through mixing enhancement // Noise-Con. – Cleveland, 2003. – NASA TM-2003-212335. – 10 р.
Supersonic jet noise from round and chevron nozzles: Experimental studies / R.H. Schlinker, J.C. Simonich, D.W. Shannon, R.A. Reba, T. Colonius, K. Gudmundsson, F. Ladeinde // Aeroacoustics Conference, 11–13 May, 2009. – Miami. – AIAA 2009–3257.
Impact of mechanical chevrons on supersonic jet flow and noise / K. Kailasanath, J. Liu, E. Gutmark, D. Munday, S. Martens // Proceedings of ASME Turbo Expo 2009: Power for Land, Sea and Air. 8–12 June, 2009. – Orlando. – 8 P.
Heeb N., Gutmark E., Kailasanath K. Impact of chevron spacing and asymmetric distribution on supersonic jet acoustics and flow // Journal of Sound and Vibration. – 2016. – Vol. 370. – P. 54–81.

6.Запрягаев В.И., Кавун И.Н., Киселев Н.П. Структура течения на начальном участке сверхзвуковой струи, истекающей из сопла с шевронами // Прикладная механика и техническая физика. – 2010. – Т. 51, № 2. – С.71–80.

Analysis of jet-noise-reduction concepts by large-eddy simulation / M.L. Shur, P.R. Spalart, M.Kh. Strelets, A.V. Garbaruk // International journal of aeroacoustics. – 2007. – Vol. 6, № 3. – Р. 243–285.
On the prediction of turbulent jet noise using traditional aeroacoustic methods / K.M. Khitov,
V.Ye. Kozlov, S.Yu. Krasheninnikov, A.B. Lebedev, D.A. Lyubimov, V.P. Maslov, A.K. Mironov, K.S. Reent, A.N. Secundov, K.Ya. Yakubovsky, S.F. Birch // International journal of aeroacoustics. – 2005. – Vol. 4, № 3&4. – P. 289–324.

9.Запрягаев В.И., Киселев Н.П., Пивоваров А.А. Газодинамическая структура осесимметричной сверхзвуковой недорасширенной струи // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2015. № 1.
С. 95–107.

Andre B., Castelain T., Bailly C. Experimental study of flight effects on underexpanded supersonic jet noise // Proceedings of the Acoustics 2012 Nantes Conference. 23–27 April, 2012. – Nantes. – P. 2341–2346.
Cuppoletti D.R., Gutmark E. Fluidic injection on a supersonic jet at various Mach numbers // AIAA Journal. – 2014. – Vol. 52, № 2. – P. 293–306.
An examination of MHz rate PIV in a heated supersonic jet / B. Brock, R.H. Haynes, B.S. Thurow, G. Lyons, N.E. Murray // 52nd Aerospace Sciences Meeting, 13–17 January, 2014. National Harbor, Mary­land. – AIAA 2014–1102.
Mitchell D.,  Honnery D.,  Soria J. The underexpanded jet Mach disk and its associated shear layer // AIP Physics of Fluids. – 2014. – Vol. 26. – P. 096101.
An investigation of sonic & supersonic axisymmetric jets: correlations between flow physics and far-field noise / A.S. Magstadt, M.G. Berry, Z.P. Berger, P.R. Shea, M.N. Glauser, C.J. Ruscher, S. Gogineni //
International Symposium On Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP-9). June 30 – July 3, 2015.
Melbourne.

15.БойкоВ.М., ПивоваровА.А., ПоплавскийС.В. Измерение скорости газа в высокоградиентном потоке по скорости трассирующих частиц // Физика горения и взрыва. – 2013. – Т.49, №5. – С. 47–54.

Krothapalli A., Strykowski P.J., King C.J. Origin of streamwise vortices in supersonic jets // AIAA Journal. – 1999. – Vol. 36, № 5. – P. 869–872.

17.Коррекция данных для восстановления скорости газа в сверхзвуковой недорасширенной Т. 51, № 5. – С. 87–97.

18.Трошин А.И., Запрягаев В.И., Киселев Н.П. Расчетно-экспериментальное исследование сверхзвуковой слабонедорасширенной струи // Реактивные сопла перспективных гражданских самолетов: сб. ст. Тр. ЦАГИ. – 2013. – Вып. 2710. – C. 111–120.

Представлены результаты численного исследования перехода от сверхзвукового течения к дозвуковому в диффузоре сверхзвукового воздухозаборника прямоточного воздушно-реактивного двигателя при изменении противодавления в камере сгорания (при дросселировании канала). Рассматривались два варианта осесимметричного диффузора с большими углами (угол раскрытия q = 10° и q = 90°). Получены картины течения в зависимости от геометрических параметров диффузора и от степени дросселирования канала. Течение в диффузоре с углом раскрытия q = 10° соответствует псевдоскачковому режиму течения с отрывными зонами в пограничном слое. Течение в диффузоре с углом раскрытия q = 90° соответствует струйному течению в канале. Несмотря на принципиально различные режимы течения, характеристики потока на длине более 8–10 калибров одинаковы. Проведен анализ влияния противодавления на характеристики перехода (потери полного давления, прирост статического давления, длину переходной зоны и др.). Показано, что при использовании диффузора с большими углами раскрытия противодавление в камере сгорания может изменяться в три раза, не оказывая влияния на течение в горле и, соответственно, на течение в воздухозаборнике.

Ключевые слова: численное моделирование, сверхзвуковой воздухозаборник, диффузор, псевдоскачок, камера сгорания, дросселирование.

Гутов Борис Иванович (Новосибирск, Россия) – кандидат технических наук, ведущий инженер лаборатории № 5 Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институская, д. 4/18).

Звегинцев Валерий Иванович (Новосибирск, Россия) – доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории № 5 Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиа­но­ви­ча Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институская, д. 4/18, e-mail: zvegin@ itam.nsc.ru).

Мельников Алексей Юрьевич (Новосибирск, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории № 5 Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институская, д. 4/18, e-mail: akcil@mail.ru).

1. Шихман Ю.М., Виноградов В.А., Кашкин Ю.Ф. Воздухозаборники ГПВРД // Аналитический обзор № 422 / под ред. Ю.М. Шихмана; Центр. ин-т авиац. моторостроения. – М., 2005. – 47 с.

2. Classification of combustor-inlet interactions for airbreathing ramjet propulsion / Tao Cui,
Yong Wang, Kai Liu and Jianren Jin // AIAA Journal. – 2015. – Vol. 53, № 8. – P. 2237–2255.

