Взаимодействие звуковых волн с лопаточной машиной представляет собой важную задачу, поскольку возникающие внутри турбомашины звуковые колебания могут существенно усиливаться и приводить к поломкам. Правильное предсказание отражательных свойств лопаточного венца позволит определять возможность резонансных процессов в проточной части двигателя.

Цель работы – определение коэффициента отражения звуковой волны от вращающегося лопаточного венца, анализ влияния выбора шага по времени и частоты вращения ротора. В работе выполнено численное моделирование распространения акустической волны по тракту двигателя и её отражения от вращающегося лопаточного венца. В качестве объекта исследования выступает изолированное рабочее колесо с лопатками NASA Rotor 67.

Расчеты проведены в ПК ANSYS Fluent. Для определения коэффициента отражения были выбраны две разнесенные по оси двигателя точки на 90 % высоты проточной части. Для определения коэффициента отражения использовался метод передаточной функции. Проведено исследование влияния выбора шага по времени, показана достаточность выбранного шага.

Обнаружена линейная зависимость коэффициента отражения от частоты вращения ротора, справедливая для всех режимов, кроме максимального (всего рассчитано 5 режимов). Причиной отклонения результатов на максимальном режиме может быть появление скачка уплотнения в межлопаточном канале на данном режиме.

Для нестационарных расчетов использованы постановки 360° и один сектор периодичности. При использовании модели 360° получена возрастающая зависимость коэффициента отражения от частоты вращения ротора, для модели с одним сектором периодичности получена убывающая зависимость. Выявленные отличия требуют проведения дальнейших исследований, но могут служить доводом в пользу применения для подобных расчетов постановок с моделированием колеса целиком, несмотря на значительную экономию вычислительных ресурсов по сравнению с моделями с одним сектором.

Ключевые слова: акустика, акустический импеданс, коэффициент отражения, газотурбинный двигатель, численное моделирование, вычислительная гидродинамика, ANSYS Fluent.

Шуваев Николай Васильевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Механика сплошных сред и вычислительных технологий» Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: shuvaev_nv@mail.ru).

Синер Александр Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика сплошных сред и вычислительных технологий» Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: asiner@mail.ru).

Большагин Никита Николаевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Механика сплошных сред и вычислительных технологий» Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: bolshagin.nikita@gmail.com).

Колегов Руслан Николаевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Механика сплошных сред и вычислительных технологий» Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: kolegovruslan@yandex.ru).

1. Boundary Conditions for the Computation of Thermoacoustic Modes in Combustion Chambers / C.F. Silva, I. Duran, F. Nicoud, S. Moreau // AIAA Journal. – 2014. – vol. 52. – no. 6. – Р. 1180–1193.
DOI: 10.2514/1.J052114

2. Sajben M., Freund D.D. Unsteady Inlet/Compressor Interaction Experiment to Support the Modeling of Compressor-Face Boundary Conditions. In: Fransson T.H. (eds) Unsteady Aerodynamics and Aeroelasticity of Turbomachines. – Springer, Dordrecht, 1998. – Р. 287–300. DOI: 10.1007/978-94-011-5040-8_19

3. Brun K., Nored M.G., Kurz R. Impact of Piping Impedance and Acoustic Characteristics on Centrifugal Compressor Surge and Operating Range // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. – 2014. – vol. 137. – no. 3. DOI: 10.1115/1.4028464

4. A method for avoiding the acoustic time step restriction in compressible flow / N. Kwatra, J. Su, J.T. Gretarsson, R. Fedkiw // Journal of Computational Physics. – 2009. – vol. 228. – no. 11. – Р. 4146–4161. DOI: 10.1016/j.jcp.2009.02.027

5. Patel K., Novak C., Defoe J. A Novel Numerical Approach for Generation and Propagation of Rotor-Stator Interaction Noise // Proceedings of 22th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2016, Lyon, France. – 2016. – AIAA Paper. – № 2016–22821. DOI: 10.2514/6.2016-2821

6. Chung J.Y., Blaser D.A. Transfer function method of measuring in-duct acoustic properties. I. Theory // Journal of acoustical society of America. – 1980. – vol. 68. – no. 3. – p. 907–913. DOI: 10.1121/1.384778

7. Laser Anemometer Measurements in a Transonic Axial-Flow Fan Rotor / A.J. Strazisar, J.R. Wood, M.D. Hathaway, K.L. Suder // NASA Technical Paper 2879. – 1989. – 216 p.

8. Tam C.K.W., Webb J.C. Dispersion-Relation-Preserving Finite Difference Schemes for Computational Acoustics // Journal of Computational Physics. – 1993. – vol. 107. – no. 2. DOI: 10.1006/jcph.1993.1142

9. Tucker P.G. Computation of unsteady turbomachinery flows: Part 1 – Progress and challenges // Progress in Aerospace Sciences. – 2011. – vol. 47. – no. 7. – p. 522–545. DOI: 10.1016/j.paerosci.2011.06.004

10. The Effect of Ultrapolish on a Transonic Axial Rotor / W.B. Roberts, P.S. Prahst, S. Thorp, A.J. Strazisar // Proceedings of ASME Turbo Expo 2005, June 6–9, 2005. Reno, Nevada, USA, Parts A and B, 2005. – Vol. 6. DOI: 10.1115/GT2005-69132

11. Fidalgo V.J., Hall C. A., Colin Y. A Study of Fan-Distortion Interaction Within the NASA Rotor 67 Transonic Stage // Journal of Turbomachinery. – 2012. – vol. 134. – no. 5. DOI: 10.1115/1.4003850

12. Broadband Model for Impedance Boundary Conditions in a Navier-Stokes Solver / T.D. Jadhav, A. Khondge, V. Ivanov, B. Makarov, C. Hill // Proceedings of 20th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference,
16–20 June 2014, Atlanta, Georgia, USA.  – 2014. – AIAA Paper. – № 2014–2742. DOI: 10.2514/6.2014-2742

13. Ivanov V.A., Makarov B.P. Applying Non-Reflecting Boundaty Conditions in Pressure-Based Solvers // Proceedings of 22nd AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, 22-26 June 2015, Dallas, Texas, USA. – 2015. – AIAA Paper. – № 2015–3204. DOI: 10.2514/6.2015-3204

14. Wojcik J., Gambin B. Theoretical and numerical aspects of nonlinear reflection–transmission
phenomena in acoustics // Applied Mathematical Modelling. – 2017. – vol. 42. – p. 100–113. DOI: 10.1016/j.apm.2017.03.057

15. Мякотникова А.С., Синер А.А. Численное исследование акустических свойств звукопоглощающих конструкций // Учен. зап. ЦАГИ. – 2012. – Т. 43, № 4. – С. 95–106.

