Представлены результаты экспериментального исследования баллистического повреждения широко используемого в авиастроении слоистого углепластика на основе углеродной ткани и эпоксидного связующего. Методика исследования состоит в динамическом нагружении исследуемой пластины-образца при высокоскоростном столкновении со снарядом-ударником и определении полей динамических деформаций на поверхности пластины, а также в анализе внешних и внутренних повреждений образца. Исследовались деформации и повреждения, вызванные ударами двух типов снарядов: твердый (сталь) и фрагментируемый (лед) со скоростями до 500 м/с. Исследование проводилось на специальной установке на базе пневматической пушки и двух высокоскоростных видеокамер. Для получения полей динамических деформаций образцов использовался метод корреляции цифровых изображений. Для исследования повреждения внутри образцов использовалась трехмерная рентгеновская компьютерная томография.

В результате проведенного исследования получены количественные экспериментальные данные о закономерностях баллистического деформирования и повреждения углепластика. Твердые ударники создают локализованное повреждение пластин вплоть до сквозного пробивания, тогда как удар фрагментируемым снарядом того же размера даже при существенно большей кинетической энергии не приводит к сквозному повреждению. В случае удара льдом может возникать обширное скрытое повреждение в виде расслоения ламината, которое при последующей эксплуатации детали может привести к ее поломке. Для обоих типов ударников и при различных уровнях их кинетической энергии поле динамических деформаций на тыльной поверхности пластины имеет две характерные зоны: круглая зона растягивающих деформаций в центре и кольцевая область сжимающих деформаций вокруг нее.

Полученные количественные экспериментальные данные о закономерностях повреждения, пространственном распределении и изменении во времени динамических деформаций могут быть использованы для разработки и проверки математических моделей баллистического повреждения слоистых углепластиков.

Ключевые слова: баллистическое повреждение, композиты армированные волокном, рентгеновская томография, динамическая деформация, метод корреляции цифрового изображения

Воронов Леонид Васильевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: leonid-v-voronov@yandex.ru).

Лоуренс Коулз (Лафборо, Великобритания) – аспирант, Вольфсоновская инженерная школа механики и производства, университет Лафборо (Великобритания, графство Лестершир, г. Лафборо, Эшби Роад, LE11 3TU, +44 1509 227504, e-mail: L.A.Coles@lboro.ac.uk)

Нихамкин Михаил Шмерович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заместитель заведующего кафедрой «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: nikhamkin@mail.ru).

Зильбершмидт Вадим Владимирович (Лафборо, Великобритания) – PhD, профессор механики материалов, Вольфсоновская инженерная школа механики и производства, университет Лафборо (Великобритания, графство Лестершир, г. Лафборо, Эшби Роад, LE11 3TU, +44 1509 227504, e-mail: V.Silberschmidt@lboro.ac.uk).

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

Болотов Борис Павлович (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: vyrd@inbox.ru).

1. Келли А. Инженерный триумф углеволокон // Композиты и наноструктуры. – 2009. – № 1. –
   С. 38–49.
2. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 // Изв. Самар. науч. центра Рос. акад. наук. – 2012. – Т. 14, № 4(2). – С. 686–693.
3. Стреляев Д.В., Умушкин Б.П., Никонов В.В. Перспективные композиционные материалы
   в конструкциях авиационной и космической техники. – М.: Изд-во МГТУ ГА, 2012. – 73 с.
4. Каблов Е.Н. Авиационное материаловедение: итоги и перспективы // Вестн. Рос. акад. наук. – 2002. – Т. 72, № 1. – С. 3–12.
5. Технологии и задачи механики композиционных материалов для создания лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / А.Н. Аношкин, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов, А.А. Третьяков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2014. – № 4. – С. 5–44.
6. Friedrich L.A., Preston Jr, J.L. Impact Resistance of Fiber Composite Blades Used in Aircraft Turbine Engines. – May 1973, NASA CR–134502, PWA-4727. – URL: http://ntrs.nasa.gov/ (аccessed 5 August, 2014).
7. Materials, Manufacturing and Test Development of a Composite Fan Blade Leading Edge Subcomponent for Improved Impact Resistance / S.G. Miller, K.M. Handschuh, M.J. Sinnott, L.W. Kohlman,
   G.D. Roberts, R.E. Martin, C.R. Ruggeri, J.M. Pereira // NASA/TM. – 2015. – No. 2015-218340. – 20 p.
8. Nikhamkin M., Semenova I., Voronov L. Foreign object damage and fatigue strength loss in compressor blades // Proceedings of ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea and Air GT2008, Berlin. – 2008. – № GT2008-514931.
9. Semenova I., Voronov L., Nikhamkin M. Effect of Blade Geometry and Foreign Object Kinetic Energy on Blades Damage // Proceedings of ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air.GT2008. – Glasgow, UK. – 2010, June 14–18. – № GT2010-22425.
10. Нихамкин М.Ш., Семенова И.В. Концентрация напряжений в лопатках компрессора при повреждении их посторонними предметами // Изв. выс. учеб. завед. Авиационная техника. – 2011. – № 4. – С. 15–18.
11. Моделирование повреждения посторонними предметами полых лопаток вентилятора ГТД / М.Ш. Нихамкин, И.В. Семенова, О.Л. Любчик, И.Л. Гладкий // Изв. Самар. науч. центра Рос. акад. наук. – 2011. – Т. 13, № 1–2. – С. 326–329.
12. Azzam A., Li W. The low-velocity impact damage resistance of the composite structures – a review // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2015. – Vol. 40. – P. 127–145.
13. Abrate S. Impact on Composite Structures. – Cambridge University Press, 2005. – 304 p.
14. Abrate S., Castanié B., Rajapakse Y. Dynamic Failure of Composite and Sandwich Structures. – Springer Science & Business Media, 2012. – 643 р.
15. ASTM D7136 / D7136M. Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event // ASTM International, West Conshohocken, PA. – 2015.
16. Crupi V., Epasto G., Guglielmino E. Computed Tomography analysis of damage in composites subjected to impact loading // Fracture and Structural Integrity. – 2011. – No. 17. – p. 32–41.
17. Ларин А.А., Резниченко В.И. Применение рентгеновской томографии для контроля агрегатов летательных аппаратов из композиционных материалов // Труды МАИ. – 2012. – № 52. – С. 1–11.
18. Characterization of the Damage Mechanism of Composites against Low Velocity Ballistic Impact Using Computed Tomography (CT) Techniques / E. Yılmaz, M.G. Gökçen, A. Demirural, T. Baykara // Res. Dev.Material Sci. – 2017. – No. 1(5). RDMS.000522. – P. 1–5.
19. Varas D., Lopez-Puente J., Zaera R. Experimental and numerical study of high velocity impacts on carbon/epoxy laminates // DYMAT-2009. – 2009. – P. 1799–1805.
20. Lee J., Soutis C. Prediction of Impact-Induced Fiber Damage in Circular Composite Plates // Appl. Compos. Mater. – 2005. – No. 12. – Р. 109–131. – URL: https://doi.org/10.1007/s10443-004-7767-8
21. Pearson M.R., Eaton M.J., Featherston C.A., Holford K.M. Pullin R. Impact Damage Detection and Assessment in Composite Panels using Macro Fibre Composites Transducers // Journal of Physics: Conference Series. – 2011. – № 305(012049).
22. Analysis of ice impact process at high velocity / J. Pernas-Sánchez, J.A. Artero-Guerrero, D. Varas,  J. López-Puente // Experimental Mechanics. – 2015. – No. 55. – P. 1669–1679.
23. Kim H., Welch D.A., Kedward K.T. Experimental investigation of high velocity ice impacts on woven carbon/epoxy composite panels // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. – 2003. – No. 34. – P. 25–41.
24. Appleby-Thomas G.J., Hazell P.J., Dahini G. On the response of two commercially-important CFRP structures to multiple ice impacts // Composite Structures. – 2011. – No. 93. – P. 2619–2627.
25. Nunes L.M., Paciornik S., d'Almeida J.R.M. Evaluation of the damaged area of glass-fiber-reinforced epoxy-matrix composite materials submitted to ballistic impacts // Composites Science and Technology. – 2004. – No. 64. – P. 945–954.
26. Sevkat E. Experimental and numerical approaches for estimating ballistic limit velocities of woven composite beams // International Journal of Impact Engineering. – 2012. – No. 45. – P. 16–27.
27. Ballistic impact performance of composite targets / N.S. Shaktivesh, Ch.V. Nair, S. Kumar, N.K. Naik  // Materials & Design. – 2013. – No. 51. – P. 833–846.
28. Ballistic impact behavior of hybrid composites / K.S. Pandya, J.R. Pothnis, G. Ravikumar, N.K. Naik // Materials & Design. – 2013. – No. 44. – P. 128–135.
29. Quasi-static penetration and ballistic properties of kenaf–aramid hybrid composites / R. Yahaya, S.M. Sapuan, M. Jawaid, Z. Leman, E.S. Zainudin // Materials & Design. – 2014. – No. 63. – P. 775–782.
30. The effect of shear strength on the ballistic response of laminated composite plates / K. Karthikeyan, B.P. Russell, N.A. Fleck, H.N.G. Wadley, V.S. Deshpande // European Journal of Mechanics - A/Solids. – 2013. – No. 42. – P. 35–53.
31. Experimental finding of dynamic deformation fields in metal and composite plates under impact / M. Nikhamkin, L. Voronov, I. Gladkiy, B.P. Bolotov // PNRPU Mechanics Bulletin. – 2015. – № 2. – P. 103–115.
32. Nikhamkin M., Voronov L., Gladkiy I. Experimental investigations of high-speed impact damage of carbon fibre for turbojet engine elements // Structures of composite materials. – 2015. – No. 4(140). – P 74–80.

