Рассматривается подход к управлению малоэмиссионной камерой сгорания авиационного ГТД на базе технологии искусственного интеллекта. В качестве модели искусственного интеллекта принимается нейронная сеть. Главной проблемой разработки нейронных сетей в интеллектуальных системах управления (смарт-регуляторах) на этапе проектирования является наличие адекватной математической эксперт-модели объекта, необходимой для их тренировки (обучения). Современные системы управления активно используют также встроенные математические модели объекта для реализации целевых функций и параметров управления, которые не могут быть получены прямым измерением, в частности эмиссии вредных веществ (окислов азота и углерода). Между тем эмиссия вредных веществ в современных газотурбинных двигателях является столь же значимым параметром, как тяга (мощность) или ресурс.

 В качестве такой математической модели малоэмиссионной камеры сгорания, пригодной как для тренировки нейронной сети, так и для встраивания в структуру смарт-регулятора, рассматривается стохастическая нелинейная математическая модель генерации окислов азота на базе уравнения Зельдовича. Особенностью представленной математической модели является применение принципа суперпозиции генерации окислов азота в диффузионном и гомогенном факелах. Функции распределения плотности вероятности концентрации топливовоздушной смеси в этих факелах учитывают как пространственную неоднородность состава смеси, так и гармоническую составляющую от акустичеких волн, генерируемых теплоподводом. Представленная концепция математической модели в виде интегральных соотношений сформирована на основе свертки результатов численного моделирования на 4D-метамодели и имеющихся экспериментальных данных.

В качестве целевой функции (критерия) управления малоэмиссионной камерой сгорания авиационного газотурбинного двигателя предлагается нормируемый уровень эмиссии окислов азота за цикл взлет-посадка, что может быть реализовано с помощью смарт-регулятора на основе нейронной сети.

Ключевые слова: малоэмиссионная камера сгорания, газотурбинный двигатель, система управления, искусственный интеллект, нейронная сеть, математическая модель.

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

Кузнецова Татьяна Александровна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: tatianaakuznetsova@gmail.com).

Фатыков Альмир Илгизович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: fatykov-ai@avid.ru).

Нугуманов Алексей Дамирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), e-mail: nugumanov@avid.ru).

1. Куценко Ю.Г. Методология проектирования малоэмиссионных камер сгорания ГТД на основе математических моделей физико-химических процессов: дис. … д-ра техн. наук: 05.07.05. – Пермь:
   Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 193 с.
2. Avgustinovich V.G., Kutsenko Y.G. Creation and Application of Combined Calculation Methodology for Low Emission Combustion Chamber // Russian Aeronautics. – 2011. – Vol. 54. – No. 2. – P. 170–178.
3. Experimental Investigation on Lean Blow Out of Piloted Aero-Engine Burner / R. Bhagwan, J.C. Wollgarten, P. Habisreuther, N. Zarzalis // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2014-25199. – Dusseldorf, 2014. – 9 p.
4. Model Based Prediction of Off-Design Operation Condition NO_x Emission from DLE Gas Turbine Combustors / M. Lauer, J. Farber, F. Reith, J.E. Masalme // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2017-63063. Charlotte, NC, USA, 2017. – 11 p.
5. Vanderhaegen E., Deneve M. Predictive Emissions Monitoring Using a Continuously Updating Neural Network // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2010-22899. – Glasgow, 2010. – 7 p.
6. Lamont W.G., Roa M., Lucht R. Application of Artificial Neural Networks for the Prediction of Pollutant Emissions and Outlet Temperature in Fuel Staged Gas Turbine Combustion Rig // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2014-25030. – Dusseldorf, 2014. – 10 p.
7. Августинович В.Г., Трусин А.В., Шаламов С.А. Методика построения конечно-элементной сеточной модели на примере камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 35. – С. 31–48.
8. Prediction of Combustion Efficiency and NO_x Level for Diffusion Flame Combustors in HAT Cycles / A. Belokon, K. Khirtov, L. Klyachko, S. Tschepin, V. Zakharov // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2002-30609. – Amsterdam, 2002. – 9 p.
9. Avgustinovich V.G., Nazukin V.A. CFD Analysis of swirling flows in premixers // Proceedings of ASME Turbo Expo 2014 [Electronic resource]: Turbine Technical Conference and Exposition (June 16–20, 2014, Dusseldorf, Germany) / American Society of Mechanical Engineers (ASME), International Gas Turbine Institute. – New York: ASME, 2014. – Art. No. V04AT04A0511, electronic optical disc (DVD). – 10 p.
10. Campa G., Juniper M. Obtaining Bifurcation Diagrams with a Thermoacoustical Network Model // Proc. ASME Conf.Turbo Expo GT2012-68241. – Copenhagen, 2012. – 11 p.
11. Campa G.R., Cademartori R. Influence of Nonlinear Flame Models on Thermoacoustic Instabilities in Combustion Chambers // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2016-57129. – Seoul, 2016. – 11 p.
12. High-Frequency Thermoacoustic Modulation Mechanisms in Swirl-Stabilized Gas Turbine Combustors. Part Two: Modeling and Analysis / T. Hummel, F. Berger, M. Hertweck, B. Schuermans // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2016-57500. – Seoul, 2016. – 13 p.
13. Dynamic Properties of Combustion Instability in a Laboratory-Scale Gas Turbine Model Combustor / H. Gotoda, K. Hayashi, R. Tsujimoto, S. Domeo, S. Tachibama // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2016-58170. – Seoul, 2016. – 8 pp.
14. Saurabh A., Moeck J. Swirl Flame Response to Simultaneous Axial and Transverse Velocity Fluctuations // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2016-57428. – Seoul, 2016. – 9 p.
15. Experimental Analysis of High-Amplitude Temporal Equivalence Ratio Oscillations in the Mixing Section of a Swirl-Stabilized Burner / R. Blumner, C. O. Paschereit, K. Oberleithner, B. Cosic // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2016-56585. – Seoul, 2016. – 10 p.
16. Dynamic Suppresion in Liquid-Fueled Combustors Using Fuel Modulation / Z. Hong, J. Haynes, J. Herbon, K. McManus // Proc. ASME Conf. Turbo Expo GT2012-69703. – Copenhagen, 2012. – 10 p.
17. Кузнецова Т.А., Августинович В.Г.  Вопросы теории и практики разработки робастных систем управления авиационными двигателями на базе встроенных математических моделей. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – 265 с.