3. Гурылев В.Г., Трифонов А.К. Псевдоскачок в простейшем воздухозаборнике в виде цилиндрической трубы // Ученые записки ЦАГИ. – 1976. – Т. VII, № 1. – С. 130–138.

4. Гурылев В.Г., Трифонов А.К. Переход сверхзвукового течения в дозвуковое в трубе с расширяющимся начальным участком // Ученые записки ЦАГИ. – 1980. – Т. XI, № 4. – С. 80–89.

5. Пензин В.И. Торможение сверхзвукового потока в каналах / Центр. аэрогидродинамич. ин-т. – М., 2012. – 158 с.

6. Процессы торможения сверхзвуковых течений в каналах / О.В. Гуськов, В.И. Копченов, И.И. Липатов, В.Н. Острась, В.П. Старухин. – М.: Физматлит, 2008. – 164 с.

7. Kazuyasu Matsuo, Yoshiaki Miyazato, Heuy-Dong Kim. Shock train and pseudo-shock phenomena in internal gas flows // Progress in Aerospace Science. – 1999. – Vol. 35. – P. 33–100.

8. Гунько Ю.П., Мажуль И.И. Псевдоскачок в осесимметричном расширяющемся канале лобового воздухозаборника // Аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов: тез. докл. XV шк.-се­ми­нара СибНИА, 1–3 марта 2017 г. – Новосибирск, 2017. – С. 21–23.

9. Om Prakash Raj N., Venkatasubbaiaha K. A new approach for the design of hypersonic scramjet inlets // Physics of Fluids. – 2012. – Vol. 24. – № 086103.

10. Aerodynamic performance analysis of a hypersonic inlet isolator using computation and experiment / B.U. Reinartz, C.D. Herrmann, J. Ballmann, W.W. Koschel // Journal of Propulsion and Power. – 2003. – Vol. 19, № 5. – P. 868–875.

11. Melnikov A.Yu., Zvegintsev V.I. Supersonic flow deceleration in a long cylindrical channel with pseudoshock formation // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1770. – № 030007. – 7 p.

12. Melnikov A.Yu., Zvegintsev V.I. Investigation of deceleration supersonic flow in a long cylindrical channel with formation pseudoshock // International Conference on Measurement and Test Methodologies, Technologies and Applications (MTMTA2016). April 24–25, 2016 in Phuket, Thailand. – Phuket: DEStech Publications, Inc. – P. 259–264.

13. Flow characteristics of small-sized supersonic inlets / Hyoung Jin Lee, Bok Jik Lee, Sung Don Kim, In-Seuck Jeung // Journal of Propulsion and Power. – 2011. – Vol. 27, № 2. – P. 306–318.

Использование круглого сопла с регулируемой высотностью (щелевого сопла) позволяет заметно повысить средний по траектории удельный импульс ракетных двигательных установок, работающих в широком диапазоне внешнего противодавления. С целью снижения потерь тяги при работе реактивного сопла ракетного двигателя на режимах недорасширения предлагается двухщелевое высотное сопло с изломом контура. Приведены интегральные параметры двухконтурного сопла с двумя щелями при давлении в камере 102 атм и различных давлениях в окружающем пространстве. Показано, что на высоте утечки газа через щели не превышают 0,5 или 0,3 кг/с через каждую щель (0,08 или 0,05 %). Увеличение среднего по траектории удельного импульса при использовании щелевого круглого сопла приводит к изменению массы рабочего топлива и соответственно изменяет оптимальные по критерию энергомассовой эффективности выведения проектно-баллистические параметры ракеты-носителя (РН). Результаты проектно-баллистического анализа применительно к перспективным РН тандемной схемы показывают целесообразность снижения относительной конечной массы первой ступени РН и возможность расширения оптимального диапазона начальной тяговооруженности. Оптимальная программа угла тангажа, в частности при разделении ступеней РН, претерпевает существенные изменения. Приведены рекомендации относительно изменения проектных характеристик РН пакетной схемы. Для РН серии «Ангара 1,2» показана возможность 5–7%-ного повышения массы полезного груза на базовой низкой опорной орбите, что на 300–500 кг больше базового варианта.

Ключевые слова: ракета-носитель, угол тангажа, тяговооруженность, скорость, жидкостный ракетный двигатель, сопло, насадок, щель, число Маха, тяга, удельный импульс, масса, расход, давление.  

Семенов Василий Васильевич (Москва, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: semenov@mai.ru).

Иванов Игорь Эдуардович (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика и программирование» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., 4, e-mail: ivanovmai@gmail.com).

Крюков Игорь Анатольевич (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры «Вычислительная математика и программирование» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: ikryukov@gmail.com).

Финогенов Сергей Леонардович (Москва, Россия) – старший научный сотрудник кафедры «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: sergei_finogenov@mail.ru). 

1. Семенов В.В. Регулирование высотности сопла с большой степенью расширения // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2000. – № 1.

2. Анализ возможностей повышения тяговооруженности двигателя 14Д21 за счет использования сопел с регулируемой высотностью / В.В. Семенов, И.Э. Иванов, И.А. Крюков, В.В. Федоров, В.К. Старков // Тр. НПО «Энергомаш» им. акад. В.П. Глушко. – 2012. – № 29. – С. 55–69.

3. Расчет тяговых характеристик сопла с высотной компенсацией / В.В. Семенов, И.Э. Иванов, И.А. Крюков, П.Г. Иванов // Известия вузов. Авиационная техника. – 2008. – № 3. –  С. 37–40.

4. Семенов В.В., Иванов И.Э., Крюков И.А. Регулирование высотности сопла с большой степенью расширения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 40. – С. 5–21.

5. Семенов В.В., Иванов И.Э., Крюков И.А. Двухконтурное щелевое сопло ракетного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 46. – С. 56–72.

6. Семенов В.В., Талалаев А.А. Оценка эффективности использования выходного устройства
с высотной компенсацией в ракетном двигателе // Авиакосмическая техника и технология. – 2007. – № 2. – С. 31–35.

7. Повышение эффективности ракетного двигателя второй ступени / В.В. Семенов, И.Э. Иванов, И.А. Крюков, В.В. Федоров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 43. – С. 5–18.

8. Иванов И.Э., Крюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка точности для рас­че­та внутренних и струйных течений невязкого газа // Математическое моделирование. – 1996. – Т. 8,
№ 6. – С. 47–55.

9. Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К. Годунов, А.В. Забродин, М.Я. Иванов, А.Н. Крайко, Г.П. Прокопов. – М.: Наука, 1976. – 400 с.

10. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Метод расчета турбулентных сверхзвуковых течений // Математическое моделирование. – 2009. – Т. 21, № 12. – С. 103–121.

11. Арепьев К.А. Влияние степени турбулентности набегающего потока на аэродинамические характеристики профиля крыла беспилотного летательного аппарата // Науч. вестник ГосНИИ ГА. – 2014. – № 4(315). – C. 72–79.

12. Аппазов Р.Ф., Лавров С.С., Мишин В.П. Баллистика управляемых ракет дальнего действия. – М.: Наука, 1966. – 308 с.

13. Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика летательных аппаратов. – М.: Наука, 1982. – 352 с.

14. Основы проектирования летательных аппаратов / В.П. Мишин, В.К. Безвербый, Б.М. Панк­ратов, Д.Н. Щеверов. – М.: Машиностроение, 1985. – 360 с.

Выполнена верификация расчетных трехмерных моделей образования вторичных вихревых течений в межлопаточных каналах турбин газотурбинных двигателей (ГТД), реализованных в программном продукте ANSYS CFX, по экспериментальным данным, полученным по результатам продувок тестовой решетки высоконагруженных профилей T106 в Университете вооруженных сил Германии в Мюнхене на установке испытания плоских решеток лопаток турбин. Проведен анализ влияния параметров сеточной модели (Y₊, размерность сетки) и моделей турбулентности на точность моделирования завихренности, а также оценки потерь полного давления и газового угла на выходе из решетки лопаток. При использовании стационарной постановки и RANS-подхода в ANSYS CFX наблюдается хорошее совпадение данных численного моделирования и эксперимента в части характера распределений и оценки угла закрутки потока на выходе из решетки. При этом имеется завышение суммарных потерь полного давления в решетке. Представлены рекомендации к выбору параметров сетки и моделей турбулентности при анализе вторичных течений и оценке потерь полного давления в лопаточных решетках турбин ГТД.

Ключевые слова: турбина, профиль лопатки Т106, численное моделирование, вторичные течения, модели турбулентности, сеточная модель. 

Самохвалов Николай Юрьевич (Пермь, Россия) – инженер отделения турбин АО «ОДК-Авиа­дви­гатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: samohvalov@avid.ru).

Хайрулин Вадим Тахирович (Пермь, Россия) – инженер отделения турбин АО «ОДК-Авиа­двигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: khairulin@avid.ru).

Тихонов Алексей Сергеевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, инженер отделения турбин АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: tikhonov@avid.ru), доцент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ.

1. Langston L.S. Crossflows in a turbine cascade passage // Journal of Engineering for Power. – 1980. – Vol. 102, № 4. – P. 866–874.

2. Inozemtsev A.A., Samokhvalov N.Yu., Tikhonov A.S. Achieving more efficient operation of the
nozzle vane and rotor blade rows of gas turbines through using nonaxisymmetric end wall surfaces of interblade channels // Thermal Engineering. – 2012. – Vol. 59, № 9. – P. 667–673.

3. Аэродинамическое и тепловое проектирование трактовых поверхностей горячей части турбины современного газотурбинного двигателя / А.С. Тихонов, Н.Ю. Самохвалов, С.И. Сендюрев, С.В. Бажин // Вестник двигателестроения. – 2012. – № 2. – C. 99–104.

4. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов / А.Г. Братухин, Ю.Е. Решетников, А.А. Иноземцев [и др.]. – М.: Авиатехинформ, 1999. – 553 с.

5. Гомзиков Л.Ю. Анализ теплового состояния температурно-нагруженных элементов ГТД на основе трехмерного моделирования: дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2011. – 150 с.

6. McQuilling M.W. Design and validation of a high-lift low-pressure turbine blade. Ph. D. Thesis / Wright State University. – 2007.

7. Sanders D.D. CFD modeling of separation and transitional flow in low pressure turbine blades at low Reynolds number. Ph. D. Thesis / Virginia Polytechnic Institute. – 2009.

8. Stieger R.D. The effects of wakes on separating boundary layers in low pressure turbines. Ph. D. Thesis / Cambridge University. – 2002.

9. Weiß A.P. Der Einfluß der Profilgeometrie auf die Entwicklung der Sekundärströmungen in Turbinengittern. Ph. D. Thesis / University of German Armed Forces. – Munich, 1993.

10. Duden A., Fottner L. Influence of tapper, Reynolds number and Mach number on the secondary flow field of a highly loaded turbine cascade // Proc. 2nd European Conference on Turbomachinery-Fluid Dynamics and Thermodynamics. – Antwerpen, 1997.

11. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. ANSYS, Inc., 2010.

12. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. – 3rd ed. – DCW Industries, 2006.

В процессе эксплуатации летательного аппарата реверсивное устройство используется достаточно непродолжительное время, при этом составляя значительную долю веса авиационного двигателя. Использование реверсивного устройства при посадке сопряжено с множеством сложностей, связанных с попаданием реверсивных струй и посторонних предметов со взлетно-посадочной полосы на вход двигателя. Одним из способов борьбы с данными негативными явлениями является применение на реверсивном устройстве решеток с отклонением выходной кромки продольного ребра. Однако необходимо знать влияние применения данного вида решеток на газодинамические характеристики реверсивного устройства. Особого внимания заслуживают исследования влияния применения таких решеток на газодинамические характеристики при наличии набегающего потока, так как газодинамические характеристики при наличии
и отсутствии набегающего потока отличаются, что отмечено рядом исследователей. Это влияние может быть выявлено с помощью экспериментальных исследований. Однако экспериментальные исследования реверсивного устройства сложны и трудозатратны. В связи с этим в работе рассматривается исследование газодинамических характеристик
с применением численного метода расчета, получившего в последнее время широкое распространение из-за бурного развития вычислительной техники. Верификация рассмотренной модели проведена по результатам экспериментального исследования, проведенного на модельной установке на режимах без набегающего потока. В дальнейшем в расчетной модели был наложен набегающий поток. Полученные результаты позволили сделать выводы о влиянии набегающего потока на газодинамические характеристики реверсивного устройства при различной геометрии решеток.

Ключевые слова: реверсивное устройство решетчатого типа, численное моделирование, набегающий поток, газодинамические характеристики, гидродинамический параметр.

Шабалин Алексей Сергеевич (Казань, Россия) – аспирант кафедры «Реактивные авиационные двигатели и энергетические установки» Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10).

Варсегов Вадим Львович (Казань, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Реактивные авиационные двигатели и энергетические установки» Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10, e-mail: varsegov@mail.ru).

