Современный ракетный двигатель на твердом топливе – сложная техническая система, в которой одновременно протекает ряд взаимосвязанных нестационарных и нелинейных физико-химических процессов. Приводятся результаты численных расчетов динамики внутрикамерных процессов при срабатывании ракетного двигателя особой компоновочной схемы, полученные с использованием разработанной ранее физико-математической модели и созданного на ее основе пакета прикладных программ. При срабатывании воспламенительного устройства в камере сгорания наблюдается кратковременный локальный интенсивный всплеск давления. Далее по времени работы в камере сгорания, газоходах и сопловых блоках отслеживается затухающий волновой процесс с постепенным подъемом уровня давления за счет также постепенного прогрева и зажигания поверхности горения заряда твердого топлива. При достижении уровня давления, соответствующего некоторому критическому значению, вскрываются заглушки сопловых блоков. Давление в этот момент в камере сгорания резко падает. За счет интенсивного зажигания поверхности горения заряда твердого топлива давление в камере сгорания резко возрастает и достигает уровня рабочего значения. На этом этапе в боковых газоходах генерируется высокочастотный колебательный процесс. В целом в расчетах четко отслеживается сложный переходный волновой, асимметричный по пространству и переменный по времени характер течения в камере сгорания, газоходах и сопловом блоке. Для оптимизации параметров ракетного двигателя в работе рассматриваются три варианта его компоновочной схемы. В исходном варианте наблюдается значительная задержка зажигания поверхности горения заряда твердого топлива и, как следствие, затянутый по времени выход на расчетный режим работы.
В двух оптимизированных вариантах задержка зажигания существенно уменьшается.

Ключевые слова: ракетный двигатель на твердом топливе, внутрикамерные процессы, горение, газовая динамика, результаты расчетов.

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 Научно-исследовательского института 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 Научно-исследовательского института полимерных материалов (614113, г. Пермь, ул. Чистопольская, д. 16, e-mail: know_nothing@bk.ru).

Савочкина Анна Александровна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Высшая математика» ФПММ» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: aidas_76@mail.ru).

1. Исследование ракетных двигателей на твердом топливе / под ред. М. Саммерфилда. – М.: ИЛ, 1963. – 440 с.
2. Ерохин Б.Т., Липанов А.М. Нестационарные и квазистационарные режимы работы РДТТ. – М.: Машиностроение, 1977. – 200 с.
3. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.
4.  Гидродинамические источники акустических колебаний в камерах сгорания / В.Ф. Ахмадеев, Г.Н. Гусева, Л.Н. Козлов [и др.] / ЦНИИНТИ КПК. – М., 1990. – 44 с.
5.  Численный эксперимент в теории РДТТ / А.М. Липанов, В.П. Бобрышев, А.В. Алиев [и др.]; под ред. А.М. Липанова. – Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. – 301 с.
6. Внутренняя баллистика РДТТ / А.В. Алиев [и др.]; под ред. А.М. Липанова и Ю.М. Милехина; РАРАН. – М.: Машиностроение, 2007. – 504 с.
7. Твердотопливные регулируемые двигательные установки / Ю.С. Соломонов [и др.]; под ред. А.М. Липанова, Ю.С. Соломонова; РАРАН. – М.: Машиностроение, 2011. – 416 с.
8. Yamamoto M., Oguchi H. Gas-particle mixture in a spinning solid rocket motor // ISAS Report. – 1983. – No. 607. – P. 1–15.
9. High performance solid rocket motor submerged nozzle/combustion cavity flowfield assessment / J.A. Freeman, J.S. Chan, J.E. Murph, K.E. Xiques // NASA Report. – 1988. – No. CR-179307. – 57 р.
10. Eulerian multi-fluid models for the simulation of dynamics and coalescence of particles in solid propellant combustion / F. Doisneau, F. Laurent, A. Murrone, J. Dupays, M. Massot // Journal of Computational Physics. – 2013. – Vol. 234. – P. 230–262.
11. Егоров М.Ю., Егоров Я.В., Егоров С.М. Исследование неустойчивости рабочего процесса в двухкамерном РДТТ // Известия вузов. Авиационная техника. – 2007. – № 4. – С. 39–43.
12. Егоров М.Ю., Егоров С.М., Егоров Д.М. Численное исследование переходных внутрикамерных процессов при выходе на режим работы РДТТ // Известия вузов. Авиационная техника. – 2010. – № 3. – С. 41–45.
13. Егоров М.Ю., Егоров Д.М. Численное моделирование внутрикамерных процессов в бессопловом РДТТ // XXIII семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям (с междунар. уч.): сб. тр. / под ред. Г.В. Кузнецова, В.Н. Ускова, С.К. Матвеева, В.И. Запрягаева, И.К. Жаровой, Е.Е. Бульбы, Б.В. Борисова, А.В. Захаревича, Е.А. Маслова; Нац. исслед. Том. политехн. ун-т. – 2012. – С. 124–127.
14. Егоров М.Ю. Численное исследование динамики внутрикамерных процессов при срабатывании специализированного РДТТ // Известия вузов. Авиационная техника. – 2017. – № 4. – С. 104–111.
15. Егоров М.Ю., Егоров Д.М., Егоров С.М. Численное исследование динамики внутрикамерных процессов ракетного двигателя на твердом топливе особой компоновочной схемы. Ч. 1. Постановка вычислительного эксперимента // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 53. – С. 63–76.