Статья посвящена исследованию проблемы обеспечения работоспособности гибридных роторных подшипников при запуске газотурбинного двигателя (ГТД) с воздушно-топливной системой смазки. Вследствие отсутствия подачи топлива в опоры ротора в начальный момент времени после запуска ГТД его роторные подшипники работают в экстремальных условиях «сухого» трения, при которых происходит интенсивный износ их деталей с выделением большого количества теплоты. В связи с этим для обеспечения надежной работы двигателя при запуске необходимо создать условия, исключающие перегрев подшипников. Это требует определения теплового состояния подшипников и расчета момента трения в них, который не может быть выполнен по существующим методикам, так как они созданы для случая смазки и охлаждения подшипников маслом. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований работоспособности гибридного шарикового радиально-упорного подшипника в условиях охлаждения воздухом без подачи смазки. Проанализированы основные причины увеличения момента трения в подшипнике с повышением частоты вращения. Предложена зависимость для расчета момента трения в быстроходном подшипнике, работающем в условиях отсутствия смазки.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, система смазки, воздушно-топливная смесь, подшипник, момент трения, «сухое» трение.

Климов Виталий Николаевич (Омск, Россия) – начальник конструкторской бригады отдела турбин и камер сгорания АО «Омское моторостроительное конструкторское бюро» (644021, г. Омск, ул. Б. Хмельницкого, д. 283), аспирант кафедры «Авиа- и ракетостроение» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, д. 11), e-mail: Klimov-Vitaliy-asp@yandex.ru).

Климов Николай Иванович (Омск, Россия) – начальник отдела маслосистем и зубчатых передач АО «Омское моторостроительное конструкторское бюро» (644021, г. Омск, ул. Б. Хмель­ницкого, д. 283, e-mail: Klimov.nik.omsk@gmail.com).

Библиографический список

1. Бич М.М., Вейнберг Е.В., Сурнов Д.Н. Смазка авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 176 с.

2. Климов В.Н., Климов Н.И. Перспективная схема смазки и охлаждения подшипников короткоресурсного газотурбинного двигателя воздушно-топливной смесью // Омский научный вестник. – 2017. – № 3(153). – С. 39–43.

3. Повреждения подшипников качения и их причины: брошюра. – СПб.: SKF, 2002. – 47 с.

4. Виноградов А.С., Бадыков Р.Р., Федорченко Д.Г. Исследование теплового состояния опоры авиационного газотурбинного двигателя // Вестн. Самар. гос. аэрокосм. ун-та. – 2014. – № 5(47). – Ч. 1. – С. 37–44.

5. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. Теплотехника: учебник для вузов. – 2-е изд. – М.: Высш. шк., 2000. – 671 с.

6. Черневский Л.В., Коросташевский Р.В., Яхин Б.А. Подшипники качения: справочник-каталог. – М.: Машиностроение, 1997. – 896 с.

7. Спицын Н.А., Спришевский А.И. Подшипники качения: справ. пособие. – М.: Машгиз, 1961. – 828 с.

8. Делекторский Б.А., Мастяев Н.З., Орлов И.Н. Проектирование гироскопических электродвигателей. – М.: Машиностроение, 1968. – 252 с.

9. Леликов О.П. Подшипники качения: справ. – М.: Инновационное машиностроение, 2017. – 667 с.

10. Подшипники качения: Каталог фирмы FAG, Schueffler Group Industrial. – Schaeffler KG, 2009. – 1640 с.

11. Михайлов Е.М. Момент трения в шарикоподшипниках изделий для космических аппаратов // Вопросы электромеханики. – 2014. – Т. 140. – С. 3–6.

12. Петров Н.И., Лаврентьев Ю.Л. Исследование работоспособности гибридных подшипников качения разных конструкций в ожидаемых условиях эксплуатации // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: материалы докл. междунар. науч.-техн. конф. – Самара: Изд-во Самар. нац. исслед. ун-та им. акад. С.П. Королева. – 2016. – Ч. 2. – С. 218–219.

13. Спришевский А.И. Подшипники качения. – М.: Машиностроение, 1968. – 632 с.

14. Кошель В.М. Подшипники качения. – Минск: Навука i тэхнiка, 1993. – 255 с.

15. Мур Д. Основы и применения триботехники: пер. с англ. – М.: Мир, 1978. – 487 с.

16. Артоболевский С.И. Теория механизмов и машин. – М.: Высшая школа, 1967. – 367 с.

17. Подшипники качения: справочное пособие / С.П. Байков, И.С. Беленко, С.Ф. Белков [и др.]. – М.: Машгиз, 1961. – 828 с.

Совершенствование известных моделей и проектирование новых прочных и надежных моделей авиационных газотурбинных двигателей решает актуальную проблему гарантированного обеспечения высоких эксплуатационных характеристик и значительного повышения ресурса их работы, а следовательно, безопасности полетов авиационной техники. Разработка конструкций газотурбинных двигателей с эффективными рабочими параметрами базируется на исследованиях, основанных на экспериментальных и расчетных методах оценки напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов с учетом эксплуатационных условий нагружения. При проектировании современных конструкций элементов и узлов газотурбинных двигателей успешно применяются численные методы, которые позволяют решать комплекс задач, связанных и с исследованием напряженно-деформированного состояния и с анализом динамического поведения элементов конструкции. В этом случае для адекватной оценки реальной конструкций решение задачи основывается на исследовании компьютерных моделей с привлечением современных вычислительных средств.