1.Гилерсон А.Г. Эффективность реверсивных устройств при торможении самолетов. – М.: Машиностроение, 1995. – 192 с.

2.Поляков В.В. Реверсивные устройства силовых установок с воздушно-реактивными двигателями  / ВИНИТИ. – М., 1978. – 212 с. – (Итоги науки и техники. Авиастроение. Т. 5).

3.Проектирование авиационных газотурбинных двигателей / В.П. Данильченко, А.М. Постников, Ю.И. Цыбизов [и др.]. – Самара: Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2008. – 620 с.

Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.
Авиационный двигатель ПС-90А / А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев, В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Рясов / под ред. А.А. Иноземцева. – М.: Либра-К, 2007. – 320 с.

6.Комов А.А. Оценка защищенности двигателей ПД-14 от повреждений посторонними предметами на самолете МС-21 // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2016. – Т. 18, № 4(3). – С. 586–591.

Комов А.А. Эффективность применения реверсивных устройств // Науч. вестник ГосНИИГА. Сер.: Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. – 2005. – № 90(8). – С. 165–170.
Комов А.А., Юрин С.П. Уровень защищенности авиационных двигателей отечественных воздушных судов от повреждений посторонними предметами // Науч. вестник ГосНИИГА. – 2014. – № 4. – С. 42–48.
Бекурин Д.Б., Умпелева О.А., Копысов Д.В. Использование численных методов при аэродинамическом проектировании реверсивного устройства решетчатого типа для перспективного ТРДД // Авиадвигатели XXI века: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. Москва, 30 ноября – 3 декабря
2010 г. / ЦИАМ им. П.И. Баранова. – М., 2010. – С. 1482–1485.

10.Святогоров А.А., Попов К.Н., Хвостов Н.И. Устройства для отклонения реактивной струи турбореактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1968. – 239 с.

11.Варсегов В.Л. Течение потоков реверсированного ТРДД. Математическое моделирование
и экспериментальное исследование: монография. – LAMBERT Academic Publishing GmbH, 2011. – 240 c.

Варсегов В.Л., Шабалин А.С. Численное определение газодинамических характеристик решеток с различными углами отклонения выходных кромок продольных ребер реверсивного устройства перспективного газотурбинного двигателя // Известия вузов. Авиационная техника. – 2017. – № 2. – С. 43–49.
Батурин О.В., Батурин Н.В., Матвеев В.Н. Построение расчетных моделей в препроцессоре Gambit универсального программного комплекса Fluent: учеб. пособие. – Самара: Изд-во Самар. гос.
аэро­косм. ун-та, 2009. – 172 с.
Варсегов В.Л., Шабалин А.С. Выбор оптимальной модели турбулентности при численном моделировании течения в устройстве реверсирования тяги ТРДД решетчатого типа // Известия вузов. Авиационная техника. – 2015. – № 4. – С. 117–120.
Батурин О.В., Батурин Н.В., Матвеев В.Н. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent: учеб. пособие. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. – 151 с.
Портнов А.Д. Влияние внешнего обдува на характеристики модульного реверсивного устройства // Тр. ЦИАМ. – 1982. – № 1006. – С. 1–6.

Рассматривается подход к осреднению нестационарного неоднородного по пространству потока, основанный на использовании всех четырех уравнений сохранения (массы, энергии, импульса и энтропии). В качестве четвертой независимой переменной наряду с полным и статическим давлением и полной температурой используется измеренная пульсация скорости потока, квадрат которой, осредненный по времени, осредняется затем по расходу с использованием уравнения сохранения потока энтропии. В результате система всех четырех уравнений сохранения становится замкнутой. На основании численного моделирования нестационарного потока в межлопаточном канале турбины и в осевом зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом показаны особенности генерации и конвекции потока энтропии и существенное влияние нестационарности на формирование граничных условий вниз по потоку, а следовательно, и на оценку КПД. Генерация потока энтропии была получена с помощью метода прямого численного моделирования.

Ключевые слова: турбомашины, КПД турбомашин, осреднение параметров газового потока, нестационарное течение, пульсации скорости, пространственная неоднородность потока, численное моделирование течения в турбине, генерация потока энтропии.

Августинович Валерий Георгиевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: august.valery@yandex.ru).

1. Седов Л.И., Черный Г.Г. Об осреднении неравномерных потоков газа в каналах // Теоретическая гидромеханика. – М.: Оборонгиз, 1954. – Вып. 4, № 12. – С. 17–30.
2. Greitzer E.M., Tan C.S., Graf M.B. Internal flow: concepts and application. – Cambridge, Cambridge University Press, 2004. – 736 p.
3. Cumpsty N.A., Horlock J.H. Averaging non-uniform flow for a purpose // Journal of  Turbomachi­nery. – 2005. – Vol. 128, № 1. – P. 120–129.
4. Schoenweitz D., Schnell R. Development and evaluation of performance estimation methodology for fans operating within non-homogeneous inflow // Proc. ASME Turbo expo GT 2016-57095. – Seoul, 2016. – 12 p.
5. Lee J. Aerothermodynamics and operation of turbine system under pulsation flow. Master’s thesis. – MIT, 2015.
6. Performance metric for turbine stage under pulsation flow environment / J. Lee, C. Tan, B. Sirakov, C. Wilkins, Im Hong-Sik, M. Babak, D. Tisserant // Proc. ASME Turbo Expo GT 2016-56343. – Seoul, 2016. – 9 p.
7. Miller R.J. Mechanical work potential // Proc. ASME Turbo Expo 2013. – San Antonio, 2013. – 13 p.
8. Jedamski D. Turbine inlet nonuniformities and unsteady mechanisms. Master’s Thesis. – MIT,
   2015. – 88 p.
9. Кофман В.М. Методология и опыт экспериментально-расчетного определения показателей газодинамической эффективности узлов ГТД по параметрам неравномерных воздушных и газовых потоков / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2013. – 400 с.
10. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. – М.: Машиностроение, 1972. – 627 с.
11. Численное моделирование нестационарных явлений в ГТД / под ред. В.Г. Августиновича
    и Ю.Н. Шмотина. – М.: Машиностроение, 2005. – 536 с.
12. Turbulence levels are high at combustor-turbine interface / C.M. Cha, P.T. Ireland, P.A. Denman, V. Savarianandam // Proc. ASME Turbo Expo GT2012-69130. – Copenhagen, 2012. – 20 p.
13. Stollenwerk S., Kugeler E. Deterministic stress modelling for multistage compressor flowfield // Proc. ASME Turbo Expo GT2013-94860. – San Antonio, 2013.
14. Раушенбах Б.В. Вибрационное горение: учеб. пособие. – М: Физматлит, 1961. – 500 с.
15. Аэрогидромеханика / Е.Н. Бондарев, В.Т. Дубасов, Ю.А. Рыжов  [и др.]. – М.: Машиностроение, 1993. – 608 с.