Произведены расчёты эффективности взаимодействия молекул AlO c поверхностью частиц при горении аэровзвеси порошка алюминия АСД-1. Выполнена оценка влияния коэффициентов эффективности соударений (коэффициентов аккомодации) молекул AlO c поверхностью частиц металла, свободной от оксида, – a_E31 и окисленной поверхностью частиц – a_E32 на параметры выгорания. Построены зависимости, отражающие отношение длины, в пределах которой выгорает 90 % массы частиц металла при данном a_E32, к длине – при нулевом значении a_E32, – от a_E32 и a_E31. Исследования выполнены для 0,0001 £ a_E31 £ 1 и 0,0001 £ a_E32 £ 1 с учётом неравновесной термодинамики процессов горения. Установлено, что процессы взаимодействия молекул AlO со свободной и окисленной поверхностью частиц приводят к увеличению эффективности достижения заданной полноты сгорания алюминия, сокращению длины камеры. Получены зависимости давлений AlO в потоке и у поверхности частиц от a_E31 и a_E32, которые показывают, что молекулы AlO должны оседать на поверхность частиц в широких пределах изменения коэффициентов аккомодации, а давление AlO у поверхности частиц значительно отличается от 0 даже при предельном значении a_E31 = 1. Выявленные зависимости давлений AlO от начального радиуса частиц в квазистационарном режиме горения отражают существенно бóльшую степень взаимодействия с AlO частиц крупных фракций, чем мелких. Впервые учтено конечное значение скоростей взаимодействия AlO с поверхностью частиц (образования субоксида Al₂O при соединении AlO с металлом), что является более адекватным описанием процессов горения, чем в ранее выполненных исследованиях.

Ключевые слова: математическое моделирование, горение, аэровзвесь, алюминий, субоксид, коэффициент аккомодации (эффективности взаимодействия), относительная длина выгорания, полнота сгорания, неравновесная термодинамика.

Крюков Алексей Юрьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: alexkryukov@list.ru).

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

1. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Модель горения высокоскоростного потока аэровзвеси частиц алюминия, учитывающая кинетику процессов и особенности накопления окисла // Химическая физика. – 1998. – Т. 17, № 10. – С. 80–92.
2. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Воспламенение и горение аэровзвеси алюминия в реакторе высокотемпературного синтеза порошкообразного оксида алюминия // Физика горения и взрыва. – 2002. – Т. 38, № 5. – С. 41–51.
3. Shafirovich E., Varma A. Technology Requirements for Mars Sample Return using CO₂. Metal
   Powder Propellants // Journal of Propulsion and Power. – 2008. – Vol. 24. – No. 3. – P. 385–394.
4. Experimental study on the operation characteristics of aluminum powder fueled ramjet / Chao Li, Chunbo Hu, Xin Xin, Yue Li, Haijun Sun. // Acta Astronautica. – 2016. – No. 129. – P. 74–81.
5. Бекстед М.В., Лианг У., Паддуппаккам К.В. Математическое моделирование горения одиночной алюминиевой частицы (обзор) // Физика горения и взрыва. – 2005. – Т. 41, № 6. – С. 15–33.
6. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Лейпуновский О.И. К теории горения металлических частиц // Физические процессы при горении и взрыве. – М.: Атомиздат, 1980. – С. 4–68.
7. Бабук В.А., Васильев В.А., Романов О.Я. Физико-химические превращения капель Al-Al₂O₃ в потоке активного газа // Физика горения и взрыва. – 1993. – Т. 29, № 3. – С. 129–133.
8. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Расчёт содержания субоксидов в продуктах сгорания алюминиевовоздушной смеси по модели неравновесной термодинамики // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 1(44). – С. 116–131.
9. Синтез нанооксидов в двухфазных ламинарных племенах / А.Н. Золотко, Я.И. Вовчук, Н.И. По­летаев, А.В. Флорко, И.С. Альтман // Физика горения и взрыва. – 1996. – Т. 32, № 3. – С. 24–33.
10. Золотко А.Н., Полетаев Н.И., Вовчук Я.И. Газодисперсный синтез наночастиц оксидов металлов // Физика горения и взрыва. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 135–143.
11. Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 432 с.
12. Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В. Горение порошкообразных металлов в активных средах. – М.: Наука, 1972.
13. Observations on aluminum particles burning in various oxidizers / P. Bucher, R.A. Yetter, F.L. Dryer [et al.] // 33rd JANNAF Combustion Meeting. V. II. CPIA Publ. N 653. – Laurel, MD, 1996. – P. 449–458.
14. Aluminum particle gas-phase flame structure / P. Bucher, R.A. Yetter, F.L. Dryer [et al.] //
    34th JANNAF Combustion Meeting. V II. CPIA Pub. N 662. – Laurel, MD, 1997. – P. 295–305.
15. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Математическое моделирование горения переобогащённой алюминиевовоздушной смеси на основе неравновесной термодинамики процессов // Физика горения и взрыва. – 2018. – Т. 54, № 1. – С. 39–51.
16. Демидов С.С., Малинин В.И., Бульбович Р.В. Моделирование воспламенения порошка алюминия, распределенного в газовом потоке с высоким содержанием кислорода // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 46. – С. 73–87.
17. Егоров А.Г. Процессы горения порошкообразного алюминия в прямоточных камерах реактивных двигательных установок. – Самара: Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2004. – 376 с.

Непрекращающийся рост требований, предъявляемых к различным системам обеспечения летательных и космических аппаратов, заставляет искать новые конструктивные решения и совершенствовать существующие. Наиболее привлекательной темой для научных исследований в данной области являются магнитореологические и магнитожидкостные системы. Прежде всего это связано с их универсальностью и очевидными преимуществами эксплуатации в зонах пониженной гравитации именно магнитореологических приводных систем. Эксплуатируемые сегодня магнитореологические управляющие устройства в связи с конструктивными особенностями не могут работать в составе жидкостных контуров высокого давления, применение в их конструкциях запорных элементов сводит на нет все имеющиеся у магнитореологических систем преимущества, следовательно, необходимо рассматривать альтернативные варианты, например, совершенствование методов управления магнитореологической рабочей средой. Значительное повышение рабочих давлений легко достигается за счет комбинированных методов управления потоком жидкости в магнитореологических системах. Помимо изменения вязкости комбинированные методы управления предусматривают также генерацию реологических и гидродинамических эффектов в рабочей среде, что расширяет не только диапазон рабочих параметров магнитореологических систем, но и количество внешних факторов, влияющих на расходные характеристики потока магнитореологической жидкости. Поэтому статья посвящена методике моделирования и прогнозирования свойств магнитореологических сред во внешних энергетических полях: температурных, механических, электромагнитных. В тексте приведены примеры моделирования и расчета магнитореологических сред, проявляющих вязкопластичные, псевдопластичные, дилатантные свойства. Контролируемая генерация подобных реологических эффектов позволяет производить комбинированное управление расходными характеристиками магнитореологических жидкостей. Применение описанной методики способствует повышению точности численного моделирования рабочих параметров магнитореологических приводных систем высокого давления в процессе проектирования, следовательно, и росту эффективности их эксплуатации.