Целью работы является исследование динамических характеристик при колебании статорной лопатки направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя на основании применения компьютерных технологий и численных методов прочностного и динамического расчета. Реализация поставленной задачи, а именно математическое моделирование задачи расчета собственных форм и частот колебаний статорной лопатки с учетом предварительного напряженного состояния, включает моделирование, расчет и проектирование конструкции и осуществлена при помощи программного комплекса ANSYS Mechanical APDL 14.5. При этом создана трехмерная конечно-элементная модель сектора ступени направляющего аппарата компрессора, включающего в себя лопатку, элементы наружного корпуса и внутреннего корпуса, имеющего истираемое покрытие, и проведены вычислительные эксперименты. Созданная численная модель позволила провести прочностной анализ статорной лопатки, находящейся под действием значительных температур и давления воздушной среды. Решена задача исследования динамических характеристик при колебании статорной лопатки направляющего аппарата компрессора с учетом предварительного напряженного состояния и влияния свойств материала истираемого покрытия. Получена прямо пропорциональная зависимость между расчетными значениями частоты колебаний лопатки и модулем упругости материала, применяемого в качестве истираемого покрытия внутреннего корпуса компрессора. Построены диаграммы Кэмпбелла и оценены условия возникновения возможных резонансов рабочих режимов компрессора.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, компрессор, статорная лопатка, колебания, конечно-элементный расчет, динамические характеристики, материал, свойства.

Путилова Екатерина Михайловна (Пермь, Россия) – инженер-конструктор 2-й категории, ПАО «ОДК-Сатурн» – ИЦ г. Пермь (614033, г. Пермь, ул. Куйбышева, д. 140а, e-mail: putik.89@mail.ru).

Обухова Марина Викторовна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Динамика и прочность машин» Пермского национального исследовательского политехнического университета  (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: marina150392@mail.ru).

Мельникова Татьяна Евгеньевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Динамика и прочность машин» Пермского национального исследовательского политехнического университета  (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: dpm@pstu.ru).

1. Тихонов Н.Т., Мусаткин Н.Ф., Матвеев В.Н. Теория лопаточных машин авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2001. – 151 с.

2. Юнаков Л.П. Основы теории авиационных газотурбинных двигателей: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та, 2013. – 90 с.

3. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 1. – 207 с.

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

5. Кривошеев И.А., Рожков К.Е. Развитие методов анализа и расчета характеристик решеток профилей осевых компрессоров // Вестник ИрГТУ. – 2012. – № 2(61). – С. 26–32.

6. Катаев В.А. Компрессор высокого давления // Пермские авиационные двигатели. – 2013. – № 27. – С. 52–53.

7. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. – М.: Машиностроение, 1974. – 520 с.

8.  Августинович В.Г., Кузнецова Т.А., Султанов Р.Р. Идентификация предсрывных явлений
в компрессоре для использования в адаптивной системе управления авиационного газотурбинного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 46. – С. 126–143.

9. Нихамкин М.Ш., Черняев А.И., Семенов С.В. Методика расчета показателей надежности ро

10. Басов К.А. ANSYS: справ. пользователя. – М.: ДМК Пресс, 2005. – 640 с.

11. Басов К.А. Графический интерфейс комплекса ANSYS. – М.: ДМК Пресс, 2006. – 248 с.

12. Лозицкий Л.П., Авдошко М.Д., Березлев В.Ф. Авиационные двухконтурные двигатели Д-30КУ и Д-30КП. – М.: Машиностроение, 1988. – 228 с.

13. Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М. Теория авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1977. – Ч. 1. – 312 с.

14. Челомей В.Н. Вибрации в технике. – М.: Машиностроение, 1980. – 544 с.

15. Резниченко С.В., Морозова Ю.Л. Большой справочник резинщика. Резины и резинотехнические изделия. – М.: Техноформ МАИ, 2012. – Ч. 2. – 648 с.

16. Барановская Н.Б., Туманов А.Т. Авиационные материалы: справочник. – М: ОНТИ, 1973. – Т. 9. – 374 с.

17. Хореев А.И. Теория и практика создания титановых сплавов для перспективных конструкций // Технология машиностроения. – 2007. – № 12. – С. 5–13.

18. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 4. – 192 с.

Рассмотрено влияние выдува газовой струи на аэродинамику летательного аппарата осесимметричной конфигурации и элементы его конструкции при сверхзвуковых скоростях полета. В качестве объекта исследования рассматривались классические конфигурации, состоящие из конического головного обтекателя и корпуса в виде цилиндрического тела с шестью консолями хвостового стабилизатора. В одном из рассмотренных вариантов конфигураций присутствовали дополнительные крылья, располагавшиеся сразу за отверстием выдува вниз по потоку. Был проведен анализ физической картины обтекания при выдуве поперечной газовой струи и получены степени влияния выдува на аэродинамические характеристики корпуса и консолей хвостового стабилизатора. В качестве основных критериев оценки вносимых изменений использовались коэффициенты лобового сопротивления, подъемной силы и момента тангажа. Исследование осуществлялось путем численного моделирования. Расчеты обтекания с выдувом поперечной газовой струи и без него выполнены при числе Маха набегающего потока М = 3 под углом атаки a = 0° на основе осредненных уравнений Навье–Стокса и SST k-w модели турбулентности. При моделировании истечения струи задавались значения избыточного давления в соответствии с коэффициентом нерасчетности, составляющим примерно n = 10², а также число Маха М = 1.

Ключевые слова: сверхзвуковая скорость, численное моделирование, осесимметричный летательный аппарат, выдув газовой струи, аэродинамические характеристики.

Звегинцев Валерий Иванович (Новосибирск, Россия) – доктор технических наук, главный научный сотрудник Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: zvegin@gmail.com).

Кисловский Валентин Алексеевич (Новосибирск, Россия) – аспирант по специальности «механика жидкости, газа и плазмы» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: kislovsky_v@mail.ru).