В работе представлены результаты верификации расчета распределения динамических напряжений для рабочей лопатки. Верификация выполнена путем сравнения расчетных и экспериментальных данных. В работе также предложен расчетный метод разработки схемы препарирования для рабочей лопатки компрессора ГТД и выполнена его верификация. Расчетный метод разработки схемы препарирования основан на расчете собственных форм лопатки компрессора при комнатной температуре. Расчет собственных форм проведен в соответствии с лабораторными исследованиями на вибростенде. Для анализа качества схем препарирования было введено понятие коэффициента чувствительности тензорезистора к форме колебаний. Для определения оптимального размещения тензорезисторов выделены три диапазона значений чувствительности по его применимости. Для достоверности выходных данных введен контроль напряжений при испытаниях по конкретной форме. Получены экспериментальные данные распределения динамических напряжений в лопатке компрессора. При сравнительном анализе выделено несколько групп по месту расположения тензорезисторов. Рассмотрены отклонения расчетных и экспериментальных эпюр вибронапряжений. Для каждого тензорезистора определено отклонение расчета от эксперимента. Определены среднее и максимальное отклонения распределения напряжений в тензорезисторах. Приведены результаты расчетного метода разработки схемы препарирования. Для лопатки компрессора определен диапазон применимости расчета собственных частот и расчета распределения динамических напряжений.

Ключевые слова: тензометрирование, коэффициент чувствительности тензорезистора к форме колебаний, вибронапряжения, эпюры распределения напряжений.

Пивоварова Мария Владимировна (Пермь, Россия) – аспирантка кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ; инженер-конструктор-расчетчик 3-й категории АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: pivovarova-mv@avid.ru).

Бессчетнов Вадим Андреевич (Пермь, Россия) – начальник бригады перспективных методов анализа динамики и прочности АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: besschetnov-va@avid.ru).

Артемов Алексей Владимирович (Пермь, Россия) – инженер АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 93).

Лимонова Валентина Михайловна (Пермь, Россия) – начальник бригады лопаток АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93).

1. Собственные частоты и формы колебаний полой лопатки вентилятора ГТД / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, Б.П. Болотов, И.Л. Гладкий, А.Ю. Головкин  // Авиационная промышленность. – 2010. – № 3. – С. 8–11.
2. Методика экспериментального модального анализа лопаток и рабочих колес газотурбинных двигателей / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, А.Б. Сенкевич, А.Ю. Головкин, Б.П. Болотов  // Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 11. – С. 2–6.
3. Отработка расчетного метода снижения динамических напряжений в пустотелой лопатке вентилятора / В.А. Бессчетнов, М.В. Пивоварова, Л.В. Сараева, А.А. Стром  // Сб. тез. НТКД-2014, Москва, 15–17 апреля 2014. – М., 2014. – С. 174–177.
4. Бикмеев А.Т., Иванов С.В., Перепелица С.И. Компьютерное моделирование процесса остывания полой лопатки ГТД после сверхпластической формовки // Вестник УГАТУ. – 2012. – Т. 16, № 7(52). – С. 38–42.
5. Иванов В.П. Колебание рабочих колес турбомашин. – М.: Машиностроение, 1983. – С. 205.
6. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: справочник. – М.: Машиностроение, 1979. – 702 с.

1. Колотников М.Е., Макаров П.В. Один из подходов к оценке динамической напряженности лопаток вентилятора при тензометрировании // Вестник двигателестроения. – 2009. – № 3. – С. 176–180.
2. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. – М.: Наука, 1975. – 576 с.
3. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов / А.Г. Братухин, Ю.Е. Решетников, А.А. Иноземцев [и др.]. – М.: Авиатехинформ, 1999. – 553 c.
4. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: cправочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 248 с.
5. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1983. – 248 с.
6. Аш Ж.И. Датчики измерительных систем. – М.: Мир, 1992. – 480 с.
7. Леонтьев В.Н., Сиротин С.А., Теверовский А.М. Испытания авиационных двигателей и их агрегатов. – М.: Машиностроение, 1976. – 212 с.
8. Ножницкий Ю.А., Куевда В.К., Мокроус М.Ф. Сертификация авиационных двигателей // ЦИАМ, 1980–2000. кн. 1. Научный вклад в создание авиационных двигателей. – М.: Машиностроение, 2000. – C. 669–374.
9. Солохин Э.Л. Испытания воздушно-ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1975. – 356 с.

Разработано математическое описание затрат мощности на вращение ротора авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) с учетом прогрева масла в маслосистеме в процессе запуска и работы двигателя, затрат мощности на вращение подшипников ротора и на привод агрегатов различного типа. Описание потерь механической мощности на вращение подшипников выполнено в соответствии с теорией гидродинамического подобия с учетом нестационарности их работы, обусловленной проскальзыванием тел качения при ускорении и торможении вращения ротора. Температура масла определяется на основе уравнения теплового баланса маслосистемы, в котором учитываются различные источники тепла (поток тепла из проточной части двигателя через элементы конструкции – диски, валы, элементы статора, от трения в подшипниках, агрегатах, приводах, отдача от теплообменника и др.). Разработанное описание верифицировано в составе имитационной нелинейной динамической модели ГТД путем сравнения расчетных данных по изменению частоты вращения ротора двигателя в зависимости от времени с экспериментальными данными при запусках двигателя пусковым устройством без «поджига» топлива при «горячем» и «холодном» исходном состоянии. Приведены результаты имитационных расчетов запуска двигателя при различных температурах окружающей среды и различном исходном тепловом состоянии с применением разработанного описания. Получены зависимости мощности вращения подшипников и привода агрегатов от теплового состояния двигателя, температуры окружающего воздуха текущих параметров запуска, конструкции и алгоритма работы пусковой системы. Предложены мероприятия по уменьшению момента сопротивления двигателя при запуске.

Ключевые слова: моделирование, «холодный» запуск газотурбинного двигателя, «горячий» запуск газотурбинного двигателя, тепловое состояние маслосистемы, мощность вращения подшипников агрегатов, вязкость масла.

Чечулин Анатолий Юрьевич (Уфа, Россия) – кандидат технических наук, директор ООО «Науч­но-производственное предприятие “Фрактал-Сервис”» (450005, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 30,
e-mail: antt2008@yandex.ru).