Отсутствие нормативной базы данных по назначению управляемых параметров режима обработки сложнопрофильных поверхностей, которыми являются профиля проточной части компрессорных лопаток газотурбинного двигателя, не позволяет обоснованно назначать сочетание параметров режима поперечного строчного фрезерования при формообразовании профиля в процессе изготовления на многокоординатных станках с ЧПУ, которое бы обеспечивало требуемую точность профиля пера лопатки. На основании анализа геометрических связей в зоне контакта фрезы со сферической рабочей поверхностью и криволинейным профилем проточной части лопатки установлены функциональные зависимости для расчета нормальной составляющей силы фрезерования и ее проекции на ось Y, а также плеча приложения этой силы относительно оси вращения лопатки, необходимые для расчета суммарной деформации лопатки от прогиба и скручивания, для каждой точки профиля поперечного сечения лопатки. Анализ полученных функциональных значений показал, что координаты плеч, соответствующие точкам геометрической модели поперечного сечения лопатки, и координаты плеч, соответствующие точкам прикосновения проекции нормальной составляющей силы фрезерования, различны и зависят от двух факторов: направления обхода контура строчки по сравнению с направлением вращения лопатки относительно оси Z; расположения фрезеруемой точки профиля (знак координаты X) на спинке или корыте лопатки. Описана методология, и получены аналитические выражения для расчета и назначения нормативного сочетания управляемых параметров режима метода формообразования, обеспечивающего требуемую точность профиля пера лопатки, при разработке управляющей программы автоматизированного формообразования профиля пера лопатки на станке с ЧПУ.

Ключевые слова: профиль пера лопатки, точность профиля проточной части, многокоординатное формообразование профиля лопатки, параметры режима поперечного строчного фрезерования.

Свирщёв Валентин Иванович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: svirshchev­_vi@pstu.ru).

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

Мережников Владислав Владимирович (Пермь, Россия) – магистр кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: merejnikov@yandex.ru).

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

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

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

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

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

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

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

8. Безъязычный В.Ф., Крыхов В.Н., Полетаев В.А. Автоматизация технологии изготовления газотурбинных авиационных двигателей. – М.: Машиностроение, 2005. – 566 с.

9. Елисеев Ю.С. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей: учеб. пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 2003. – 511 с.

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

11. Ицкович Г.М., Винокуров А.И., Минин Л.С. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа, 1970. – 544 с.

12. Свирщёв В.И., Тарасов С.В., Мережников В.В. Нормативные геометрические параметры сечений проточной части компрессорных лопаток газотурбинного двигателя, необходимые для прогнозирования и технологического обеспечения показателей качества // Вестник Пермского национального
исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 49. –
C. 103–117.

13. Гуревич Я.Л., Горохов М.В., Захаров В.И. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: справ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1968. – 240 с.

14. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под. ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – 5-е изд., исправ. – М.: Машиностроение, 2003. – Т. 2. – 944 с.