Ключевые слова: магнитореологическая среда, численное моделирование, неньютоновские жидкости, магнитореологические приводы, реологические аномалии.

Найгерт Катарина Валерьевна (Челябинск, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-производственного предприятия «Авионика и мехатроника» (454084, Челябинск, ул. Калинина, д. 16, e-mail: kathy_naigert@mail.ru).

Целищев Владимир Александрович (Уфа, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Прикладная гидромеханика» ФГБОУ ВО УГАТУ (450008, Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, e-mail: pgl.ugatu@mail.ru).

1. Мотавкин А.В., Покровский Е.М., Скородумов В.Ф. Определение реологических параметров полимерных композитов // Высокомолекулярные соединения. – 2005. – Т. А47, № 9. – С. 1728–1734.

2. Яхно О.М., Дубовицкий В.Ф. Основы реологии полимеров. – Киев: Вищ. шк., 1976. – 185 с.

3. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. – М.: Мир, 1964. – 216 с.

4. Ronald G. Larson. The Structure and Rheology of Complex Fluids. – NY: Oxford University Press, 1999. – 682 p.

5. Фройштетер Г.Б., Данилевич С.Ю., Радионова Н.В. Течение и теплообмен неньютоновских жидкостей в трубах. – Киев: Наук. думка, 1990. – 216 с.

6. Shliomis M.I. Hydrodynamics of a liquid with intrinsic rotation // Sov. Phys., JETP 24. – 1967. – No. 1. – C. 173–177.

7. Shliomis. M.I. Effective viscosity of magnetic suspensions // Sov. Phys., JETP 34. – 1972. – No. 6. – C. 1291–1294.

8. Смык А.Ф. Физика: курс лекций. – М.: Изд-во МАДИ, 2016. – 293 с.

9. Найгерт К.В., Редников С.Н. Автоматизация рабочего процесса магнитореологического дросселирующего устройства // Вестн. ЮУрГУ. Сер. Машиностроение. – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 23–32.
DOI: 10.14529/engin160203

10. Найгерт К.В., Редников С.Н. Технологии управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред // Вестн. ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 52–60. DOI: 10.14529/engin160206

11. Найгерт К.В., Редников С.Н., Япарова Н.М. Процессы полимеризации рабочей среды в зазорах золотниковых пар // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 46. – C. 172–190. DOI: 10.15593/2224-9982/2016.46.10

12. Редников С.Н., Найгерт К.В., Прокудина Л.А. Методика расчета адсорбционных процессов в малых зазорах проточной части приводов высокого давления // Вестн. ЮУрГУ. Сер. Машиностроение. – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 21–32.

13. Аскадский А.А., Кондрашенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-молекулярный уровень. – М.: Научный мир, 1999. – 544 с.

14. Бриджмен П.В. Исследования больших пластических деформаций и разрыва: пер. с англ. – М.: Мир, 1955. – 467 с.

15. Атанов Ю.А. Релаксация электрической поляризации в вязкотекучих полиметилсилоксанах до давлений 11 кбар // ЖВС. Краткие сообщения. – 1970. – № 3 – С. 224–226.

16. Nelson Y. Dzade, Alberto Roldan, Nora H. de Leeuw. A Density Functional Theory Study of the Adsorption of Benzene on Hematite (α-Fe₂O₃) Surfaces // J. Minerals. – 2014. – Vol. 4 – P. 89–115. DOI: 10.3390/min4010089

17. Бубенчиков А.М., Харламов С.Н. Математические модели неоднородной анизотропной турбулентности во внутренних течениях. – Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2001. – 448 с.

18. Виноградов Н.В., Виноградов Ю.Н. Как самому рассчитать и сделать электродвигатель. – М.: Энергия, 1974. – 168 с.

19. Котур В.И., Скомская М.А., Храмова Н.Н. Электрические измерения и электрические приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 400 с.

20. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. – М.: Юрайт, 2014. – 318 с.

Аддитивные технологии позволяют получать сложнопрофильные детали различной номенклатуры с высоким коэффициентом использования материала. Для изготовления деталей методами аддитивных технологий большое распространение получили порошки из алюминиевых сплавов за счет своей высокой технологичности. Для наиболее полного использования возможностей аддитивных технологий необходимо применять новые подходы к проектированию деталей, один из которых основан на принципах топологической оптимизации. На примере корпусных деталей редуктора проведена топологическая оптимизация их конструкций для снижения массы. В результате оптимизации получены конструкции отстроенных корпусных деталей уменьшенной на 19–42 % массы по сравнению с изначальной деталью. Анализ результатов, полученных в работе, показал возможность применения топологической оптимизации при проектировании корпусных деталей с учётом их изготовления методами аддитивных технологий с целью уменьшения массы и отстройки от критических частот колебаний. С целью снижения трудоемкости процесса изготовления корпусных деталей из литьевых сплавов проработана возможность его замены на алюминиевый сплав AlSi10Mg, используемый в аддитивном производстве. В результате анализа установлено, что замена материала МЛ5 на AlSi10Mg целесообразна при снижении массы более чем на 33 %.

Ключевые слова: аддитивные технологии, топологическая оптимизация, корпусная деталь, сплав AlSi10Mg, сплав МЛ5, SIMP-метод, метод конечного элемента, оптимальное проектирование, вертолетный редуктор, снижение массы.

Хитрин Антон Михайлович (Пермь, Россия) – старший инженер-технолог АО «Редуктор-ПМ» (614010, г. Пермь, ул. Героев Хасана, д. 105, e-mail: Xitrinam_87@mail.ru).

Ерофеева Мария Михайловна (Пермь, Россия) – ведущий специалист по новым технологиям АО «Редуктор-ПМ» (614010, г. Пермь, ул. Героев Хасана, д. 105, e-mail: erofeeva@reductor-pm.com).

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

Ширяев Алексей Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Динамика и прочность машин» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614013, г. Пермь, ул. Акад. Королева, д. 15, e-mail: alex.shiryaev.pstu@ gmail.com).