1. Аэродинамика ракет / Н.Ф. Краснов, В.Н. Кошевой, А.Н. Данилов, В.Ф. Захарченко. – М.: Высшая школа, 1968. – 772 с.
2. Петров К.П. Аэродинамика тел простых форм. – М.: Факториал, 1998. – 432 с.
3. Численное моделирование влияния отклонения рулей на аэродинамику осесимметричной конфигурации большого удлинения / И.И. Мажуль, В.Ф. Волков, В.И. Звегинцев, И.В. Иванов // Термофизика и аэромеханика. – 2016. – Т. 23, № 1. – С. 51–60.
4. Aerodynamics of separated flows / N.F. Krasnov, V.I. Kalugin, V.N. Koshevoy, N.F. Krasnova. – Moscow: High school, 1988. – 351 p.
5. Erdem E., Kontis K., Saravanan S. Penetration characteristics of air, carbon dioxide and helium
   transverse sonic jets in mach 5 cross flow // Journal of open access sensors. – 2014. – Р. 23462–23489.
   doi: 10.3390/s141223462
6. Spaid F.W., Zukoski E.E., Rosen R. A study of secondary injection of gases into a supersonic flow // NACA Technical Report. Jet Propulsion Laboratory. – California Institute of Technology. Pasadena, CA, August 1966. No. 32–834.
7. Wallis S. Innovative transverse jet interaction arrangements in supersonic crossflow // Master Thesis. Department of Aerospace and Ocean Engineering. Virginia Tech., December 2001. – Virginia, 2001.
8. Fleeman E.L. Tactical missile design. 2nd ed. // AIAA Education Series. – 2006.
9. Физические основы устройства и функционирования стрелково-пушечного артиллерийского и ракетного оружия. Ч. II. Физические основы устройства и функционирования ракетного оружия: учебник для вузов / под ред. проф. В.В.Ветрова и проф. В.П. Строгалева. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. – 784 с.
10. Kumar P., Prasad J.K. Effect of height of trip on side force over a slender body at subsonic speed // Proc. of 6^th symp. on applied aerodynamics and design of aerospace vehicles. – India, 2013. – Р. 30–34.
11. Numerical validation study and analysis of hypersonic missile configuration at Mach 5 to 7 / D.K. Ghosh, S. Kandasamy, Swaroop Kumar N., Jaya Durga T. // Proc. of 6^th symp. on applied aerodynamics and design of aerospace vehicles, India, 21–23 November 2013. – India, 2013. – P. 350–358.
12. Воронов С.Н. О возможности применения сеточных методов определения аэродинамических характеристик малогабаритных ракет на ранних этапах проектирования // Оборонная техника. – 2014. – № 10. – С. 2–7.
13. Patrick G., Reza A., Jose L. Computational comparisons of the interaction of a lateral jet on a supersonic generic missile // AIAA Atmospheric flight mechanics conference and exhibit. Honolulu Hawaii,
    18–21 August 2008. – Honolulu Hawaii, 2008.
14. Kislovskiy V.A., Zvegintsev V.I. Redistribution of pressure along the surface of axisymmetric vehicle as a result of transverse gas jet blowing // High Energy Processes in Condensed Matter 2017: AIP Conference Proceedings. – S.l.: AIP Publishing, 2017. – Vol. 1893. – No. 1. – P. 030028.
15. Brandeis J., Gill J. Experimental investigation of super- and hypersonic jet interaction on missile configurations // Journal of spacecraft and rockets. – 1998. – Vol. 35. – No. 3. –  Р. 296–302.

Рассматривается методика 3D численного термогазодинамического моделирования аэродинамических характеристик планеров современных военных высокоманевренных перспективных самолетов V поколения отечественного и зарубежного производства (на примере самолетов Т-50 и F-35B), анализируется их лобовое сопротивление на различных высотах и скоростях полета. Исследование включает в себя три этапа. На первом этапе были построены 3D твердотельные модели самолетов при помощи CAD-системы Autodesk Inventor 2016, которые в дальнейшем были импортированы в программный комплекс ANSYS 17.0 CFX, в котором произведено моделирование процесса обтекания планеров самолетов потоком воздуха на различных высотах и скоростях полета (для угла атаки 0°). В результате моделирования получены значения лобового сопротивления планеров, а также исследованы зависимости изменения относительного сопротивления R/P_max от высоты и скорости полета. На данном этапе моделирование проводилось без учета работы двигателей, что привело к несколько завышенным значениям лобового сопротивления. На втором этапе для учета реактивной тяги двигателей (на различных высотах и скоростях) и уточнения результатов моделирования рассчитаны высотно-скоростные характеристики этих двигателей в CAE-системе DVIGw. Произведена идентификация моделей двигателей на максимальном и полном форсированном взлетных режимах. Результаты моделирования двигателей использованы в качестве граничных условий для третьего этапа, в котором на основе рассчитанных высотно-скоростных характеристик в ANSYS CFX моделировались течение потока, входящего в воздухозаборник (входной импульс), и реактивная струя, выходящая из сопла (выходной импульс). В результате серии уточняющих расчетов получены новые значения лобового сопротивления самолетов. Проанализировано изменение результатов моделирования лобового сопротивления самолетов с учетом реактивной тяги двигателей по сравнению с моделированием на первом этапе.

Ключевые слова: лобовое сопротивление, Inventor, термогазодинамическое моделирование, ANSYS CFX, реактивная тяга, идентификация, имитационное моделирование, DVIGw, коэффициент сопротивления, высотно-скорост­ные характеристики.

Кишалов Александр Евгеньевич (Уфа, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского государственного авиационного технического университета (450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса, д. 12, e-mail: kishalov@ufanet.ru).

Ключев Никита Александрович (Уфа, Россия) – магистрант кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского государственного авиационного технического университета (450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса, д. 12, e-mail: kluchev-nikita@yandex.ru).