Достоверное определение теплового состояния компрессора высокого давления авиационного двигателя позволяет с более высокой точностью определять напряженно-деформированное состояние как ротора, так и статора компрессора.

В рамках данной работы исследовалось влияние граничных условий теплообмена на расчетное тепловое состояние заднего корпуса осевого компрессора авиационного двигателя. Оценивалось влияние коэффициента теплоотдачи в зоне радиальных зазоров между лопатками ротора и корпусом, величины термической проводимости в контактах и учет теплообмена излучением внутри корпуса на тепловое состояние деталей корпуса при моделировании в программном комплексе ANSYS Mechanical.

Расчеты заднего корпуса проводились в осесимметричной постановке. Неосесимметричные элементы, такие как детали системы автоматического управления радиальными зазорами, учитывались как осесимметричные. В программном комплексе ANSYS проведены следующие расчеты: без учета теплообмена излучением внутри корпуса
и с учетом излучения, с двумя значениями теплового сопротивления в контактах между деталями, с увеличенными
и уменьшенными на 10 % значениями коэффициента теплоотдачи со стороны проточной части компрессора.

Результаты расчетов показали необходимость обязательного моделирования теплообмена излучением внутри заднего корпуса компрессора двигателя.

Ключевые слова: тепловое состояние корпуса компрессора, коэффициент теплоотдачи, теплообмен излучением, система автоматического управления радиальными зазорами, ANSYS.

Госсман Наталья Александровна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Прикладная математика и информатика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: ngossman@mail.ru).

Русаков Сергей Владимирович (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Прикладная математика и информатика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, e-mail: rusakov@psu.ru).

1. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
2. Марценюк Е.В., Зеленый Ю.А., Климик Р.Р. Идентификация теплового состояния корпуса турбины авиационного двигателя по экспериментальным данным // Авиационно-космическая техника и технология. – 2016. – № 7(134). – С. 54–61.
3. Шиплюк А.Н. Методы оптимизация в задачах аэрогазодинамики. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. – 2014. – 107 с.
4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: учебник для вузов. – изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.
5. Решение задач теплопроводности методом конечных элементов: учеб. пособие / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин, О.А. Антонов. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2014. – 80 с.
6. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжов Л.H, Теплообмен излучением: справочник. – M.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.
7. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. – М.: Энергия, 1971. – 216 с.
8. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателях / В.И. Локай, М.Н. Бодунов, В.В. Жуйков, А.В. Щукин. – 2-е изд., перераб. и доп.  – М.: Машиностроение, 1993. – 288 с.
9. Швец И.Т., Дыбан Е.П. Воздушное охлаждение деталей газовых турбин. – Киев: Наукова думка, 1974. – 487 с.
10. Экспериментальное исследование теплового состояния корпусов газотурбинных двигателей / А.А. Григорьев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, Н.А. Саженков, А.Л. Полянин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 37. – С. 86–98.
11. Акуленко В.С., Иноземцев А.А., Соловьев Б.А. Авиационный газотурбинный двигатель
    ПС-90А: учеб. пособие. – Л., 1990.
12. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир, 1975.
13. Теплообмен излучением в ANSYS Mechanical [Электронный ресурс]. – URL: cae-club.ru/sites/default/files/teploobmen_izlucheniem_0.pdf.
14. Резник С.В., Просунцов П.В., Сапронов Д.В. Исследование теплового и механического контакта керамической лопатки и металлического диска в рабочем колесе газовой турбины // Теплофизические основы энергетических технологий: сб. ст. V Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Томск
    15–17 октября 2014 г. – C. 325–336.
15. Госсман Н.А. Расчет влияния радиального зазора на граничные условия теплообмена к корпусу КВД авиационного двигателя // Неравновесные процессы в сплошных средах: материалы международного симпозиума. – Пермь, 2017. – С. 137–139.