1. Зленко М.А., Попович А.А., Мутылина И.Н. Аддитивные технологии в машиностроении. – СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2013. – 221 с.
2. Bionic lightweight design by laser additive manufacturing (LAM) for aircraft industry / C. Emmelmann, M. Petersen, J. Kranz, E. Wycisk  // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. – 2011. – Vol. 8065. – Article number 80650L- 80650L-12. doi: 10.1117/12.898525.
3. Brackett D., Ashcroft I., Hague R. Topology optimization for additive manufacturing // 22nd annual international solid freeform fabrication symposium. – 2011. – P. 348–362.
4. Seppälä J., Hupfer A. Topology optimization in structural design of a LP turbine guide vane: potential of additive manufacturing for weight reduction // ASME Turbo Expo 2014: Turbine technical conference and exposition. – 2014. – Vol. 7A. – P. 1–10. doi:10.1115/GT2014-25637
5. Zhai Y., Lados D.A., LaGoy J.L. Additive manufacturing: making imagination the major limitation // JOM. – 2014. – Vol. 66(5). – P. 808–816.
6. Optimal topology for additive manufacture: a method for enabling additive manufacture of support-free optimal structures / M. Leary, L. Merli, F. Torti, M. Mazur, M. Brandt // Mater. Des. – 2014. – Vol. 63. – P. 678–690.
7. Feasible build orientations for self-supporting fused deposition manufacture: a novel approach to space filling tessellated geometries / M. Leary, M. Babaee, M. Brandt, A. Subic // Adv Mater. Res. – 2013. – Vol. 633. – P. 148–168.
8. Chahine G., Smith P., Kovacevic R. Application of topology optimization in modern additive manufacturing // Solid freeform fabrication symposium. – 2010. – P. 606–618.
9. Doubrovski Z, Verlinden J.C., Geraedts J.M. Optimal design for additive manufacturing: opportunities and challenges // ASME 2011 international design engineering technical conferences and computers and information in engineering conference. American Society of Mechanical Engineers. – 2011. – P. 635–646.
10. Additive manufacturing integration with topology optimization methodology for innovative product design / T. Primo, M. Calabrese1, A. Del Prete1, A. Anglani // Int. J. Adv. Manuf. Technol. – 2017. – Vol. 93. – P. 467–479. doi: 10.1007/s00170-017-0112-9
11. Zhu J.H., Zhang W.H., Xia L. Topology Optimization in Aircraft and Aerospace Structures Design // Arch Computat Methods Eng. – 2016. – Vol. 23. – P. 595–622. doi: 10.1007/s11831-015-9151-2
12. Болдырев А.В., Комаров В.А.  Автоматизация конструирования летательных аппаратов: учеб. пособие. – Самара: Изд-во СГАУ, 2012. – 123 c.
13. Сысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Учёные записки ЦАГИ. – 2011. – Т. 42, No. 2. – С. 91–102.
14. Topology-optimized intermediate casing of aero engine and comparative evaluation of titanium and composite architecture in terms of load capacity and weight reduction / M. Kober, T. Klauke, A. Kühhorn, O. Lenk  // ASME Turbo Expo 2008: Power for land, sea and air. – 2008. – Vol. 5. – Iss. PART A. – P. 69–79. doi: 10.1115/GT2008-50644
15. Rozvany G.I.N. A critical review of established methods of structural topology optimization // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2009. – Vol. 37, № 3. – P. 217–237. doi: 10.1007/s00158-007-0217-0
16. Боровиков А.А., Тененбаум С.М. Топологическая оптимизация переходного отсека КА //
    Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2016. – № 5. – С. 16–30. DOI: 10.7463/aersp.0516.0847780
17. Васильев Б.Е., Магеррамова Л.А. Анализ возможности применения топологической оптимизации при проектировании неохлаждаемых рабочих лопаток турбин // Вестн. Самар. ун-та. Аэрокос­мическая техника, технологии и машиностроение. – 2015. – Т. 14, № 3. – Ч. 1. – С. 139–147. doi: 10.18287/2412-7329-2015-14-3-139-147
18. Tomlin M., Meyer J. Topology Optimization of an Additive Layer Manufactured (ALM) Aerospace Part // The 7th Altair technology conference. – 2011. – 9 p.
19. Computational Methodology for Optimal Design of Additive Layer Manufactured Turbine Bracket / H. Levatti [et al.] // Conference Paper. – Cardiff, 2014. – 13 p.
20. Агуреев Л.В. Разработка способа получения алюмокомпозитов высокой прочности модифицированием микродобавками порошков нанооксидов: дис. … канд. техн. наук (05.16.06) / МИСиС. – М., 2015. – 153 с.

Представлены математические модели и алгоритмы для решения задачи прогнозирования долговечности рабочих колес с расстройкой параметров. На примере реального рабочего колеса исследованы различные варианты введения расстройки в конструкцию путем изменения жесткости участков пера лопатки. Исследованы собственные и вынужденные колебания рабочего колеса с разными вариантами расстройки. Представлены результаты расчета динамических напряжений при вынужденных колебаниях рабочего колеса. С помощью программного комплекса ANSYS проведен расчет долговечности рабочего колеса с разными вариантами расстройки параметров. Результаты расчетов долговечности хорошо согласуются с экспериментальными данными. Также проведен сравнительный анализ результатов применения различных гипотез накопления усталостных повреждений (Palmgren–Miner, Haibach, Corten–Dolan, Серенсен). Для данной конструкции получено, что наиболее подходящей гипотезой является гипотезы Corten–Dolan и Серенсен, а гипотеза Palmgren–Miner лучше работает для углеродистых сталей. Рассмотренные варианты расстройки являются первым шагом для управления динамическими характеристиками и долговечностью высоконагруженных элементов турбин.

Анализ результатов исследований позволил выработать рекомендации по увеличению долговечности рабочих колес с расстройкой параметров.

Ключевые слова: рабочее колесо, турбомашина, колебания, частоты, метод конечных элементов, математическая модель, жесткость, долговечность, расстройка, напряжение, ANSYS.

Репецкий Олег Владимирович (Иркутск, Россия) – доктор технических наук, профессор, проректор по международным связям Иркутского государственного аграрного университета им. А.А. Ежевского (664003, г. Иркутск, пос. Молодежный, e-mail: repetckii@igsha.ru).

Рыжиков Игорь Николаевич (Иркутск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Машиностроительные технологии и материалы» Иркутского национального исследовательского технического университета (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83, e-mail: rin111@list.ru).