Кривошеев Игорь Александрович (Уфа, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационные двигатели» Уфимского государственного авиационного технического университета (450008, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, e-mail: krivosh777@mail.ru).

1. Добрянский Г.В., Мартьянова Т.С. Динамика авиационных ГТД. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.
2. Кац Б.М., Жаров Э.С, Винокуров В.К. Пусковые системы авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1975. – 220 с.
3. Методы оптимального проектирования ГТД на начальном этапе / В.С. Кузьмичев, В.В. Ку­ла­гин, И.Н. Крупенич [и др.] // Тр. МАИ. – 2012. – № 59. – С. 1–11.
4. Гуревич О.С. Системы автоматического управления авиационными ГТД. Энциклопедический справочник. – М.: Торус Пресс, 2011. – 208 c.
5. Чечулин А.Ю. Совершенствование методики контроля пусковых характеристик серийных вспомогательных ГТД с применением статистического анализа // Вестник Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. – 2015. – Т. 19, № 1. – С. 22–28.
6. Демидович В.М., Готлиб М.С. К вопросу исследования суммарного коэффициента сопротивления в радиально-упорных шарикоподшипниках опор роторов ГТД на нестационарных режимах //
   Испытания авиационных двигателей: межвуз. науч. сб. – Уфа, 1982. – № 10. – С. 32–37
7. Аксенов Н.К., Митин Б.М., Уваров В.Н. К вопросу о тепловом модуле математической модели масляной системы ГТД // Симпоз., посвященный 90-летию со дня рождения акад. Б.С. Стечкина. – М.: Изд-во АН СССР, 1981. – С. 134–147.
8. Авиационные вспомогательные силовые установки / А.М. Поляков [и др.]. – М.: Машиностроение, 1978. – 200 с.

1. Чечулин А.Ю. Опыт доводки пусковых характеристик камеры сгорания ВСУ // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. – 2015. – Т. 14, № 2. – С. 202–210.
2. Чечулин А.Ю. Алгоритмы управления режимами запуска вспомогательного газотурбинного двигателя из условия обеспечения повышенного ресурса: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Уфа,
   1989. – 22 с.
3. Чечулин А.Ю. Разработка математической модели по учету потерь мощности, затрачиваемой на вращение ротора авиационного двигателя при запуске // Энергосбережение в республике Башкортостан: материалы второй республ. НПК / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2001. – С. 105–108.
4. Мартьянова Т.С., Обрубова Э.Н. Математическая модель системы смазки газотурбинного двигателя // Системы автоматического управления авиационного газотурбинного двигателя / под ред. О.С. Гуревича. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. – 264 с.
5. Демидович В.М. Исследование теплового режима подшипников ГТД. – М.: Машиностроение, 1978. – 172 с.
6. Кикоть Н.В. Разработка метода анализа теплового состояния межроторных подшипников газотурбинных двигателей: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2009. – 18 с.
7. Бирюков Р.В., Киселев Ю.В. Эмпирическая модель теплового состояния роторных подшипников и масляной системы ГТД // Авиационная и ракетно-космическая техника. – 2016. – № 4. – С. 848–852.
8. Влияние неопределенности исходных проектных данных на выбор оптимальных параметров рабочего процесса ГТД / В.С. Кузьмичев, А.Ю. Ткаченко, В.Н. Рыбаков [и др.] // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та им. акад. С.П. Королёва (нац. исслед. ун-та). – 2012. – № 5(36). – Ч. 1. – С. 170–176.
9. Кривошеев И.А., Чечулин А.Ю., Шабельник Ю.А. О создании принципиально новых силовых и вспомогательных установок для «полностью электрического самолета» // Инноватика и экспертиза:
   сб. науч. тр. – 2013. – Вып. 1(10). – С. 64–67.
10. Раздолин М.В., Сурнов Д.Н. Агрегаты воздушно-реактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1973. – 352 с.
11. Трушин В.А., Чечулин А.Ю. Методика проектировочного расчета регенератора ГТД с компланарными каналами по заданному тепловому потоку и гидросопротивлениям // Известия вузов. Авиационная техника. – 2014. – № 1. – С. 68–72.

Приводятся методика и результаты расчетов режимных и геометрических параметров керосино-воздушной горелки, которая разрабатывается для использования в составе стенда испытаний образцов с термобарьерными покрытиями при температурах свыше 1500 °С. Стенд моделирует условия, близкие к эксплуатации турбин авиационных двигателей: высокие температуры, скорости, тепловые потоки и полетный цикл. Горючим является жидкий керосин марки ТС-1 или РТ по ГОСТ 10227–86, в качестве окислителя выступает сжатый воздух. Рассмотрены схемы подачи компонентов в горелку с использованием однокомпонентной струйной жидкостной, однокомпонентной центробежной жидкостной и двухкомпонентной струйно-струйной газожидкостной форсунок. Дается описание математической модели расчета режимных и геометрических параметров горелки. Для определения диаметра и длины цилиндрической части предложено использовать обобщенные параметры, а именно относительную расходонапряженность и время пребывания в горелке. Проведен параметрический анализ характеристик горелки, который позволил выбрать оптимальные геометрические и режимные параметры разрабатываемой горелки.

Ключевые слова: керосино-воздушная горелка, подача компонентов, форсунка, геометрические размеры, давление, температура, расход, скорость газового потока, время пребывания, расходонапряженность. 

Бояршинова Екатерина Владимировна (Пермь, Россия) – магистр кафедры «Ракетно-космиче­ская техника и энергетические установки» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: katerinka_bev@mail.ru).

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

Матюнин Олег Олегович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Ракетно-косми­ческая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: matoleg@gmail.com).

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

1. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. – Казань: изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. – 220 с.
2. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф. Черенков А.С. Основы теории физико-химических процессов
   в тепловых двигателях и энергетических установках. – М.: Химия, 2000. – 520 с.
3. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дре­галин, А.П. Тишин, В.А. Худяков, В.Н. Костин / под ред. В.П. Глушко; Всесоюз. ин-т науч. и техн. информации. – М., 1973. – Т. 3. – 624 с.
4. Гахун Г.Г. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1989. – 424 с.
5. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. – М.: Энергия, 1976. – 487 с.
6. Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания ГТД. – М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1984. – 92 с.
7. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.
8. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.
9. Померанцев В.В., Арефьев К.М., Адмедов Д.Б. Основы практической теории горения. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с.
10. Блинов Е.А. Теория горения и взрыва. – СПб.: Изд-во Сев.-Зап. техн. ун-та, 2007. – 119 с.
11. Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1976. – 304 с.
12. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1989. – 824 с.
13. Газодинамические функции / Ю.Д. Иров [и др.]. – М.: Машиностроение, 1965. – 399 с.
14. Егорычев В.С. Термодинамический расчет и проектирование камеры сгорания ЖРД. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. – 107 с.
15. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок. Теплообмен. – Л.: Машиностроение, 1985. – 272 с.