Исследование динамических характеристик конструкций авиационного двигателя и деталей фюзеляжа самолета является необходимым этапом для последующей оценки их акустической, усталостной, вибродинамической прочности на этапе проектирования и обусловлено авиационными правилами. Цель работы состоит в разработке и верификации методики определения частот и форм (мод) собственных колебаний звукопоглощающих конструкций, выполненных из композиционного материала, авиационного двигателя и мотогондолы. В связи с этим ставятся и решаются следующие задачи: анализируется современное состояние исследуемой проблемы, строится и обосновывается численная модель звукопоглощающей конструкции, осуществляется ее верификация по результатам экспериментальных данных, апробируется методика путем решения задачи свободных колебаний звукопоглощающей панели авиационного двигателя ПС-90А/А2. Для одной из звукопоглощающей конструкции авиационного двигателя ПС-90А/А2, а именно панели корпуса вентилятора, разработана численная модель в пакете инженерного анализа ANSYS. Модель учитывает отверстия перфорации, анизотропные и демпфирующие свойства композиционного материала, из которого она изготовлена, и позволяет определять частоты и формы собственных колебаний конструкции методом конечных элементов. Проведена верификация численной модели путем модального анализа натурной конструкции. Данные для частот и форм (мод) колебаний конструкции получены методом лазерной виброметрии и идентификацией параметров численной модели по экспериментальным данным. С использованием модели решена задача свободных колебаний и получен спектр собственных частот и форм колебаний в заданном диапазоне частот для звукопоглощающей панели корпуса вентилятора. Сформулирована методика расчетов динамических характеристик подобных конструкций, выполненных из композиционных материалов. На ее основе, без проведения дорогостоящих натурных испытаний, предлагается анализировать отклик на гармоническую нагрузку с нахождением опасных собственных частот и форм колебаний, а также уровней возникающих вибронапряжений, что практически востребовано для последующей оценки запасов динамической прочности конструкции.

Ключевые слова: звукопоглощающие конструкции, композиционный материал, численная модель, модальный анализ, идентификация параметров математической модели, лазерная виброметрия.

Ефимик Виктор Александрович (Пермь, Россия) – заместитель начальника отдела технологий композиционных материалов АО «Пермский завод «Машиностроитель» (АО «ПЗ «Маш») (614014, г. Пермь, ул. Новозвягинская, д. 57, e-mail: v-efimik@pzmash.perm.ru).

Чекалкин Андрей Алексеевич (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, декан факультета повышения квалификации преподавателей ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: chekalkin@pstu.ru).

Головкин Андрей Юрьевич (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ya.golovkin.andrey@ yandex.ru).