Нгуен Тьен Кует (Иркутск, Россия) – аспирант кафедры «Машиностроительные технологии и материалы» Иркутского национального исследовательского технического университета (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83, e-mail: cavoixanh@mail.ru).

1. Рыжиков И.Н., Репецкий О.В., Нгуен Тьен Кует. Один из подходов к оценке долговечности рабочих колес турбомашин // Вестник ИрГТУ. – 2015. – № 5(100). – С. 22–27.

2. Bernd Beirow. Grundlegende Untersuchungen zum Schwingungsverhalten von Verdichterlaufrädern in Integralbauweise, EAN: 9783832287290/ ISBN: 3832287299, Сottbus. – 2009.

3. Ewins D.J. Bladed Disc Vibration - A Review of Techniques and Characteristics // Proc. Inst.
Mech. Engineers.; International conference of recent advances in structural dynamics (Southampton). – 1980. –
C. 187–210.

4. Irretier H. Transient Vibrations of Turbine Blades Due to Passage Through Partial Admission and Nozzle Excitation Resonance // Proc. IFToMM Intl. Conf. Rotor Dynamics. – Tokyo, 1986. – Vol. 1. – Р. 30.

5. Kayser A. Entwicklung eines Programmes zur Lebensdauer Berechnung von Turbinenschaufeln. – Institute of Mechanics, University of Kassel, 1990. – Р. 110.

6. Klauke T. Schaufelschwingungen realer integraler Verdichterräder im Hinblick auf Verstimmung und Loaklisierung (Cottbus: Der Andere Verlag). – 2008. – 169 c.

7. Temis Yu.M., Yakushev D.A. Optimal design of the compressor blade form // Problems of strength and plasticity Problems of strength and plasticity. – 2011. – Vol. 73. – Р. 141–149.

8. Wei S.T. Localization phenomena in Mistuned Assemblies with Cyclic Symmetry Part I: Free Vibration // Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design. – 1988. – Vol. 110. – no. 4. – Р. 429–438.

9. Wei S.T. Localization phenomena in Mistuned Assemblies with Cyclic Symmetry Part II: Forced
Vibration // Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design. – 1988. – Vol. 110. – no. 4. – Р. 439–449.

10. Repetckii O., Tien Quyet Nguyen, Ryzhikov I. Investigation of vibration and fatigue life of mistuned bladed disks // Actual issues of mechanical engineering 2017 (AIME 2017): Proceedings of the international conference. RUSSIA AER-Advances in Engineering Research. – Tomsk, 2017. – Vol. 133. – Р. 702–707.

Repetskiy O., Ryzhikov I., Schmidt R. Investigation of impact of various types of mistuning on bladed disks vibration and fatigue life // 8^th IFToMM international conference on rotordynamics, Seoul. – 2010.

1. Repetski O., Zainchkovski K. Sensitivity analysis for life estimation of turbine blades // American Society of Mechanical Engineers (Paper). Proceedings of the 1997 ASME ASIA Congress & Exhibition. – Singapore, 1997.
2. Еловенко Д.А., Репецкий О.В. Анализ напряженного состояния полуплоскости, нагруженной постоянным давлением на ограниченных промежуточных участках с заданным периодом, методом конечных элементов на базе программного комплекса MSC.MARC // Изв. Байкал. гос. ун-та. – 2011. – № 5. – С. 171–175.
3. Репецкий О.В., Рыжиков И.Н., Нгуен Тьен Кует. Численное исследование динамики и долговечности рабочих колес турбомашин с расстройкой параметров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 51. – С. 39–51.
4. Petrov E.P., Iglin S.P. Search of the worst and best mistuning patterns for vibration amplitudes of bladed disks by the optimization methods using sensitivity coefficients // Proceedings of the 1st ASSMO UK Conference. Engineering Design Optimization (UK, 1999). – 1999. – C. 303–310.

Численное исследование динамики внутрикамерных процессов является одной из главных задач при разработке и проектировании ракетного двигателя на твёрдом топливе (РДТТ). Современный РДТТ – сложная техническая система, в которой одновременно протекает ряд взаимосвязанных нестационарных и нелинейных физико-химических процессов. Рассматриваемый РДТТ имеет свои функциональные и конструктивные особенности. Для оптимизации параметров ракетного двигателя предпринята попытка прямого численного исследования динамики его внутрикамерных процессов. Формулируется сопряжённая постановка задачи, включающая в себя: срабатывание воспламенителя; прогрев, воспламенение и последующее нестационарное и турбулентное горение заряда твёрдого топлива; нестационарное ударно-волновое и вихревое гомогенно-гетерогенное течение воздуха и продуктов сгорания в камере сгорания, газоходах и сопловых блоках; разгерметизацию камеры сгорания. Каждая из подзадач рассматривается во взаимосвязи и разрешается одновременно – на одном шаге по времени. Для решения поставленной задачи разработаны физико-математическая модель, комплекс прикладных программ на ЭВМ и произведено их тестирование.

Ключевые слова: ракетный двигатель на твёрдом топливе, внутрикамерные процессы, горение, газовая динамика, постановка вычислительного эксперимента.

Егоров Михаил Юрьевич (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры «Высшая математика» ФПММ, ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсо­мольский пр., д. 29, e-mail: egorov-m-j@yandex.ru).

Егоров Дмитрий Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, зам. главного конструктора, АО «Научно-исследовательский институт полимерных материалов» (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16, e-mail: egorovdimitriy@mail.ru).

Егоров Сергей Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, АО «Научно-исследовательский институт полимерных материалов» (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16, e-mail: know_nothing@bk.ru).