Чертежи конструкций компрессорных лопаток газотурбинных двигателей, содержащие требования к геометрическим показателям качества, являются основой для создания трехмерных геометрических моделей лопаток. Однако они не содержат дополнительных геометрических параметров сечений проточной части лопаток, необходимых для прогнозирования и технологического обеспечения их показателей качества в процессе изготовления на многокоординатных станках с ЧПУ. К таким геометрическим параметрам для каждого сечения проточной части относятся: площадь сечения, аппроксимированные радиусы спинки и корыта, осевые и полярные моменты инерции. Эти параметры сечений будут влиять на точность профиля и шероховатость поверхности проточной части лопаток при их изготовлении, а соответственно, определять сочетание управляемых параметров режима метода формообразования проточной части на многокоординатных станках с ЧПУ. Описана методология и получены аналитические выражения для расчета нормативных площади, аппроксимированных радиусов спинки и корыта, осевых и полярных моментов инерции сечений по длине проточной части лопатки, необходимых для назначения сочетания управляемых параметров режима метода формообразования при разработке управляющей программы автоматизированного формообразования профиля пера лопатки на станке с ЧПУ.

Ключевые слова: профиль пера лопатки, геометрические параметры сечений, параметры качества поверхности, многокоординатное формообразование профиля лопатки.

Свирщёв Валентин Иванович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29).

Тарасов Степан Викторович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: tarasovsv100@mail.ru).

Мережников Владислав Владимирович (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29).

1. Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 2002. – 376 с.

2. Полетаев В.А. Технология автоматизированного производства лопаток газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 2006. – 256 с.

3. Способ строчного фрезерования пера лопатки газотурбинного двигателя: пат. 2354508 Российская Федерация: МКН В23С3/18 / Свирщёв В.И., Башкатов И.Г., Оконешников Д.В., Степанов Ю.Н., Цыпков С.В., № 2007124229/02; заявл. 27.06.2007; опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13. – 5 с.

4. Сулима А.М., Носков А.А., Серебренников Г.З. Основные технологии производства газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1996. – 480 с.

5. Рахмарова М.С., Мирер Я.Г. Влияние технологических факторов на надежность лопаток газовых турбин. – М.: Машиностроение, 1966. – 223 с.

6. Семенченко И.В., Мирер Я.Г. Повышение надежности лопаток газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1977. – 160 с.

7. Автоматизация технологии изготовления газотурбинных авиационных двигателей / В.Ф. Безъязычный, В.Н. Крыхов, В.А. Полетаев [и др.]. – М.: Машиностроение, 2005. – 566 с.

8. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей: учеб. пособие для вузов / Ю.С. Елисеев [и др.]. – М.: Машиностроение, 2003. – 511 с.

9. Полетаев В.А. Основные технологические принципы автоматизированного производства лопаток ГТД // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2012. – № 8. – С. 11–16.

10. Способ строчного фрезерования пера лопатки газотурбинного двигателя на многокоординатных станках с ЧПУ: пат. 2607880 Российская Федерация: МКН В23С3/18 / Свирщёв В.И., Тарасов С.В., Тукачев Д.В., Черепанов С.Е., № 2015124625; заявл. 23.06.2015; опубл. 20.01.2017, Бюл. № 2. – 5 с.

11.  Руководство к решению задач по сопротивлению материалов / Г.М. Ицкович, А.И. Винокуров, Л.С. Минин  [и др.]. – М.: Высш. шк., 1970. – 544 с.

12. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. – М.: Машиностроение, 1987. – 208 с.

13. Кирилов А.Ю., Свирщев В.И., Макаров В.Ф. Влияние условий обработки сложнопрофильных поверхностей на качество поверхности при чистовом фрезеровании // Перспективные процессы и технологии в машиностроительном производстве: сб. тез. докл. юбилейной МНПК. – Пермь, 2005. – С. 35–38.

14. Компас-3D V16. Руководство пользователя // Компас: официальный сайт. – URL: http://kompas.ru/publications/docs (дата обращения: 20.02.2017).

15. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. – М.: Наука, 1984. – 831 с.

На основе разработанной компьютерной программы исследовано влияние эффективной концентрации поперечных связей, включающих постоянные химические и переменные межмолекулярные («физические»). Также исследовано влияние объемного соотношения полимера и пластификатора на изменение энергии механического разрушения трехмерно сшитого (3D) эластомера как сополимера поли-1,4-цис-бутадиена марки СКД и поли-1,4-цис-изопрена  марки СКИ при различных температурах. Впервые теоретически обосновано вычисление зависимости энергии (работы) механического разрушения трехмерно сшитых эластомеров на основе поли-1,4-цис-бутадиена и поли-1,4-цис-изопрена от эффективной мольной концентрации поперечных связей и температуры испытания. Наибольшее значение энергии механического разрушения достигается при повышенных значениях ν_eff. Методом численного моделирования –варьированием структурных параметров высокомолекулярного эластомера – найдено максимальное значение энергии разрушения (прямая задача); по заданному значению энергии механического разрушения получены требуемые параметры состава (обратная задача). Впервые построены огибающие значений энергии механического разрушения применительно к инженерной проблеме создания связующих при разработке перспективных автомобильных и авиационных шин, применяемых в широком температурном диапазоне эксплуатации. Дана рекомендация по оптимизации молекулярной структуры полимерной основы соответствующих композитов.

Ключевые слова: эластомер, структурные параметры, разрывные напряжение и деформация, энергия механического разрушения, огибающие точек энергий разрушения, оптимизация состава.

Любимова Нина Юрьевна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Прикладная физика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ninalubimova@ya.ru).

Ермилов Александр Сергеевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ermilov@tpmp.perm.ru).

Нуруллаев Эргаш Масеевич (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Прикладная физика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990 г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ergnur@mail.ru).

Быкова Елизавета Александровна (Пермь, Россия) – студентка ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: liza-bykova@mail.ru).

1. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. – М.: Химия, 1981. – 374 с.

2. Марк Дж., Эрман Б., Эйрич Ф. Каучук и резина. Наука и технология. – Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 767 с.