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

Рассмотрены особенности рабочего процесса вихрей газотурбинных силовых установок, а также проблемы, порождаемые данным явлением. Произведен анализ проблем техногенного вихреобразования под воздухозаборниками газотурбинной силовой установки. Показан алгоритм математического расчета вихрей под воздухозаборниками газотурбинных двигателей с выводом результатов. Математическое моделирование было произведено методом дискретных вихрей. На основании полученных результатов математически доказана тенденция уменьшения их вихревой активности с переходом от интенсивного вихря к вихрям размытой интенсивности при малых значениях высоты воздухозаборника над подстилающей поверхностью. Представлена методика экспериментального исследования вихрей с использованием методов гидрогазоаналогии. Исследование было проведено на экспериментальной установке по исследованию вихревых течений, образующихся под влиянием силы Кориолиса. Результаты экспериментального исследования верифицировались с помощью математического расчета. На основании полученных результатов были определены вихревые характеристики исследуемых моделей воздухозаборников. По полученным характеристикам были определены новые особенности рабочего процесса вихрей газотурбинных силовых установок. Произведен поиск возможного практического применения полученным результатам, и предложены рекомендации по эксплуатации силовых установок воздушных судов на аэродроме с учетом выявленных особенностей.

Ключевые слова: вихри газотурбинных силовых установок, математическое моделирование, экспериментальное исследование, сила Кориолиса.

Киренчев Антон Геннадьевич (Иркутск, Россия) – старший преподаватель кафедры «Летательные аппараты и двигатели», Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации (664009, г. Иркутск, ул. Советская, д. 139, e-mail: antonkirenchev25@mail.r).

Даниленко Николай Владимирович (Иркутск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Летательные аппараты и двигатели», Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации (664009, г. Иркутск, ул. Советская, д. 139, e-mail:  danko_irk@mail.ru).

1. Теория вихрей перед воздухозаборниками самолетов при работе газотурбинных двигателей на аэродроме: монография / Н.В. Даниленко, П.М. Кривель, С.В. Пахомов, А.М. Сафарбаков, М.М. Федотов / ИрГТУ. – 2-е изд., доп. – Иркутск, 2011. – 348 с.

2. Численное моделирование течения на входе в сверхзвуковой воздухозаборник внешнего сжатия при энергоподводе в набегающий сверхзвуковой поток / С.Ю. Пирогов, А.С. Юрьев, В.В. Типаев, А.С. Махров // Вестник Московского авиационного института. – 2009. – Т. 16, № 3. – C. 154–159.

3. Салтыков А.С., Федотов М.М. Экспериментальные исследования процесса вихреобразования под входным устройством самолета с использованием вихревых характеристик воздухозаборника // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2009. – № 3(39). – С. 72–76.

4. Исследования МАИ в области отрывных и струйных течений вблизи элементов ЛА и их полных компоновок / Л.Г. Артамонова, А.Н. Радциг, Ю.А. Рыжов, Н.В. Семенчиков, Е.Л. Тархов, Г.Ф. Чернов, О.В. Яковлевский // Вестник Московского авиационного института. – 2005. – Т. 12, № 2. – C. 31–48.

5. Управление взаимодействием пространственных отрывно-вихревых структур с несущими элементами самолета / С.Б. Свирщевский, Л.Г. Артамонова, А.Н. Радциг, Н.В. Семенчиков // Вестник Московского авиационного института. – 2002. – Т. 9, № 1. – C. 3–24.

6. Zhang X., Showman A.P. Atmospheric circulation of brown dwarfs: jets, vortices, and time variabi­lity // The Astrophysical J. Lett. – 2014. – Vol. 788, no. 1. – P. L6.

7. The online tornado FAQ. – URL: http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/ (accessed 1 November 2018).

8. Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. – Новосибирск: Наука, 2008. – 80 с.

9. Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты / С.П. Баутин, И.Ю. Крутова, А.Г. Обухов, К.В. Баутин. – Новосибирск: Наука, 2013. – 216 с.

10. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование разрушительных атмосферных вихрей. – Новосибирск: Наука, 2012. – 152 с.

11. Даниленко Н.В. Прецессия изолированного циклонического вихря в поле вращения Земли // Вестник Иркут. гос. техн. ун-та. – 2008. – № 2(34). – C. 20–23.

12. Маленев А.И. Математическая модель на базе метода дискретных вихрей // Аспирант. – 2016. – № 3(19). – C. 55–57.

13. Самолысов А.В., Масевич А.В., Вальес Н.Г. Расчет вихревого обтекания неподвижных и колеблющихся цилиндрических тел методом дискретных вихрей // Вестник научно-технического развития. – 2014. – № 6(82). – C. 31–37.

14. Даниленко Н.В., Киренчев А.Г. Конвертация вихря при изменении высоты расположения воздухозаборника над подстилающей поверхностью [Электронный ресурс] // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык: междунар. информ.-аналит. журн. / Иркут. филиал МГТУ ГА. – Иркутск, 2017. – № 2. – URL: http://ce.if-mstuca.ru/index.php/2017-2 (accessed 1 November 2018).