1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.
2. Численный эксперимент в теории РДТТ / А.М. Липанов, В.П. Бобрышев, А.В. Алиев [и др.]; под ред. А.М. Липанова. – Екатеринбург: Наука, 1994. – 301 с.
3. Газовые течения в соплах энергоустановок / под ред. проф. В.Н. Емельянова. – М.: Физматлит, 2017. – 328 с.
4. Егоров М.Ю., Егоров Я.В., Егоров С.М. Исследование неустойчивости рабочего процесса в двухкамерном РДТТ // Изв. вузов. Авиационная техника. – 2007. – № 4. – С. 39–43.
5. Егоров М.Ю., Егоров С.М., Егоров Д.М. Численное исследование переходных внутрикамерных процессов при выходе на режим работы РДТТ // Изв. вузов. Авиационная техника. – 2010. – № 3. – С. 41–45.
6. Егоров М.Ю., Егоров Д.М. Численное моделирование внутрикамерных процессов в бессопловом РДТТ / под ред. Г.В. Кузнецова, В.Н. Ускова, С.К. Матвеева, В.И. Запрягаева, И.К. Жарова, Е.Е. Бульба, Б.В. Борисова, А.В. Захаревич, Е.А. Маслова // XXIII семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям (с международным участием): сб. тр. – Томск: Изд-во Нац. исслед. Том. политехн. ун-та, 2012. – С. 124–127.
7. Егоров М.Ю. Численное исследование динамики внутрикамерных процессов при срабатывании специализированного РДТТ // Изв. вузов. Авиационная техника. – 2017. – № 4. – С. 104–111.
8. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. − М.: Машиностроение, 1981. − 184 с.
9. Давыдов Ю.М., Егоров М.Ю. Численное моделирование нестационарных переходных процессов в активных и реактивных двигателях / под ред. Ю.М. Давыдова. – М.: НАПН РФ, 1999. – 272 с.
10. Рихтмайер Р.Д., Мортон Х. Разностные методы решения краевых задач. – М.: Мир, 1972. – 420 с.
11. Рахматулин Х.А. Основы газовой динамики взаимопроникающих движений сплошных сред //  ПММ. – 1956. – т. XX, № 2. – С. 184–195.
12. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. – М.: Наука, 1987. – Ч. I. – 464 с.; – Ч. II. – 360 с.
13. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. Вычислительный эксперимент. – М.: Наука, 1982. – 392 с.
14. Давыдов Ю.М. Крупных частиц метод // Математика. Большой энциклопедический словарь. – Изд-е 3-е. – М.: Российская энциклопедия, 1998/2000. – С. 303–304.
15. Егоров М.Ю. Метод Давыдова – современный метод постановки вычислительного эксперимента в ракетном твёрдотопливном двигателестроении // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 37. – С. 6–70.
16. Стахнов А.А. Linux. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 912 с.
17. Дерк Л. С и С++. Справочник. – М.: ВКК, 1997. – 592 с.
18. Programming Guide. AMD Accelerated Parallel Processing OpenCL. Advanced Micro Devices. – 2011.
19. Егоров М.Ю., Егоров С.М., Егоров Д.М. Применение графических ускорителей для повышения производительности вычислений при численном моделировании функционирования сложных технических систем // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 40. – С. 81–91.

В последние годы особую актуальность приобрел вопрос утилизации нефтяных газов. На малодебитных месторождениях целесообразно применение утилизационных микротурбинных установок с выработкой электрической энергии. Для разработки универсальной камеры сгорания такой энергоустановки требуются расчетные и экспериментальные исследования характеристик горения реальных нефтяных газов. Нефтяные газы различных месторождения имеют сугубо различный состав и теплопрозводительность, причем содержание негорючих компонентов в них может достигать 90 %. В связи с этим очень важно изучение концентрационных пределов горения реальных забалластированных нефтяных газов. В данной работе расчетным путем определены объемные доли горючего и коэффициент избытка воздуха на верхнем и нижнем концентрационных пределах горения реальных нефтяных газов. В результате исследования сделан вывод о том, что в утилизационных камерах сгорания целесообразно работать вблизи верхнего концентрационного предела при коэффициентах избытка воздуха больше трех. Однако, область устойчивого горения нефтяных газов определяется не только концентрационными пределами, но и отношением скоростей газовоздушной смеси и горения. При горении забалластированных нефтяных газов вблизи верхней концентрационной границы область устойчивого горения сильно сужается при реальных условиях подачи.

Ключевые слова: забалластированный нефтяной газ, концентрационные пределы горения, скорость газовоздушной смеси, коэффициент избытка воздуха.

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

Бачева Надежда Юрьевна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Прикладная физика», ФГБОУ ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: bnl54@yandex.ru).

1. Ахмадишин И.И., Запасов Р.А., Чернов И.А Оценка горючести попутного нефтяного газа с большим содержанием азота // Энергоресурсосбережение в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и агропромышленном комплексе: материалы регион. науч.-практ. семинара (г. Ижевск, 26 февраля – 26 апреля 2016 г.). – Ижевск: ИННОВА. – 2016. – C. 273–278.
2. Выбор геометрических, режимных и тепловых параметров высокоресурсной камеры сгорания для утилизации ПНГ / О.А. Бетинская (Зуева), Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Газовая промышленность. – 2013. – № 698. – С. 94–97.
3. 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. – C. 86–89.
4. Разработка газотурбинной установки для утилизации нефтяного газа с выработкой электрической и тепловой энергии на малодебитных месторождениях / О.А. Бетинская (Зуева), Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 1084. – C. 98–101.
5. Бетинская О.А. (Зуева). Концентрационные пределы горения попутных нефтяных газов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 37. – С. 140–153.
6. Бетинская О.А. (Зуева). Пределы устойчивого горения нефтяных газов // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 1089. – С. 64–66.
7. Померанцев В.В., Арефьев К.М., Адмедов Д.Б. Основы практической теории горения. – Л.: Энергоатомиздат. – 1986. – 312 с.
8. Сафонов С.К. Методы расчета показателей пожарной опасности газов и жидкостей; УВАУ ГА. – Ульяновск, 2005. – 42 с.
9. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 488 с.
10. Акинин Н.И., Бабайцев И.В., Гериш В.А. Влияние флегматизирующих газов на механизм реакций в зоне горения и температуру горения // Пожаровзрывобезопасность. – 2010. – Т. 19, № 12. – С. 13–15.
11. Геология и геохимия природных горючих газов: справочник / В.И. Ермаков, Л.М. Зорькин, В.А. Скоробогатов, В.И. Старосельский. – М.: Недра, 1990. – 315 с.
12. Сабденов К.О. Нахождение концентрационных пределов горения на основе анализа диффузионно-тепловой неустойчивости пламени. Смесь метан/воздух/разбавитель // Физика горения и взрыва. – 2016. – Т. 52, № 4. – С. 24–35.
13.  Процессы горения / И.М. Абдурагимов, А.С. Андросов, Л.К. Исаев, Е.В. Крылов;  ВИПТШ МВД СССР. – М., 1984. – 268 с.
14. 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.
15. Белоусов В.Н., Смирнова О.С., Смородин С.Н. Основы сжигания газа: учеб. пособие; СПбГТУРП. – СПб., 2009. – 40 с.