1. Кишалов А.Е., Самигуллин. А.А. Анализ характеристик авиационных ГТД V поколения // Молодеж. вестн. УГАТУ. – Уфа, 2014. – № 2(11). – С. 47–54.
2. Кишалов А.Е., Ключев Н.А. Моделирование и анализ характеристик ТРДДФсм для самолетов V поколения в системе DVIGw // Мавлютовские чтения: материалы X Всерос. молод. науч. конф. / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2016. – С. 199–203.
3. Моделирование аэродинамических характеристик современных и перспективных самолетов V поколения при помощи ANSYS CFX / А.Е. Кишалов, Н.А. Ключев, Р.И. Султанов, А.А. Самигуллин // Молодеж. вестник УГАТУ. – Уфа, 2016. – № 2(15). – С. 44–53.
4. Шевелев Н.А., Модорский В.Я. Решение инженерных задач на высокопроизводительном вычислительном комплексе ПНИПУ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 4(39). – С. 6–16.
5. Бутымова Л.Н., Шевелев Н.А., Модорский В.Я. Численное моделирование газодинамических процессов в энергетической установке на базе двигателя Стирлинга // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 1(44). – С. 102–115.
6. Ахмедзянов Д.А., Кишалов А.Е., Маркина К.В. Применение ANSYS CFX в исследовании взаимодействия сверхзвуковой реактивной струи с планером самолета МиГ-21 // Будущее авиации и космонавтики за молодой Россией: материалы междунар. молодеж. форума / Рыб. гос. авиац. техн. ун-т имени П.А. Соловьева. – Рыбинск, 2015. – С. 103–108.
7. Биматов В.И., Фарапонов В.В., Савкина Н.В. Математическое моделирование обтекания тел на основе программного модуля ANSYS CFX // Изв. высш. учеб. завед. Физика. – Томск: Изд-во нац.
   исслед. Том. гос. ун-та, 2013. – № 6(56). – С. 8–10.
8. Кудоярова В.М., Кишалов А.Е. Решение прикладных задач теплообмена и гидрогазодинамики в пакете ANSYS: учеб. пособие / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2016. – 219 с.
9. Клеванский В. М. Гидрогазодинамика: учеб. пособие / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2010. – 309 с.
10. Бакулев В.И., Крылов Б.А., Голубев В.А. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М: Изд-во МАИ, 2003. – 688 с.
11. Framework CAMCTO for gas turbine engines conceptual design / A.E. Mikhaylov, I.A. Krivosheev, D.A. Akhmedzyanov, A.B. Mikhaylova // The 17th international workshop on computer
    science and information technologies. Italy. – Rome, 2015. – С. 74–78.
12. Власова Е.С., Кишалов А. Е. Параметрическая идентификация математической модели ГТД в системе DVIGwp // Мавлютовские чтения: материалы всерос. науч.-техн. конф. / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2007. – С. 56–57.
13. Пугонин К.С. Высотно-скоростные характеристики турбореактивного двигателя // иннова­ционные процессы в современном мире (иннофорум-2016): материалы междунар. науч.-практ. конф. / Фонд науки и образования. – Сочи, 2016. – С. 216–217.
14. Разработка методики идентификации математической имитационной сетевой модели ГТД в системе моделирования DVIGw / И.А. Кривошеев, И.М. Горюнов, К.Е. Рожков, Д.А. Кривцов // Современные проблемы науки и образования. – Пенза: Академия естествознания, 2013. – № 4. – 39 с.
15. Ахмедзянов Д.А, Кишалов А.Е. Термогазодинамическое моделирование авиационных двигателей и их элементов: лаб. практикум / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2012. – 90 с.
16. Чечулин А.Ю., Кривошеев И.А. Методика учета мощности, затрачиваемой на вращение ротора авиационного двигателя, в нелинейной динамической модели запуска авиационного газотурбинного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 49. – С. 81–94.
17. Ахмедзянов Д.А., Кишалов А.Е. Газодинамическое моделирование в программном комплексе ANSYS CFX и ANSYS Workbench: учеб. пособие / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т,  – Уфа, 2008. – 45 с.
18. Исследование взаимодействия сверхзвуковой реактивной струи с планером самолета в ANSYS CFX 14.5 / В.С. Жернаков, И.А. Кривошеев, Д.А. Ахмедзянов, А.Е. Кишалов, К.В. Маркина, В.Д. Липатов // Молодеж. вестник УГАТУ. – 2015. – № 1(13). – С. 86–95.
19. Bergeron K., Seidel J.,  McLaughlin T. Wind Tunnel Investigations of Rigid Ram-Air Parachute Canopy Configurations // 23^rd AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference USA, Daytona Beach, FL, Apr 2015. – С. 13021.
20. Khan O.,  Masud J. Evaluating an Experimental Streamlined Fairing for a Diverterless Supersonic Inlet (DSI) Equipped Aircraf // 54^th AIAA Aerospace Sciences Meeting USA, San Diego, California, Jan 2016. – С. 13179.

Изучено влияние перегрева жидкого сплава силумина, а также влияние модифицирования на его структуру. Для получения сплавов использовали вакуумно-индукционную тигельную печь. Исследуемый в работе сплав широко применяется при изготовлении корпусных деталей и крыльчаток в ракетостроении.

Исследовано микростроение гомогенизированного силумина с дополнительным модифицированием и без него, показано, что введение модификатора приводит к измельчению всех компонентов структуры, а также эвтектики, установлено, что введение модификатора приводит к уменьшению размеров иероглифических компонентов структуры. Проведены исследования расположения структурных элементов и некоторых химических элементов на поверхности разрушения у цилиндрических образцов (5 мм), испытанных на одноосное растяжение.

Помимо традиционных структурных составляющих металлографический анализ показал наличие светлых частиц и пластин, расположенных по границам структурных элементов. Светлые пластины расположены хаотично по всему объему расплава. Выявлено, что модифицирование сдерживает рост зерен, а также рост, коагуляцию и расположение по объему микроструктуры светлых частиц. Исследование элементного состава светлых частиц, а также светлых пластин показало, что в состав этих частиц и пластин входит цирконий со средним содержанием порядка 30 %.