1. Long-term durability of glass-fiber-reinforced composites under operation in pulp and reactant pipelines / A.A. Chekalkin, A.V. Babushkin, A.G. Kotov, S.E. Shakleina // Mechanics of Composite Materials. – 2003. – Vol. 39. – No. 3. – P. 273–282.
2. Макарова Е.Ю., Соколкин Ю.В., Чекалкин А.А. Структурно-феноменологические модели прогнозирования упругих свойств высокопористых композитов // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер.: Физико-математические науки. – 2010. – Т. 21, № 5. – С. 276–279.
3. Поляков В.A. Акустическая проводимость анизотропной оболочки, погруженной
   в жидкость. Параметрический анализ частотных характеристик // Механика композиционных материалов. – 2012. – Т. 48, № 5. – С. 807–824.
4.  Fatigue damage modeling of composite structures: the ONERA Viewpoint / M. Kaminski, F. Laurin, J.-F. Maire, C. Rakotoarisoa, E. Hémon // Aerospace Lab. – 2015. – Iss. 09. – 12 p. Doi: 10.12762/2015.AL09-06
5.  A multiaxial fatigue damage model for fibre reinforced polymer composites / C.R. Kennedy,
   Conchúr M. Ó Brádaigh, Sean B. Leen // Composite Structures. – Vol. 106. – P. 201–210.
6. Sevenois R.D.B., Paepegem W.V. Fatigue damage modeling techniques for textile composites:
   Review and comparison with unidirectional composite modeling techniques // Applied Mechanics Reviews. – 2015. – Vol. 67. – Р. 2–12. Doi: 10.1115/1.4029691
7. Straumit I., Lomov S.V., Wevers M. Quantification of the internal structure and automatic generation of voxel models of textile composites from X-ray computed tomography data // Com­posites Part A: Applied Science and Manufacturing. – 2015. – Vol. 69. – P. 150–158. DOI: 10.1016/j.compositesa.2014.11.016
8. Hartwig Pörtner. Multi-axial Fatigue Models for Composite Lightweight Structures. – Göteborg, Sweden: Department of Applied Mechanics Division of Material and Computational Mechanics Chalmers
   University Of Technology, 2015. – 97 p.
9. Quaresimin M., Carraro P.A. Damage initiation and evolution in glass/epoxy tubes subjected to combined tension-torsion fatigue loading // International Journal of Fatigue. – 2014. – Vol.63. – P. 25–35.
10. Modal analysis of additive manufactured carbon fiber reinforced polymer composite framework: Experiment and modeling / N.V. Dryginin, V.A. Krasnoveikin, A.V. Filippov, S.Yu. Tarasov, V.E. Rubtsov // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1783. – P. 1–4. Doi: 10.1063/1.4966339
11. Fereidoon A., Rafiee R., Maleki Moghadam R. A modal analysis of carbon-nanotube-reinforced polymer by using a multiscale finite-element method // Mechanics of Composite Materials. – 2013. – Vol. 49, No. 3. – P. 325–332.
12. Babushkin A.V., Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A. Fatigue resistance of structurally inhomogeneous powdered materials in a complex stress-strain state // Mechanics of Composite Materials. – 2014. – Vol. 50. – No. 1. – P. 1–8.
13. Efimik V.А., Chekalkin A.A. Analysis of the dynamic behavior of sound-absorbing structures by the method of final elements and a technique of assessment of the efficiency of noise absorption // Mechanics of Composite Materials. – 2015. – Vol. 51. – No. 1. – P. 137–158.
14. Statistical finite element analysis of the buckling behavior of honeycomb structures / D. Asprone, F. Auricchio, C. Menna, S. Morganti, A. Prota, A. Reali // Composite Structures. – 2013. – Vol. 105. – P. 240–255.
15. Giglio M., Manes A., Gilioli A. Investigations on sandwich core properties through an experimental–numerical approach // Composites Part B: Engineering. – 2012. – Vol. 43. – No. 2. – P. 361–374.
16. Testing and modeling of Nomex™ honeycomb sandwich Panels with bolt insert / R. Roy, K.H. Nguyen, Y.B. Park, J.H. Kweon, J.H. Choi // Composites Part B: Engineering. – 2014. – Vol. 56. –
    P. 762–769.
17. Seemann R., Krause D. Numerical modelling of nomex honeycomb cores for detailed analyses of sandwich panel joints // Proc. of the 11^th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI), 5^th European Conference on Computational Mechanics (ECCM V), 6^th European Conference on Computational Fluid Dynamics (ECFD VI). Barcelona, Spain, July 26, 2014. – 12p.
18. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Оценка механических свойств сотового заполнителя с использованием метода конечных элементов // Вестн. рыб. гос. авиац. технол. акад. им. П.А. Соловьева. – 2015. – Т. 32, № 1. – С. 129–135.
19. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Собственные частоты трехслойной панели с легким заполнителем // Вестн. иркут. гос. техн. ун-та. – 2014. – Т. 92, № 9. – С. 45–52.
20. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Аналитический и конечно-элементный расчет прямоугольных трехслойных панелей на поперечный изгиб // Вестн. иркут. гос. техн. ун-та. – 2014. – Т. 93, № 10. – С. 53–59.
21. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Аналитическое и численное исследование прочностных свойств трехслойной панели с легким заполнителем // Вестн. иркут. гос. техн. ун-та. – 2014. – Т. 91, № 8. – С. 35–41.
22. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Оценка повреждаемости трехслойной панели с сотовым заполнителем при ударном воздействии // Вестн. рыб. гос. авиац. технол. акад. им. П.А. Соловьева. – 2014. – Т. 30, № 3. – С. 27–31.
23. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Верификация прочностных конечно-элементных моделей многослойных звукопоглощающих конструкций // Проблемы и перспективы развития двигателестроения:
    сб. тр. конф. – Самара, 2016. – С. 147–148.
24.  Efficient vibro-acoustic characterisation of lightweight structures: a combined numerical-experimental approach / S. Jonckheere, M. Vivolo, B. Pluymers, D. Vandepitte, W. Desmet // Proceedings of ISNVH7. – Graz, Austria, 2012.
25. Validation of a finite element model by experiments of a dedicated test set-up for boundary excitation of trim assemblies /  C. Van der Kelen, M. Vivolo, B. Van Genechten, B. Pluymers, W. Desmet, A. Mal­koun, B. Bergen, T. Keppens // Proc. of the ISMA2012, Leuven, Belgium, September 17–19, 2012. –
    P. 4041–4050.
26. Study of the vibro-acoustic behaviour of composite sandwich structures by means of a novel test setup / M. Vivolo, B. Pluymers,  B. Van Genechten, D. Vandepitte, W. Desmet // Proceedings of ISMA2012, Leuven, Belgium, 2012 September 17–19. – Leuven, 2012.
27. Vibro-acoustic study of lightweight components based on a new experimental setup / M. Vivolo, B. Pluymers, D. Vandepitte, W. Desmet // Proceedings of ICSV18, Rio de Janeiro, Brasil, 2011 July 10–14. – Rio de Janeiro, 2011.
28. Углепластики, стеклопластики, конструкционные свойства, кинетика отверждения, реакционная способность матриц, дифференциальная сканирующая калориметрия, термомеханический анализ, время гелеобразования: отчет ВИАМ / А.Е. Раскутин, Н.Г. Файзрахманов, Л.А. Михайлова, О.Н. Хляпова, О.А. Комарова, В.М. Алексашин, Н.В. Антюфеева, Ю.Б. Савельева, Б.Е. Гдалин, Н.Е. Дериглазова. – М.: ВИАМ, 2004. – 55 с.
29. Чекалкин А.А., Котов А.Г. Динамика и устойчивость композитных конструкций / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – 66 с.
30. Modeling of Material Damping Properties in ANSYS / C. Cai, H. Zheng, M.S. Khan, K.C. Hung. – URL: http://cae-club.ru/files/modelirovaniedempfiruyushchihsvoystvmaterialovvANSYS.pdf (accessed at: 26 May 2016).
31. Experimental-theoretical research of mechanical properties of perforated composite sandwich panels / A.N. Anoshkin, V.Yu. Zuiko, A.V. Tchugaynova, E.N. Shustova // Solid State Phenomena. – 2016. – Vol. 243. – P. 1–10.
32. Repair of damage in aircraft composite sound-absorbing panels / A.N. Anoshkin, V.Yu. Zuiko, M.A. Tashkinov, V.V. Silberschmidt  // Composite Structures. – 2015. – Vol. 120. – P. 153–166.
33. Аношкин А.Н., Ташкинов А.А. Прогнозирование несущей способности композитных фланцев корпусных деталей авиадвигателей / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998. – С. 101.
34. Скворцов Ю.В., Глушков С.В., Хромов А.И. Моделирование композитных элементов конструкций и анализ их разрушения в CAE-системах MSC.Partran и ANSYS: электронное учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (Нац. исслед. ун-т). – Электрон. текстовые и граф. дан.
    (2,3 Мбайта). – Самара, 2012. – 1 CD-ROM.
35. Hanselka H., Hoffmann U. Damping Characteristics of Fibre Reinforced Polymers // Technische Mechanik. – 1999. – Bd. 10. – P. 91–101.
36. Semenov S., Nikhamkin M., Sazhenkov N., Semenova I., Mekhonoshin G.Simulation of rotor system vibrations using experimentally verified super elements // Proc. of the International Mechanical Engineering Congress and Exposition. IMECE 2016, Vol. 9. Mechanics of Solids, Structures and Fluids; NDE, Diagnosis, and Prognosis. Phoenix, Arizona, USA, November 11-17, 2017. – V009T12A016. – 8 p. [IMECE2016-66950].
37. Malekjafarian A, Ashory M. R., Khatibi M. M. Identification of inertia properties from the results of output-only modal analysis // Archive of Applied Mechanics. – 2013. – Vol. 83. – P. 923–937.
38. Бернс В.А., Жуков Е.П., Маринин Д.А. Идентификация диссипативных свойств конструкции по результатам экспериментального модального анализа // Вестн. Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана (МГТУ). Сер. Машиностроение. – 2016. – №4. – С. 4–23. doi: 10.18698/0236-3941-2016-4
39. Experimental evaluation of the efficiency of gas turbine engine parts damping with dry friction dampers using laser vibrometer / A. Balakirev, B. Bolotov, A. Golovkin, M. Nikhamkin, N. Sazhenkov, L. Voronov, I. Konev // Proc. of the 29^th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences. ICAS 2014, St. Petersburg, Russia, September 7–12. – St. Petersburg, 2014. – 7 p.
40. Методика экспериментального модального анализа лопаток и рабочих колес газотурбинных двигателей / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, А.Б. Сенкевич, А.Ю. Головкин, Б.П. Болотов // Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 11. – С. 2–6.
41. Собственные частоты и формы колебаний полой лопатки вентилятора ГТД / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, И.Л. Гладкий, А.Ю. Головкин, Б.П. Болотов // Авиационная промышленность. – 2010. – № 3. – С. 2–6.