Повышение поверхностной прочности, износостойкости и коррозионной стойкости является важным направлением в машиностроении. Для получения материалов с нужными характеристиками постоянно разрабатываются новые методы. Их развитие ограничивают такие факторы, как стоимость обработки изделия, трудоёмкость процесса, необходимость в дополнительном оборудовании высокой сложности. Основной задачей в машиностроении является поиск наиболее экономически эффективных методов повышения характеристик обрабатываемых материалов. Рассмотрен метод повышения качества поверхности при финишной холодной обработке под названием «низкопластичное выглаживание» (англ. Low plasticity burnishing). Рассмотрен принцип работы метода, инструмент и станки для выполнения работ. Представлено качественное сравнение с другими методами финишной обработки аналогичного действия, такими как дробеструйная и обработка точением. На основании сравнения и результатов практических испытаний были получены выводы о преимуществах данного метода. Метод низкопластичного выглаживания показал превосходство по производительности над дробеструйной обработкой по результатам многоциклового воздействия на усталость сплава IN718. При сравнении чистового точения с низкопластическим выглаживанием было получено при определенных режимах выглаживания уменьшение шероховатости поверхности в 12,4 раза. Рассмотрен пример применения метода для повышения качества механических свойств вентиляторной лопатки двигателя F404, а также процесс испытаний лопаток, прошедших обработку этим методом, в сравнении с необработанными лопатками. Результаты данных испытаний показали влияние метода низкопластичного выглаживания на повышение прочности лопаток и их сопротивление повреждениям посторонними предметами.

Ключевые слова: пластическое выглаживание, упрочнение лопаток ГТД, усталостная прочность, остаточные напряжения, сопротивляемость повреждениям посторонними предметами.

Александров Илья Максимович (Пермь, Россия) – студент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: Ilyaalexa@yandex.ru).

Миляев Кирилл Евгеньевич (Пермь, Россия) – студент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: daloros@inbox.ru). 

Семенов Сергей Валерьевич (Пермь, Россия) – ассистент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sergey.semyonov@mail.ru).

1. Лукьянов А.А., Бобровский И.Н.,  СевостьяновА.С. Обзор режимов обработки металлов поверхностно-пластическим деформированием // Инновации в науке. – 2014. – С. 23–28.
2. Нихамкин М.Ш., Воронов Л.В., Семенова И.В. Концентрация напряжений в лопатках компрессора при повреждении их посторонними предметами // Изв. вузов. Авиационная техника. – 2011. – № 4. – С. 15–18.
3. Nikhamkin M.S., Voronov L.V., Semenova I.V. Effect of blade geometry and foreign object kinetic energy on blades damage.  Proceedings of the ASME Turbo Expo Сер. ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea, and Air, GT 2010. – 2010. – Р. 505–510.
4. Разработка и применение новых методов упрочнения деталей ГДТ, основанных на пластическом деформировании поверхностных слоёв (Обзор) / Ю.А. Ножницкий, А.В. Фишгойт, Р.И. Ткаченко, С.В. Теплова  // Общие вопросы двигателестроения. – 2006. – № 2. – С. 4–7.
5. Prevey P.S., Hombach D.J., Jacobs T.L. Improved Damage Tolerance in Titanium Alloy Fan Blades with Low Plasticity Burnishing // Lambda Research. – 2002.
6. Суслов А.Г., Гуров Р.В., Тишевских Е.С. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2008. – № 9. – С. 20–21.
7. Stress Concentration: Lambda Technologies Group. – 2014. URL: http://www.lambdatechs.com/ stress-concentration.html.
8. Tanuma K., Man C.S., Chen Y. Dispersion of Rayleigh waves in weakly anisotropic media with vertically inhomogeneous initial stress // international journal of engineering science. – 2015. – Р. 63–82. doi: 10.1016/j.ijengsci.2015.03.001
9. Афонин А.Н., ЛаринА.И., Макаров А.В. Гетерогенное упрочнение деталей горно-металлурги­че­ских машин поверхностным пластическим деформированием // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2015. – С. 823–827. doi: 10.17073/0368-0797-2015-11-823-827
10. Uddin M.S., Hall C., Murphy P. Surface  treatments for controlling corrosion rate of biodegradable MG and MG based alloy implants // Science and technology of advanced materials. – 2015. doi: 10.1088/1468-6996/16/5/053501
11. Toward control of subsurface strain accumulation in nanostructuring burnishing on thermostrengthened steel / V.P. Kuznetsov, I. Yu. Smolin, A.I. Dmitriev [et al.] // Surface and coatings technology. – 2016. – P. 171–178. doi: 10.1016/j.surfcoat.2015.11.045
12. Low Plasticity Burnishing: Lambda Technologies Group. – 2010. – URL: http://www.lambdatechs.com/ low-plasticity-burnishing-LPB.html.
13. Одинцов Л.Г. Финишная обработка деталей алмазным вибровыглаживанием. – М.: Машиностроение, 1981. – 160 с.
14. The Influence of Surface Enhancement by Low Plasticity Burnishing on the Corrosion Fatigue Performance of AA7075-T6. – 2014. – URL: http://www.lambdatechs.com/documents/230.pdf#search=%22LPB%22.
15. Способ упрочняющей обработки поверхностей деталей выглаживанием [Электронный ресурс] / Р.А. Сааврай, В.П. Кузнецов, А.Е. Киряков [и др.]. – URL: http://www.findpatent.ru/patent/245/2458777.html.
16.  Кузнецов В.П. Способ наноструктурирующего упрочнения поверхностного слоя прецизионных деталей выглаживанием [Электронный ресурс]. – URL: http://www.freepatent.ru/patents/2460628.
17. Gulhane U.D., Mishra S.B., Mishra P.K.  Enhancement of surface roughness of 316l Stainless steel and ti-6al-4v using low plasticity Burnishing: doe approach // Research Scholar, Department of Mechanical Engineering. Motilal Nehru National Institute of Technology, Allahabad (U.P.). – 2004.
18. Influence of ultrasonic shot peening on corrosion behavior of 7075 aluminum alloy / V. Pandey, K. Chattopadhyay, N.C.S. Srinivas [et al.] // Journal of alloys and compounds. – 2017. – Р. 826–840. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.06.310
19. Губанов В.Ф. Выглаживание: качество, технологии и инструменты. – М.: Изд-во Акад. естествознания, 2013.
20. Experimental study and finite element analysis based on equivalent load method for laser ultrasonic measurement of elastic constants / Y. Zhan, Z. Qiu, C. Liu, F. Zhang // Ultrasonics. – 2016. – P. 243–247. doi: 10.1016/j.ultras.2016.03.014
21. Tang J., Luo H.Y., Zhang Y.B. Enhancing the surface integrity and corrosion resistance of Ti-6Al-4V titanium alloy through cryogenic burnishing // international journal of advanced manufacturing technology. – 2017. – P. 2785–2793. doi: 10.1007/s00170-016-9000-y
22. Gao Y. Influence of different surface modification treatments on surface integrity and fatigue performance of TC4 titanium alloy // Jinshu xuebao. – 2016. – P. 915–922. doi:  10.11900/0412.1961.2015.00628
23. John T. Cammett, Paul S. Prevey “Fatigue strength restoration in corrosion pitted 4340 alloy
    steel via low plasticity burnishing” // Lambda Research, Cincinnati, OH. – 2013. – URL: https://www.lambdatechs.com/wp-content/uploads/228.pdf.
24. Prevéy P. The Effect of Cold Work on the Thermal Stability of Residual Compression in Surface Enhanced IN718 / Proc. 20th ASMI Conference. – 2000.
25. Dynamic Fracture in Carbon-fibre Composites: Effect of Steel and Ice Projectiles / L.A. Coles, A. Roy, L. Voronov, S. Semyonov, M. Nikhamkin, V. V. Silberschmidt // Procedia Structural Integrity. – 2016. – Vol. 2. – С. 366–372. DOI: 10.1016/j.prostr.2016.06.047., Web of Science.
26. Prevéy P. The effect of cold work on the thermal stability of residual compression in surface enhanced IN718. – Lambda Research, Cincinnati, OH. – 2000.
27. Prevéy P. Application of low plasticity burnishing to improve damage tolerance of a ti-6al-4v first stage fan blade // Proc. 20th ASMI Conference. – 2000.
28. Damage Tolerance Improvement of Ti-6-4 Fan Blades with Low Plasticity Burnishing. – 2014. – URL: http://www.lambdatechs.com/documents/231.pdf#search.
29. Improved Damage Tolerance Of Ti-6AL-4V Aero Engine Blades And Vanes Using Residual Compression By Design. – 2010. – URL: http://www.lambdatechs.com/documents/262.pdf#search=%22LPB%22.
30.  Cammett J.C., Prevéy P.S. Fatigue Strength Restoration in Corrosion Pitted 4340 Alloy Steel via Low Plasticity Burnishing (2001). – 2002. – URL: http://scholar.google.com.
31. Зиновьев Д.В., Уваров Л.Б. Повышение эффективности технологических процессов фрезерования проточной части лопаток компрессора ГТД с приложением вдоль пера растягивающей силы // Технология и оборудование механической и физико-технической обработки. – 2009. – № 4. – С. 41–46.
32. Финишная обработка термоупрочняемой высокохромистой стали однопроходным алмазным выглаживанием на токарно-фрезерном центре инструментом с узлом динамической стабилизации / В.П. Кузнецов, А.В. Макаров, Р.А. Саврай [и др.] // Вестник научно-технического развития. – 2011.