Металлографический анализ проводили на микрошлифах при увеличениях от ´500 до ´8000 и ускоряющем напряжении 15 кВ на сканирующем электронном микроскопе FEI PHENOM G2 ProX. Элементный анализ проводили на энергодисперсионном спектрометре электронного микроскопа с разрешением 120 eV при ускоряющем напряжении 15 кВ. Общее количество полей сбора информации при элементном анализе состава фаз для каждого сплава составлял не менее 20.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы, силумин, гомогенизирующая обработка, структура, эвтектика, модифицирование, пластины циркония, зерно, жидкий расплав, коагуляция, диспергирование.

Долгополов Владимир Геннадьевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mto@pstu.ru).

Дубровский Владимир Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, заместитель главного металлурга ПАО «Протон-ПМ» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: vdubrovskii@protonpm.ru).

Симонов Михаил Юрьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, младший научный сотрудник кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mto@pstu.ru).

Симонов Юрий Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Пермского национального иссле­довательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mto@pstu.ru).

Медведева Мария Андреевна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Пермского национального иссле­довательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mto@pstu.ru).

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учебник для высш. техн. учеб. заведений. – 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
2. Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. –
   3-е изд. – М.: Металлургия, 1974. – 488 с.
3. Алюминиевые сплавы. Плавка и литье алюминиевых сплавов: справ. / под ред. Добаткина. – М.: Металлургия, 1983. – 351 с.
4. Цветное литье: справ. / Н.М. Галдин, Д.Ф. Чернега, Д.Ф. Иванчук [и др.]. – М.: Машиностроение, 1989. – 529 с.
5. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1970. – 368 с.
6. Мальцев М.В. Модифицирование структуры металлических сплавов // Алюминиевые сплавы. – М., 1955.
7. Комплексное модифицирование вторичных силуминов / А.А. Митяев, И.П. Волчок, Р.А. Фролов, К.Н. Лоза, О.В. Гнатенко, В.В. Лукинов // Вестн. Днепропетр. нац. ун-та железнодорож. транспорта. – 2010. – Вып. № 34. – С. 87–96.
8. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов: моногр.: пер. с англ. – М.: Металлургия, 1979. – 640 с.
9. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1970. – 368 с.
10. Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов: справ. – М.: Изд-во МИСиС, 2007. – 283 с.
11. Шреибер Г.К., Перлин С.М., Шибряен Б.Ф. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности: справ. – 2-е изд. –  М.: Машиностроение, 1909. – 396 с.
12. Напалков В.И. Легирование и модифицирование алюминия и магния. – М.: Изд-во МИСиС, 2002. – 376 с.
13. ГОСТ 1583–93. Сплавы алюминиевые литейные. – М., 1993.
14. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. – М.: Изд-во МИСиС, 2005. – 376 с.
15. Попова М.В., Кибко Н.В. Прогрессивные способы повышения свойств алюминиевых сплавов: учеб. пособие / Сиб. гос. индустр. ун-т. – Новокузнецк, 2012. – 153 с.

Приведены три метода профилирования реактивных сопел: метод I предназначен для профилирования сопел
с равномерным потоком на выходе, метод II – для сопел с параболическим контуром и метод III – для профилирования радиусных сопел.

Метод профилирования сверхзвуковой части сопла с равномерной характеристикой на выходе заключается в нахождении линии тока (контура стенки сопла), которая проходит через точку, соответствующую контуру в горле сопла. Координаты данной линии тока получаются путем численного интегрирования уравнения для линии тока с использованием значений поля параметров течения, рассчитанных с помощью решения задачи Гурса в области между характеристикой второго семейства, замыкающей веер волн разрежения в горле сопла, и прямолинейной характеристикой первого семейства. Для этого на основании данных течения в горле сопла строится течение потока внутри сопла методом характеристик путем заполнения шаг за шагом в искомой области течения сетки из характеристик, в точках пересечения которых определяются все параметры потока. На практике часто используют сопла с обрезанным контуром, которые получаются путем отбрасывания части контура после достижения заданного угла наклона контура на срезе сопла.

Метод профилирования контура параболического сопла представляет собой замену точного контура параболой, для чего задаются предельным углом отклонения потока на входе в сверхзвуковую часть и углом на срезе сопла, а её длину находят путем определения местоположения точки на оси сопла, где достигается расчетная скорость сверхзвукового потока – число Маха.

В основе метода профилирования радиусного сопла лежит отыскание двух базовых сопел, одно из которых является параболическим соплом, а второе – радиусным с параллельным, но неоднородным истечением. Срез такого
2-го базового радиусного сопла располагается в сечении, проходящем через точку на оси первого базового параболического сопла, в которой достигается характерная для такого сопла скорость – число Маха.

Проведено сравнительное численное исследование тяговых характеристик круглых сопел Лаваля, спрофилированных разными методами: I – сопел с равномерным потоком на выходе, II – сопел с параболическим контуром и III – сопел, спрофилированных дугой окружности. Сравнение выполнено для реального газа, т.е. при наличии вязкости в пограничном слое. Показано, что наименьшими потерями обладают сопла с равномерным потоком. К ним по эффективности приближаются параболические сопла. Радиусные сопла, построенные методом сопряженных дуг окружностей, уступают по тяговым характеристикам соплам с равномерным потоком на 1,6 %.

Ключевые слова: двигатель, сопло, контур, газовый поток, тяга, число Маха, коэффициент скорости, удельный импульс, масса, расход, давление, скачок уплотнения.

Семенов Василий Васильевич (Москва, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры 202 «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национальный исследовательский университет) (125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: semenov@mai.ru).

Иванов Игорь Эдуардович (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры 806 «Вычислительная математика и программирование» Московского авиационного института (национальный исследовательский университет) (125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: ivanovmai@gmail.com).

Крюков Игорь Анатольевич (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры 806 «Вычислительная математика и программирование» Московского авиационного института (национальный исследовательский университет) (125993, г. Москва, А-80,
ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: ikryukov@gmail.com).

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1976.

2. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей / А.П. Васильев, В.М. Кудрявцев, В.Д. Курпатенков [и др.]. – М.: Высшая школа, 1993. – Т. 1–2.