Представлены результаты работ по исследованию метода контроля системы охлаждения лопаток турбин ГТД, основанного на измерении поля скоростей за отверстиями перфорации.

Отработка указанного метода выполнена в составе исследовательского стенда с использованием лазерного фазового доплеровского анемометра на трех лопатках в АО «ОДК-Авиадвигатель»: лопатка № 1: с производственным браком (отверстия перфорации частично перекрыты при нанесении ТЗП), без эксплуатации; лопатки № 2, 3: после эксплуатации с разной степенью перекрытия отверстий перфорации (вследствие нанесенного ТЗП при производстве,
а также налипшего срабатываемого покрытия из компрессора).

По результатам отработки метода в составе стенда: 1) показана работоспособность метода контроля системы охлаждения лопаток турбин ГТД, основанного на лазерной интерферометрии; 2) экспериментально продемонстрированы основные особенности распределения воздушных потоков на выходе из отверстий перфорации, связанные с частичным и полным перекрытием отверстий перфорации: нулевые значения скоростей на выходе из отверстий перфорации при полном перекрытии; повышенные значения скоростей на выходе из отверстий при частичном перекрытии; скорости на выходе из отверстий перфорации лопаток № 1, 2 и 3 отличаются в пределах 5–30 %.

Для верификации экспериментальных данных проведено численное моделирование лопатки без перекрытия отверстий перфорации (идеальный случай) и с перекрытием (имитация дефекта системы охлаждения по визуальному осмотру лопатки № 2) решением системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса методом конечных объемов с неявным алгоритмом интегрирования в коммерческом пакете ANSYS CFX 17.2. Анализ результатов показал, что полученные экспериментальные параметры близки к расчетным.

Ключевые слова: исследовательский стенд, газовая турбина, испытания, аэродинамика, отверстия перфорации, производственный дефект, теплозащитное покрытие, рабочая лопатка, лазерный доплеровский анемометр, трехмерное численное моделирование, контроль качества изготовления.

Самохвалов Николай Юрьевич (Пермь, Россия) – начальник бригады аэродинамического проектирования отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: samohvalov@avid.ru).

Леванова Мария Дмитриевна (Пермь, Россия) – инженер-конструктор отдела опытно-конструкторских работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: levanova-md@avid.ru).

Попов Денис Андреевич (Пермь, Россия) – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), инженер-конструктор-расчетчик отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель», (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: popov-da@avid.ru).

1. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.

2. Современные системы охлаждения сопловых лопаток высоконагруженных газовых турбин / С.И. Сендюрев, А.С. Тихонов, В.Т. Хайрулин, Н.Ю. Самохвалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 42.

3. Методы и средства измерения и контроля изделий в машиностроении: учеб. пособие / В.П. Самохвалов, А.Н. Кирилин, В.М. Вершигоров, А.В. Харитонов. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. – 80 с.

4. Выбор и способы изготовления заготовок для деталей машиностроения: учебник для студентов машиностроительных специальностей / Е.П. Круглов, Э.Р. Галимов, А.Г. Аблясова, Н.Я. Галимова, С.Ю. Юрасов, М.М. Ганиев, А.Г. Схиртладзе, Е.А. Рябов. – Казань, 2015.

5. Гареев А.М. Основы тхнологии ремонта летательных аппаратов и авиационных дви­гателей [Электронный ресурс]: электронный курс лекций // Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т. им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). – Электрон. текстовые и граф. Дан. (1,6 Мбайт). – Самара, 2012. –
1 эл. опт. диск (CD-ROM).

6. Вайнберг И.А., Вайберг Э.И., Цыганов С.Г. ООО «Промышленная интроскопия»: о месте томографической диагностики в повышении качества турбинных лопаток // Двигатель. – 2011. – № 6(78).

7. Вайнберг И.А., Вайнберг Э.И. Компьютерные томографы для неразрушающего контроля и количественной диагностики изделий аэрокосмической промышленности // Двигатель. – 2008. – № 2.

8. Баженов Б.Н., Чумаков А.Г., Мельник С.И. Метод тепловой дефектоскопии лопаток турбин. – Харьков: Изд-во Харьк. авиац. ин-та, 2007.

9. Оптические методы исследования потоков / Ю.Н. Дубнищев, В.А. Арбузов, П.П. Белоусов, П.Я. Белоусов. – Новосибирск: Сиб. ун-т изд-во, 2003. – 418 с.

10. Ринкевичюс Б.С. Современные оптические методы исследования потоков: кол. моногр. – М.: Оверлей, 2011. – 360 с.

11. Ринкевичюс Б.С. Лазерная доплеровская анемометрия: моногр. – М.: Русайнс, 2017. – 160 с.

12. Саженков А.Н., Самохвалов Н.Ю., Соловьев М.Н. Экспериментальный стенд для исследования аэродинамических характеристик лопаток газовых турбин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 41. – С. 41–58.

13. Бойко В. М., Пивоваров А. А., Поплавский С. В. Измерение скорости газа в высокоградиентном потоке по скорости трассирующих частиц // Физика горения и взрыва. – 2013. – Т. 49. – № 5.

14. ANSYS Theory Guide. ANSYS Inc., 2017.

15. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Наука, 1972. – 721 с.

Статья посвящена исследованиям влияния впрыска воды в камеру сгорания на эмиссию вредных и коррозионно-активных веществ и на пределы горения при сжигании серосодержащих сильнозабалластированных нефтяных газов.
С использованием моделей химической кинетики определено процентное содержание горючего на верхнем и нижнем пределах при горении топливных композиций воздух+(природный газ+вода) и воздух+(нефтяной газ+вода) с разным содержанием впрыскиваемой воды. Получены условные химические формулы топливных композиций, с помощью которых определены коэффициенты избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения. С помощью программы термодинамических расчетов «Астра 4» получены температуры горения на верхнем и нижнем пределах. Приведены зависимости относительных концентраций вредных и коррозионно-активных веществ от содержания впрыскиваемой воды.

Результаты исследований показали, что впрыск воды в камеру сгорания газотурбинной установки при сжигании природного газа приводит к снижению содержания NO_X и CO в продуктах сгорания. Использование впрыска воды в газотурбинную установку для утилизации серосодержащих забалластированных нефтяных газов, приводит к уменьшению NO_X, SO_X и одновременному увеличению содержания паров H₂SO₄ в продуктах сгорания и как следствие к снижению ресурса работы энергоустановки.

Ключевые слова: природный газ, нефтяной газ, впрыск воды, пределы горения, коэффициент избытка воздуха, относительная концентрация.

Шилова Алена Алексеевна (Пермь, Россия) – студентка ФГБОУ ВО ПНИПУ (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» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: bnl54@yandex.ru).