Разработаны и численно апробированы математическая модель (ММ) обратной термогазодинамической задачи (ОТГЗ) и соответствующая программа на ЭВМ для экспериментально-расчетной оценки КПД турбины и показателей эффективности камеры сгорания при их работе в системе газогенератора (ГГ) ГТД с измерением в процессе испытаний газогенератора в сечении за турбиной полей полных давлений и температур торможения газа. Применение разработанных математической модели обратной термогазодинамической задачи и программы на ЭВМ в сочетании с использованием ранее разработанных математической модели и программы на ЭВМ для осреднения параметров неравномерных газовых потоков представляет собой технологию, которая может быть использована в практике доводки опытных газогенераторов современных газотурбинных двигателей.

Ключевые слова: ГТД, турбина, камера сгорания, обратная термогазодинамическая задача, математическая модель, ЭВМ.

Кофман Вячеслав Моисеевич (Уфа, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского государственного авиационного технического университета (450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, е-mail: stan@ufanet.ru).

1. Венедиктов В.Д., Деев А.И., Иванов М.Я. Определение параметров турбины при стендовых испытаниях газогенератора ГТД / под ред. А.И. Ланшина // Авиационные двигатели и силовые установки: тр. ЦИАМ. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. – № 1343. – С. 113–124.

2. Кофман В.М. Методика и программа на ЭВМ для экспериментально-расчетной оценки показателей эффективности камеры сгорания и турбины по результатам испытаний газогенератора ГТД с измерением параметров неравномерного газового потока в сечении за турбиной // Авиадвигатели XXI века: тез. докл. IV Междунар. науч.-техн. конф. ЦИАМ. – 2015. – С. 69–71.

3. Свид. РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2015662006. Экспериментально-расчетное определение показателей эффективности камеры сгорания и охлаждаемой турбины по результатам испытаний газогенератора газотурбинного двигателя с измерением параметров неравномерного газового потока в сечении за турбиной / Кофман В.М. Заявл. 28.09.2015; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 13.11.2015.

4. Свид. РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2013661093. Осреднение параметров неравномерных воздушных и газовых потоков при обработке результатов испытаний газотурбинных двигателей и их узлов / Кофман В.М. Заявл. 03.10.2013; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 28.11.2013.

5. Кофман В.М. Методология и опыт экспериментально-расчетного определения показателей газодинамической эффективности узлов ГТД по параметрам неравномерных воздушных и газовых потоков: моногр. – Уфа: Изд-воУфим. гос. авиац. техн. ун-та, 2013. – 400 с.

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

7. Дружинин Л.Н.,  Швец Л.И., Малинина Н.С. Метод и подпрограмма расчета термодинамических параметров воздуха и продуктов сгорания углеводородных топлив // Руководящий технический материал авиационной техники. РТМ 1677–83. Двигатели авиационные и газотурбинные. – М., 1983. – 68 с.

8. Вукалович М.П. Таблица термодинамических свойств воды и водяного пара. – Л.: Энергия, 1965. – 400 с.

9. Литвинов Ю.А., Боровик В.О. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 288 с.

10. Копелев С.З. Проектирование проточной части турбин авиационных двигателей. – М.: Машиностроение, 1984. – 224 с.

11. Венедиктов В.Д. Газодинамика охлаждаемых турбин. – М.: Машиностроение, 1990. – 240 с.

12. Свид. РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2015617375. Прямая термогазодинамическая задача для расчета высотно-скоростных и дроссельных характеристик одновального ТРД и газогенератора ГТД / Кофман В.М. Заявл. 21.05.2015; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 08.07.2015.