3. Мельников Д.А., Пирумов У.Г. Сергиенко А.А. Сопла реактивных двигателей // Аэродинамика и газовая динамика. – М.: Наука, 1976.

4. Курпатенков В.Д. Расчет профиля сопла с изломом образующей. – М. Изд-во МАИ, 1975.

5. Пат. РФ на полезную модель. Круглое сопло Лаваля /  Семенов В.В., Иванов И.Э. № 132494, 2013 г.

6. Курпатенков В.Д., Семенов В.В., Собачкин А.А. Короткие сопла для ракетных двигателей // Изв. вузов. авиационная техника. – 1995. – № 1. – С. 80–83.

7. Пат. РФ на полезную модель Короткое радиусное сопло ракетного двигателя / Семенов В.В. № 110415, 2011 г.

8. Сергиенко А.А., Собачкин А.А. Профилирование коротких оптимальных сопел // Изв. вузов. Авиационная техника. – 1990. – № 2. – С. 62–65.

9. Сергиенко А.А., Семенов В.В., Собачкин А.А. Выбор оптимальных размеров и контура круглого сопла. – М.: Изд-во МАИ, 2004. – 59 с.

10. Стернин Л.Е. Исследование тяговых характеристик реактивных сопел, спрофилированных разными методами // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. – 2000. – № 1.

11. 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.

12. 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

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

14. Газодинамические функции / Ю.Д. Иров [и др.]. – М.: Машиностроение, 1965.

15. Арепьев К.А. Влияние степени турбулентности набегающего потока на аэродинамические характеристики профиля крыла беспилотного летательного аппарата // Науч. вестн. ГосНИИ ГА: сб. науч. тр. – 2014. – № 315, № 4. – С. 72–79.

16. Численный метод характеристик расчета неравновесных стационарных и нестационарных течений газа с учетом двухфазности и алгоритмы его реализации / Э.А. Ашратов, В.А. Волков, В.И. Киреев, А.М. Овсянников. – М.: Изд-во МАИ, 1980. – 50 с.

При создании отечественной газотурбинной установки (ГТУ) блочно-модульного типа для утилизации нефтяного газа (НГ) на малодебитных месторождениях требуется разработка специальной универсальной камеры сгорания (КС), которая обеспечивала бы устойчивое горение сильно забалластированных нефтяных газов разного состава на разных месторождениях. Для организации низкоэмиссионного горения предложена трехзонная КС с организацией богато-бедного горения. КС является подсистемой отечественной судовой ГТУ типа ТК-23, поэтому распределение давления, температуры, коэффициента избытка и расхода воздуха согласованы с параметрами отечественного турбокомпрессора. Геометрические параметры КС определены с использованием обобщенных характеристик рабочего процесса (время пребывания, относительная и объемная расходонапряженность). Для увеличения ресурса работы энергоустановки предложена наружная противоточная система охлаждения с использованием продольно-оребренной рубашки. В качестве охладителя используется окислитель (воздух), подаваемый в рубашку охлаждения турбокомпрессором типа ТК-23. Осуществляя теплосъем с огневой стенки, воздух нагревается и в подогретом состоянии подается в зоны разбавления, дожигания и горения, увеличивая тем самым стабильность горения сильнозабалластированных нефтяных газов. Тепловые характеристики огневой стенки и охладителя в рубашке охлаждения получены из решения уравнений теплового баланса для каждого участка, на которые была разбита КС в продольном направлении. Исследования показали сильное влияние коэффициента оребрения рубашки охлаждения на тепловое состояние огневой стенки.

Ключевые слова: утилизация нефтяного газа, высокоресурсная камера сгорания, наружное противоточное охлаждение, богато-бедное горение, геометрические и тепловые характеристики.

Матюнин Олег Олегович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы»  Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: matoleg@gmail.com.

Шилова Алена Алексеевна (Пермь, Россия) – студентка кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: alyona1203@gmail.com.

Бачев Николай Леонидович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: bnl54@yandex.ru.

Бульбович Роман Васильевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского национального исследова­тельского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: dekan_akf@pstu.ru.

1. Бетинская О.А. Организация рабочего процесса в универсальной камере сгорания газотурбинной установки для утилизации попутного нефтяного газа: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.12. – Пермь, 2017. – 146 с.
2. Выбор геометрических, режимных и тепловых параметров высокоресурсной камеры сгорания для утилизации ПНГ / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Газовая промышленность. – 2013. – № 698. – С. 94–97.
3. Выбор геометрических, режимных и тепловых параметров высокоресурсной камеры сгорания для утилизации попутного нефтяного газа / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 34. – С. 40–51.
4. Анализ параметров наружного противоточного охлаждения камеры сгорания в составе утилизационной энергоустановки / А.А. Шилова (А.А. Селиванова), Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, О.О. Матюнин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 50. – С. 80–89.
5. Зуева О.А. Концентрационные пределы горения попутных нефтяных газов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 37. – С. 140–153.
6. Бетинская О.А. (Зуева О.А.). Пределы устойчивого горения нефтяных газов // Нефтяное хозяйство. – 2014. – Вып. 1089. – С. 64–66.
7. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с. (Серия: Газотурбинные двигатели).
8. Использование антикоррозионных присадок при сжигании серосодержащих углеводородных топлив / О.О. Матюнин, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, Н.Ю. Бачева // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 49. – С. 78–88.
9.  Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 488 с.
10. Теория ракетных двигателей / В.Е. Алемасов [и др.]. – М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.
11. Расчетные исследования внутрикамерного процесса при утилизации нефтяного газа / О.А. Бетинская, Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин, Р.В. Бульбович, Н.Ю. Бачева // Нефтяное хозяйство. – 2017. – №7. – С. 86–89.
12. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок. Теплообмен. – Л.: Машиностроение, 1985. – 272 с.
13. Теплообмен в камере сгорания для утилизации попутного нефтяного газа / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 34. – С. 52–63.
14. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. – Новосибирск: Наука, 1970. – 659 с.
15. Андрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. – М.: Энергия, 1972. – 464 с.