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

Потанин Денис Валерьевич (Пермь, Россия) – студент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: potanin900@mail.ru).

1. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.
2. Экологически чистые газопаровые энергоустановки / Ю.В. Полежаев, А.А. Иванов, А.Н. Ермаков, Р.Р. Григорьянц // Энергетика Татарстана. – 2009. – № 3. – C. 11–20.
3. Касымов М.К., Савченко М.С., Резниченко А.В. Модель перспективной высокотемпературной ГТУ с низкой эмиссией вредных выбросов // Научное обозрение. Технические науки. – 2014. – № 1. – С. 183–184.
4. Ведешкин Г.К., Свердлов Е.Д. Организация низкоэмиссионного сжигания газа в газотурбинных установках // Теплоэнергетика. – 2005. – № 11. – C. 10–13.
5. Булгаков С.В., Катин В.Д. Повышение экологической эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в котельных и на транспорте. – Хабаровск: ТОГУ, 2015. – 147 с.
6.  Расчет образования CO и NO_x в камерах сгорания ГТД: электрон. учеб. пособие / Матвеев С.Г., Лукачев С.В., Орлов М.Ю., Чечет И.В.,  Красовская Ю.В. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та им. С.П. Королева, 2012. – 41 c.
7. Ермаков А.Н., Иванов А.А., Шляхов Р.А. О глубоком подавлении выбросов NO_x и СО в ГТУ с впрыском воды или пара // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2010. – № 3. – C. 119–128.
8. Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years // Proc. ASME Turbo Expo 2002. June 3–6, 2002. Amsterdam, 2002.
9. Cheng D.Y. CNL Development to reduce NO_X and greenhouse gas // 17 Symp. On Industrial Application of Gas-turbine (IAGT). Banff. Alberta. Canada. October. 2007.
10. Шилова А.А., Бачева Н.Ю. Определение коэффициентов избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения забалластированных нефтяных газов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 53. – С. 77–85.
11. Программный комплекс Астра 4. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. – М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991. – 50 с.
12. Зуева О.А., Бульбович Р.В., Н.Ю. Бачева. Расчет выбросов загрязняющих и коррозионно-активных веществ при сжигании серосодержащего попутного нефтяного газа в микрогазотурбинных энергетических агрегатах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2012. – № 32. – C. 81–95.
13. ГОСТ 29328–92. Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 10 с.
14. Бетинская О.А. Организация рабочего процесса в универсальной камере сгорания газотурбинной установки для утилизации попутного нефтяного газа: дис. ... канд. техн. наук. – Пермь, 2017. – 146 с.
15. 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. – № 48. –
    С. 78–88.

Впервые прямым численным моделированием получен эффект «биения» (интермодуляции) первого рода (нелинейное наложение друг на друга колебаний газа с малой разностью частот) в камере сгорания ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) специального назначения.

Впервые определена оценка влияния акустической неустойчивости внутрикамерного процесса ракетного двигателя специального назначения с учетом пространственно-временной локализации динамической нагрузки на вибродинамическую прочность заряда ТТ при его температурно-временной вязкоупругой зависимости модуля упругости (ядра релаксации Максвелла) и реологии. Разработанный математический аппарат, созданный на его базе комплекс прикладных программ, разработанная методика расчета, проведенные методические исследования дают возможность существенно повысить надежность, улучшить энергомассовые, прочностные, эксплуатационные и другие характеристики РДТТ.

Ключевые слова: ракетный двигатель твердого топлива, акустическая неустойчивость, математическое моделирование, вычислительный эксперимент, вязкоупругое поведение, динамическая прочность, торцевое горение, камера сгорания, метод конечных элементов, определяющие соотношения.

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).

Мормуль Роман Викторович (Пермь, Россия) – начальник патентного бюро ПАО «Научно-производственное объединение „Искра“» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28), аспирант кафедры «Высшая математика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: rmormul@ yandex.ru).

For the first time, a intermodulation effect of the first kind (nonlinear superposition of gas oscillations with a small frequency difference) in the combustion chamber of a SPRM for a special purpose was obtained by direct numerical simulation.

The estimation of the influence of the acoustic instability of the intracameric process of a special-purpose rocket engine, taking into account the spatiotemporal localization of the dynamic load, on the vibrodynamic strength of the charge of the TT for its temperature-time viscoelastic dependence of the elastic modulus (Maxwell's relaxation kernel) and rheology is determined for the first time. The developed mathematical apparatus, the complex of applied programs created on its basis, the developed method of calculation, the conducted methodical investigations make it possible to significantly improve reliability, improve the energy mass, strength, operational and other characteristics of the SPRM.

Keywords: rocket engine of solid fuel, acoustic instability, mathematical modeling, computational experiment, viscoelastic behavior, dynamic strength, end combustion, combustion chamber, finite element method, determining relations.

Описывается методика, разработанная на основе метода последовательных приближений для решения задачи компоновки блоков БРЭО в автоматизированном режиме. Последовательные приближения заключаются в использовании дискретных моделей компоновки разных размерностей (1D, 2D, 3D).

Дискретные представления разной размерности позволяют показать связь с типовыми задачами комбинаторной оптимизации, например с задачами о рюкзаке или упаковке в полуограниченную полосу. Тогда для их решения подходят широко известные алгоритмы, например, ветвей и границ и FFDH соответственно. В свою очередь, это позволит решать задачу с достаточной точностью за конечное время. Отсечения происходят при переходе с одного этапа на другой.

На основе методики разработан алгоритм, работоспособность которого подтверждена решением тестового примера. Важно отметить, что при переходах между этапами человек может корректировать отсечения и исходные данные задачи.

Ключевые слова: компоновка, блоки электронного оборудования, методика, оптимизация, автоматизация, проектирование летательных аппаратов.

Клягин Виктор Анатольевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры 101, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: kliagin@mail.ru).

Петров Иван Алексеевич (Москва, Россия) – аспирант кафедры 101, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4).

Серебрянский Сергей Алексеевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры 101, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4).

Лаушин Дмитрий Андреевич (Москва, Россия) – аспирант кафедры 101, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4).