3. Дик Дж.С. Технология резины: Рецептуростроение и испытания. – СПб.: Научные основы технологии, 2010. – 620 с.

4. Smith T.L. Symposium on stress-strain-time-temperature relationships in materials // Amer. Soc. Test. Mat. Spec. Publ. – 1962. – № 325. – P. 60–89.

5. Smith T.L. Marginal mechanical characteristics of three dimensional cross-linked elas­tomers //
J. Appl. Phys. – 1964. – Vol. 35. – P. 27–31.

6. Смит Т.Л. Связь между строением эластомеров и их прочностью при растяжении // Механические свойства новых материалов. – М.: Мир, 1966. – С. 174–190.

7.  Кревелен Д.В. ван. Химическая структура и свойства полимеров. – М.: Химия, 1976. – 415 c.

8. Нильсен Л.Е. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. – М.: Химия, 1978. – 311 с.

9. Ermilov A.S., Nurullaev E.M. Mechanical properties of elastomers filled with solid particle // Mechanics of Composite Materials. – 2012. – Vol. 48, № 3. – P. 243–252.

10. Ermilov A.S., Nurullaev E.M. Numerical simulation and derivation of an equation for calculation of the mechanical fracture energy of elastomer filled with multifractional Silica // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2014. – Vol. 87, № 4. – P. 500–508.

11. Ermilov A.S., Nurullaev E.M. Influence of physikochemical parameters on the energy of mechanical failure of an elastomer filled with polyfractional silicon dioxide // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2015. – Vol. 88, № 1. – P. 154–163.

12. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. – М.: Наука, 1970. – С. 575–576.

13. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. – М.: Мир, 1975. – 536 с.

14. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. – М.: Мир, 1985. – 509 с.

15. Таха Хемди А. Введение в исследование операций. – М.: Вильямс, 2005. – 903 с. 

Изложены принципы рабочего процесса наиболее успешных по энергоразделению моделей вихревых устройств с небольшим экскурсом в историю. Подтверждено основное влияние крупномасштабных вихревых структур на перенос энергии в форме тепла. Их появление неразрывно связано с прецессионным характером течения приосевого вихря, перемещающегося от дросселя к сопловому сечению. Экспериментально и численно подтверждено формирование прецессией этих вторичных крупномасштабных вихревых структур. Проанализирована причинно-следственная связь переноса массы в камере энергоразделения с его влиянием на результирующий эффект и способы снижения негативных эффектов. Доказано влияние генерации турбулентности на процесс создания вихревых структур. Максимальный эффект энергоразделения наблюдается, когда разность между генерацией и диссипацией турбулентности максимальна. На основе анализа численного и экспериментального моделирования рабочего процесса вихревых труб выявлены общие характеристики для различных конструкций. Рассмотрены области целесообразного использования эффекта в технике и технологиях, показана перспективность создания на базе вихревых течений горелочных устройств, камер сгорания и применения малоразмерных труб для систем термостатирования, тепловой защиты от перегрева и обле­денения.

Ключевые слова: вихревой эффект, энергоразделение, вихревые структуры, прецессия, горение, пульсации, масштабный фактор, гипотеза.

Пиралишвили Шота Александрович (Рыбинск, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Общая и техническая физика» Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева, заслуженный деятель науки и техники РФ (152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, д. 53, e-mail: piral@list.ru).

Веретенников Сергей Владимирович (Рыбинск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Общая и техническая физика» Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева (152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, д. 53, e-mail: serveret@yandex.ru).

Пиралишвили Гиви Шотович (Казань, Россия) – кандидат технических наук, главный инженер проекта отдела управления проектами и технологического инжиниринга АО «НИИ турбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа» (420029, г. Казань, ул. Сибирский тракт, д. 40, e-mail: givi.piralishvili@niitk.ru).

Василюк Ольга Владимировна (Рыбинск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Общая и техническая физика» Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева (152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, д. 53, e-mail: kazanch_3004@mail.ru).

1.Умяров Х. Великий шелковый путь: вихри в колодцах // Техника молодежи. – 2008. – № 8. –
С. 20–24.

2.Мартынов А.В., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? – М.: Энергия, 1976. – 152 с.

3.Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Машиностроение, 1969. – 183 с.

4.Вихревые аппараты / А.Д. Суслов, С.В. Иванов, А.В. Мурашкин, Ю.В. Чижиков. – М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.

5.Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект. Т. 1. Физическое явление, эксперимент, теоретическое моделирование. – М.: Научтехлитиздат, 2013. – 342 с.

6.Пиралишвили Ш.А. Развитие теории, разработка и внедрение методов расчета вихревых энергоразделителей с целью создания эффективных технических устройств: дис. … д-ра техн. наук. – Рыбинск, 1990. – 302 с.

7.Шторк С.И. Экспериментальное исследование закрученных потоков с формированием крупномасштабных вихревых структур: дис. … д-ра техн. наук. – Новосибирск, 2015. – 310 с.

Prabakaran J., Vaidyanathan S. Effect of orifice and pressure of counter flow vortex tube // Indian Journal of Science and Technology. – 2010. – Vol. 3, № 4. – P. 374–376.
Arbuzov V.A. Observation of large-scale hydrodynamic structures in a vortex tube and the Ranque effect // Tech. Phys. Lett. – 1997. – № 23(12). – P. 938–940.
Kim C.S., Sohn C.H. Dynamic characteristics of an unsteady flow through a vortex tube // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2006. – Vol. 20, № 12. – P. 2209–2217.

11.КнышЮ.А. Автоколебания в закрученных струях. – Самара: Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2006. – 248 с.

Wu Y.T., Ding Y., Ji Y.B. Experimental research on vortex tube // Journal of Chemical Industry and Engineering. – 2005. – Vol. 56. – P. 41–44.

13.Вихревой эффект. Технические приложения / В.В. Бирюк, С.В. Веретенников, А.И. Гурьянов, Ш.А. Пиралишвили. – М.: Научтехлитиздат, 2014. – Т. 2 (ч. 1). – 288 с.

Fröhlingsdorf W., Unger H. Numerical investigations of the compressible flow and the energy separation in the Ranque-Hilsch vortex tube // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 1999. – Vol. 42, iss. 3. – P. 415–422.

15.ЮрченкоД. Численное моделирование течения в вихревой трубе с использованием // . – 2009. – № 11. – . 35–37.

16.Пиралишвили Ш.А., ГурьяновА.И. Вихревые горелки с противотоком // Конверсия в машиностроении. – 2008. – № 1. – С. 11–16.