Рассмотрена задача экспериментального моделирования ударного взаимодействия оторвавшейся лопатки с корпусом вентилятора турбореактивного двигателя. Представлены ранее опубликованные экспериментальные данные по исследованию материалов и прочности нескольких вариантов конструкций моделей и полногабаритных корпусов вентиляторов. Описаны экспериментальные установки для испытаний моделей и полногабаритных корпусов. Проведен расчет и анализ результатов расчета и эксперимента моделей и натурных корпусов с точки зрения критериев моделирования. Выявлены ошибки моделирования при испытаниях модельных корпусов. Показано различие результатов расчета и эксперимента для металлических и комбинированных моделей. Рассмотрены критерии моделирования корпусов. Приведена методика расчета и расчетное обоснование проблем моделирования комбинированной конструкции корпуса с защитным тканевым пакетом из высокопрочного волокна. Описана проблема резания лопатками ротора вентилятора полимерного композиционного материала корпуса при отрыве одной из лопаток и обозначены пути ее решения. Представлена проектная оценка баллистической стойкости корпуса из полимерных композиционных материалов. Приведен расчет ударного взаимодействия углепластиковой лопатки и пластикового корпуса при модельных испытаниях, показаны проблемы моделирования для малогабаритных моделей.

Ключевые слова: экспериментальное моделирование, корпус вентилятора, лопатка, защитный пакет, композиционный материал, оболочка, ткань, предельная деформация, предел прочности, работа деформирования, кинетическая энергия, баллистическая стойкость.

Куртеев Владимир Аркадьевич (Пермь, Россия) – ведущий конструктор ПАО «Научно-произ­водственное объединение “Искра”» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: kva730@iskra.perm.ru).

1. Гладкий И.Л., Березин Р.И. Экспериментальное исследование стойкости к ударному воздействию материалов, применяющихся в корпусах вентиляторов газотурбинных двигателей // Изв. Самар.
науч. центра РАН. – 2012. – Т. 14, № 4–5. – С. 1359–1362.

2. Бузюркин А.Е., Гладкий И.Л., Краус Е.И. Численное моделирование аварийного обрыва лопатки вентилятора газотурбинного двигателя // Обработка металлов. – 2014. – Окт.–дек.  – № 4(65). – С. 52–60.

3. Оценка защитной способности корпуса вентилятора турбореактивного двигателя / В.А. Куртеев, Б.Г. Мозеров, М.И. Соколовский, А.А. Иноземцев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 40. – С. 22–43.

4. Расчетно-экспериментальные исследования прочности корпуса вентилятора турбореактивного двигателя при ударном воздействии оторвавшейся лопатки / В.А. Куртеев, С.И. Бурдюгов, А.А. Иноземцев, В.И. Ломаев, Б.Г. Мозеров, М.И. Соколовский, В.Б. Шатров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2017. – № 1. – С. 85–103.

5. Каримов В.З., Кремлев А.Н., Попова А.С. Применение детонирующих удлиненных зарядов для отрыва лопатки вентилятора при испытании авиационного двигателя // Научные исследования и инновации. – 2007. – № 1. – С. 148–151.

6. Попова А.С., Кремлев А.Н., Каримов В.З. Оптимизация параметров устройства отрыва лопатки вентилятора авиадвигателя по результатам сертификационных испытаний // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики: материалы V Всерос. науч.-техн. конф., Казань, 12–13 октября 2009 г. – Казань, 2009. – Т. 1. – С. 198–200.

7. Нормы прочности авиационных газотурбинных двигателей гражданской авиации / под ред. Ю.А. Ножницкого // Центр. ин-т авиац. моторостроения им. П.И. Баранова. – М., 2004.

8. Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. – М.: Машиностроение, 1994.

9. Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования / В.А. Григорян [и др.]. – М.: РадиоСофт, 2008.

10. Крундаева А.Н., Шмотин Ю.Н. Разработка конструкции комбинированного корпуса и расчет его динамической прочности в случае обрыва лопатки ротора // Труды МАИ. – № 73.

11. Расчетно-экспериментальный критерий динамической прочности корпуса газотурбинного двигателя при обрыве лопатки ротора / А.А. Рябов, В.И. Романов, С.С. Куканов, Ю.Н. Шмотин, Д.В. Габов // Вестник МАИ. – 2015. – Т. 22, № 3. – С. 76–84.

12. Ткань техническая для производства средств индивидуальной бронезащиты. Технические условия. ТУ 8378-020-00320992–2004.

13. Харченко Е.Ф., Ермоленко А.Ф. Изменение энергопоглощения текстильных бронематериалов
в зависимости от скорости поражающих элементов // Вопросы оборонной техники. Сер. 15. – 2010. – Вып. 1(156)–2(157). – С. 39–42.

14. Разработка рациональных структур мягкой баллистической защиты на основе арамидных нитей «Руслан» / П.Е. Сафонов, Н.М. Левакова, С.С. Юхин, М.Е. Буланова // Вопросы оборонной техники. Сер. 15. – 2013. – Вып. 3(170)–4(171). – С. 27–33.

15. Ермоленко А.Ф. Модель послойного пробития тканевых и композитных броневых преград // Вопросы оборонной техники. Сер. 15. – 2012. – Вып. 1(164)–2(165). – С. 18–23.

16. Пейчев Г.И., Николаевский С.В., Вигант Ю.В. ЗМКБ «Прогресс»: композиты в авиадвигателях семейства Д36 // Технологические системы. – 2000. – № 2. – C. 15–21.

18. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. –
Киев: Наукова думка, 1975.

19. Легкие конструкционные органопластики, стойкие к ударным и баллистическим воздействиям / Г.Ф. Железина, И.В. Зеленина, Н.Ф. Лукина, Л.Г. Орлова, В.В. Сидорова // Все материалы: энцикл.
справ. – 2007. – № 8.

20. Конструкционные органопластики для защиты от ударных и баллистических воздействий / Г.Ф. Железина, И.В. Зеленина, Л.Г. Орлова, В.В. Сидорова, П.К. Платов // Конверсия в машиностроении. – 2008. – № 2.