1. Кербер, Л. Л. Компоновка оборудования на самолетах. – М.: Машиностроение, 1976. – 304 с.
2. Стоян, Ю.Г., Кулиш Е.Н. Автоматизация проектирования компоновки оборудования ЛА. – М.: Машиностроение, 1984. – 192 с.
3. Гаврилов В.Н. Автоматизированная компоновка приборных отсеков летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1988. – 136 с.
4. Мальчевский В.В. Матрично-топологический метод синтеза схемы и компоновки самолета. – М.: Изд-во МАИ, 2011 – 356 с.
5. Пащенко О.Б. Компоновка оборудования маневренного самолета на базе матрично-тополо­ги­че­ского метода: дис. … канд. техн. наук. – М., 1991.
6. Компоновка самолетов / А.Б. Аведьян [и др.]; под ред. М.Ю. Куприкова. – М.: Изд-во МАИ, 2012 – 294 с.
7. Ньи Н.Х., Маркин Л.В., Соседко А.А. Применение рецепторных геометрических моделей в задачах автоматизированной компоновки авиационной техники // Труды МАИ. – 2014. – № 72.
8. Ситу Лин, Ньи Н.Х., Маркин Л.В. Рецепторные геометрические модели в задачах автоматизированной компоновки технического отсека легкого самолета // Труды МАИ. – 2011. – № 47.
9. Свободная энциклопедия «Википедия». Алгоритм Дейкстры [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Дейкстры.
10. Клягин В.А., Петров И.А., Шкурин М.В. Анализ размещения блоков бортового радиоэлектронного оборудования на самолетах // Труды МАИ. – 2017. – № 95.
11. Клягин В.А., Петров И.А. Дискретная модель компоновки БРЭО для ранних этапов проектирования ЛА // Полет. – 2017. – № 9.
12. Клягин В.А., Петров И.А. Оптимизация методики автоматизированной компоновки блоков БРЭО в 1D-постановке за счет отсечения по предельной длине межотсечных коммуникаций // Гагаринские чтения. XLIV междунар. молод. науч. конф.: тез докл. Т. 1. – М.: Изд-во МАИ, 2018. – 393 с.
13. Картак В.М. Задача упаковки прямоугольников: точный алгоритм на базе матричного представления // Вестник УГАТУ. – 2007. – T. 9, № 4(22). – C. 104–110.
14. Тюхтина А.А. Методы дискретной оптимизации: учеб.-метод. пособие. – Н. Новгород: Изд-во Нижегород. гос. ун-та, 2014. – 62 с.
15. Martello S., Vigo D. Exact solution of two-dimensional finite bin packing problem // Managment
    Science. – 1997. – Vol. 35. – P. 64–68.

В настоящее время установлено, что оптимизация клокинг-положения лопаточных венцов является эффективным средством управления нестационарным взаимодействием венцов в многоступенчатой турбомашине и может быть использована как при доводке, так и на стадии проектирования компрессоров.

В данной работе на основе сквозного расчета создана 3D нестационарная математическая модель двухступенчатого высоконагруженного компрессора HPC2, имеющего проектную степень повышения полного давления 3.7. Для реализации клокинг-эффекта роторов и статоров компрессор HPC2 имеет следующие особенности: число лопаток
в статорных венцах одинаково и равно 68, а число лопаток во 2-м рабочем колесе равно 56, что в 2 раза больше, чем
в 1-м. Статорный венец НА2 может поворачиваться по окружности, а венец РК2 может поворачиваться относительно РК1. Для максимально подробного численного описания взаимодействия венцов построена расчетная сетка, позволяющая качественно разрешить профили скоростей в следах за лопатками. Расчеты проведены для 6 взаимных окружных положений статорных и роторных лопаточных венцов для оборотов N_пр = 0,88. Исследовалось влияние клокинга на амплитуду и средние значения пульсаций КПД, расхода, степени повышения давления и момента на лопатках.

Ключевые слова: компрессор, клокинг-эффект, статор, ротор, CFD, КПД, ротор-статор-взаимодействие.

Милешин Виктор Иванович (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, начальник отделения ФГУП ЦИАМ им. П.И. Баранова (111116, г. Москва, Ул. Авиамоторная, д. 2; е-mail: mileshin@ciam.ru).

Дружинин Ярослав Михайлович (Москва, Россия) – инженер отделения ФГУП ЦИАМ им. П.И. Баранова (111116, г. Москва, Ул. Авиамоторная, д. 2; е-mail: druzhinin.yar@yandex.ru).

1. Savin N.M., Saren V.E. Effects of stator clocking in system ofrows stator-rotor-stator of the subsonic axial compressor // Unsteady aerodynamics, aeroacoustics and aeroelasticity of turbomachines. Eds. K.C. Hall, R. Kielb, J.P. Thomas. – Dordrecht, the Netherlands: Springer, 2006. Р. 581–601.
2. Savin N.M., Saren V.E. Gasdynamic effects of tangential bowing of stator vanes in a subsonic stage of axial compresso // Turbomachines aeroelasticity aeroacoustics unsteady aerodynamics. – 2006. – Р. 201–214.
3. Barankiewicz W., Hathaway M. Effects of Stator Indexing on Performance in a Low Speed Multistage Axial Compressor // Proceedings of ASME TURBO EXPO-1997, 1997, 97-GT-496.
4. Hsu S.T., Wo A.M. Reduction of Unsteady Blade Loading by Beneficial Use of Vortical and Potential Disturbances in an Axial Compressor with Rotor Clocking // Proceedings of ASME TURBO EXPO-1997, 1997, 97-GT-86.
5. Analysis of Rotor-Rotor and Stator-Stator Interferences in Multi-StageTurbomachines / L. He, T. Chen, R.G. Wells, Y.S. Li, W. Ning // Proceedings of ASME TURBO EXPO- 2002, 2002, GT-2002-30355.
6. Key N., Lawless P., Fleeter S. An Experimental Study of Vane Clocking Effects on Embedded Compressor Stage Performance // Proceedings of ASME TURBO EXPO-2008, 2008, GT2008-51087.
7. Key N., Lawless P., Fleeter S. An Investigation of the Flow Physics of Vane Clocking Using
   Unsteady Flow Measurements // Proceedings of ASME TURBO EXPO-2008, 2008, GT2008-51091.
8. Hydrodynamic Interaction of Axial Turbomachine Cascades / V.E. Saren, N.M. Savin, S.A. Smirnov, V.G. Krupa, V.A. Yudin // Journal of Engineering Mathematics. – 2006. – Vol. 55, No. 1–4. – P. 9–39.
9. Kato D., Imanari K. Effects of Airfoil Clocking on Aero-Performance and Unsteady Blade Loading in a High-Speed Axial Compressor // Proceedings of the International Gas Turbine Congress IGTS2003,
   Paper TS-058. – Tokyo, Japan, 2003.
10. Numerical and experimental analysis of radial tip clearance influence on rotor and stator clocking
    effect by example of model high loaded two stage compressor / V.I. Mileshin, N.M. Savin, P.G. Kozhemyako, Ya.M. Druzhinin // Proceedings of ASME TURBO EXPO-2014, 2014, GT2014-26345.
11. Experimental and numerical study of two first highly-loaded stages of compressors as a part of HPC and separate test unit / V.I. Mileshin, P.G. Kozhemyako, I.K. Orekhov, V.A. Fateev // Proceedings of ICAS Congress, Paper ICAS 2012-474. – Brisbane, Australia, 2012.
12. Mileshin V.I., Brailko I.A., Savin N.M., Kozhemyako P.G. Numerical and Experimental Analysis of Rotor and Stator Clocking Effect by Example of Model High Loaded Two Stage Compressor on π*_C = 3.7 / V.I. Mileshin, I.A. Brailko, N.M. Savin, P.G. Kozhemyako // Proceedings of ISABE conference – 2013, paper# ISABE-2013-1131.
13. Hirsch Ch. Non-Deterministic Methodologies for Uncertainty quantification in turbomachinery CFD, Numeca international, Brussels. Pannel session // Proceedings of ASME TURBO EXPO. – Copenhagen, 2012.
14. Hirsch Ch. Numerical Computation of Internal and External Flows. Vol. 2. – John Wiley & Sons, 1990.
15. Yang Z., Shih T.H. A k-ε model for turbulence and transitional boundary layer // Near-Wall Turbulent Flows, R.M.C. So., C.G. Speziale and B.E. Launder(Editors), Elsevier-Science Publishers B. V. – 1993. – P. 165–175.
16. Jameson A. Time dependent calculations using multigrid, with applications to unsteady flows past airfoils and wings // AIAA-91-1596, 1991.

Рассматривается проблема создания герметичного турбонасосного агрегата (ТНА) в составе ЖРД (жидкостного ракетного двигателя) или ПВРД (прямоточного воздушно-реактивного двигателя) летательного аппарата (ЛА) специального назначения и представлены способы ее решения. Такой ЛА перед применением может длительное время находиться в режиме ожидания, поэтому герметичность важна как при незапущенном двигателе, так и при его работе.
В связи с этим проведено исследование влияния различных факторов на герметичность ТНА двигателя летательного аппарата (ДЛА) и разработаны критерии, обеспечивающие надежную герметичность. Учитывая влияние на герметичность ТНА множества разных факторов, таких как точность геометрии, давление, температура, время выдержки при прессовании и вулканизации манжет, воздействие на манжеты разного давления при выходе агрегата на рабочие режимы и остаточного дисбаланса ротора турбины, которые не поддаются полному учету при расчетах, для их исследования применены экспериментальные методы. В результате выполненных исследований установлено, что для обеспечения надежной герметичности ТНА теплового ДЛА оптимальное значение контактного давления уплотнительных манжет находится в диапазоне К_опт = 1,1…1,4 кгс/см². Контроль уплотняющей способности манжет следует проводить методом измерения контактного давления уплотняющих кромок манжет. При этом контактную кромку следует формировать режущим инструментом на станке. Изготовление контактной кромки в пресс-форме неприемлемо из-за необеспечения требуемого контактного давления и качества геометрии контактной кромки манжеты. Конструирование ТНА
с учетом разработанных критериев обеспечило 100 % герметичности ТНА, устранило переборку и повторные испытания производимых агрегатов и повысило надежность ДЛА с этими агрегатами.

Ключевые слова: герметичность, надежность, манжета армированная, контактное давление, измерение, турбонасосный агрегат, топливная система.

Кривошеев Игорь Александрович (Уфа, Россия) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры АД ФГБОУ ВО «УГАТУ» (450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 12; e-mail: krivosh777@ mail.ru).

Ивашин Александр Федорович (Оренбург, Россия) – главный специалист АО ВПК «НПО машиностроения» – филиал Конструкторское бюро «Орион» (460005, г. Оренбург, ул. Шевченко, д. 26).

Осипов Евгений Владимирович (Оренбург, Россия) – кандидат технических наук, ведущий инженер-конструктор АО ВПК «НПО машиностроения» – филиал конструкторское бюро «Орион» (460005, г. Оренбург, ул. Шевченко, д. 26; e-mail: evgeny.osipov@mail.ru).

Чебаков Александр Владимирович (Реутов, Россия) – начальник отдела АО ВПК «НПО машиностроения» (143966, г. Реутов, Московская область, ул. Гагарина, д. 33).

1. Каблов E.H. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № 1(34). – С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33

2. Башта Т.М. Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств. – М.: Оборонгиз, 1961. – 475 с.

3. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т. Элементы гидропривода: справочник. – Киев: Техника, 1969. – 319 с.

4. Бухина М.Ф. Техническая физика эластомеров. – М.: Химия, 1984. – 224 с.

5. Контактные уплотнения вращающихся валов / Г.А. Голубев, Г.М. Кукин, Г.Е. Лазарев, А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 1976. – 264 с.

6. Макаров Г.В. Уплотнительные устройства. – Л.: Машиностроение, 1973. – 232 с.

7. Айинбиндер С.Б., Тюнина Э.Л., Цируле К.И. Свойства полимеров в различных напряженных состояниях. – М.: Химия, 1981. – 232 с.

8. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. – М.: Химия, 1972. – 240 с.

9. Особенности рецептур резин на основе этиленпропиленовых каучуков и их применение в изделиях специального назначения / Е.В. Алифанов, А.М. Чайкун, М.А. Бенедиктова, И.С. Наумов // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № 2(35). – С. 51–55. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-51-55

10. Резины с пониженной горючестью / И.С. Наумов, А.П. Петрова, С.Л. Барботько, О.А. Елисеев  // Все материалы: энцикл. справочник. – 2016. – № 4. – С. 27–33.

11. Нудельман З.Н. Совмещение фторкаучуков с другими полимерами // Каучук и резина. – 2006. – № 4. – С. 27–37.

12. Белоусов А.И., Фалалеев С.В.,  Зрелов В.А.Опыт создания уплотнений быстровращающихся валов для авиационных двигателей // Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования: тр. 10-й междунар. науч.-техн. конф. – 2002. – Т. 1. – С. 33–39.

13. Осипов Е.В. Методика расчета массы балансировочного пояса ротора турбины // Итоги диссертационных исследований: материалы III Всерос. конкурса молодых ученых. Т. 1. – М.: Изд-во РАН, 2011. – С. 149–159.

14. Ивашин А.Ф., Осипов Е.В. Оптимизация применения балансировочного оборудования на примере станка ВМ-010 // Наука и технологии: материалы XXXIV Всерос. конф., посвященной 90-летию со дня рождения академика В.П. Макеева. Т. 4. – М.: Изд-во РАН, 2014. – С. 152–159.

15. Ивашин А.Ф., Кривошеев И.А., Осипов Е.В. Оптимизация выбора и использования балансировочного оборудования при изготовлении роторов современных энергетических машин // Вестн. Воронеж. гос. техн. ун-та. – 2014. – Т. 10, № 5.1.

16. Гафт Я.З. Сравнительные экономические показатели основных типов уплотнений роторов насосов // Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования: тр. 11-й междунар. науч.-техн. конф. – 2005. – Т. 1. – С. 38–45.

17. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер, В.В. Гордеев, Б.А. Фурманов, Б.В. Кармугин. – М.: Машиностроение, 1986. – 464 с.