15. Aircraft engine spirals & swirls. – URL: https://aerosavvy.com/aircraft-engine-spirals/ (accessed 1 November 2018).

Обосновывается актуальность создания сопловой установки для проведения огневых стендовых испытаний зарядов твердого топлива, применяемых для нефте- и газодобывающей промышленности. Для разработки такой установки сформулированы цели и задачи, а также решен ряд вопросов, связанных с особенностью организации и моделирования рабочего процесса при испытании. Разработаны принципиальная схема, система измерения и датчики. Приведены массово-габаритные характеристики испытываемых зарядов твердого топлива. Кратко рассмотрен процесс проведения испытаний на установке. Даны результаты испытаний, проведенных в течение двух лет на опытном образце сопловой установки; рассмотрен вариант модернизации установки.

В результате произведенных работ получена уникальная сопловая установка, на которой можно проводить испытания зарядов твердого топлива с максимальными размерами изделий: диаметром до 100 мм, длиной до 2,4 м и массой до 20 кг.

Сопловую установку после модернизации можно применять для проведения приемо-сдаточных испытаний и сертификации газогенераторов, предназначенных для нефтегазовой отрасли, а также при проведении НИОКР по темам горения зарядов твердого топлива под водой.

Ключевые слова: заряд твердого топлива, огневые стендовые испытания, внутрикамерные процессы, сопловая установка высокого давления.

Ваганов Константин Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-косми­че­ская техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: k.a.vaganov@mail.ru).

Бульбович Роман Васильевич (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: dekan_akf@pstu.ru).

1. Падерин М.Г., Падерина Н.Г. Заряд для газодинамического разрыва пласта ЗГРП 01-1 с электронным блоком измерения характеристик режима работы заряда // Каротажник. – 2006. – № 6. – С. 69–77.
2. Способ обработки продуктивного пласта и устройство для его осуществления по технологии ПГДА-М: пат. 2592865 Российская Федерация; Е21В43/263 / Ваганов К.А., Семенов С.А., Каляев С.Н. Заявл. 23.01.2015; опубл. 27.07.2016.
3. Гаврилов Д.И. Применение ПГДА-М с целью увеличения нефтеотдачи // Наука, образование, общество: тенденции и перспективы развития: сб. материалов Х Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 т. – 2018. – С. 50–53.
4. Гайворонский И.Н., Ликутов А.Р., Меркулов А.А. Комплекс оборудования и технологий газодинамического разрыва пласта для повышения эффективности разработки месторождений // Нефтяное хозяйство. – 2012. – № 8. – С. 122–125.
5. Применение пороховых генераторов давления для удаления и добычи метана из угольных пластов / К.А. Ваганов, А.А. Ярешко, В.В. Шитиков, Н.М. Пелых // Газовая промышленность. – М.: Газойлпресс, 2013. – № 7(693) . – С. 56–57.
6. Каляев С.Н., Семенов С.А., Маковеев О.П. Пороховые генераторы давления // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2011. – № 4. – С. 9–11.
7. Повышение притока нефти пульсирующими зарядами: состояние и перспективы / К.А. Ваганов, А.А. Ярешко, В.В. Шитиков, Н.М. Пелых // Нефтесервис. – 2014. – № 1(25). – С. 42–44.
8.  Пороховые генераторы давления в нефтедобывающей промышленности / А.С. Жарков, В.В. Кодолов, М.Г. Потапов, А.В. Курбатов, А.В. Черкасов // Каротажник. – 2006. – № 5(146). – С. 27–37.
9. Ваганов К.А., Переверзев Д.В. Продукция компании «Уралтехнотранс» – для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин // Бурение и нефть. – 2017. – № 1. – С. 36–37.
10. Волков В.Т., Ягодников Д.А. Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твердом топливе. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та  им. Н.Э. Баумана, 2007. – 296 с.
11. Барсуков В.Д., Минькова Н.П., Миньков С.Л. Экспериментальная установка для стендовой отработки газогенераторов, используемых при разрыве нефтеносных пластов // Известия вузов. Нефть и газ. – 1990. – № 12. – С. 49–33.
12. Руденко В.Л., Замаруев В.М., Фалалеев В.И. Расчет длительности горения пороховых зарядов в сопловых установках высокого давления // Химическая физика и мезоскопия. – 2006. – Т. 8, № 2. – С. 248–256.
13. Устройство для вскрытия и обработки призабойной зоны скважины: пат. 2114984 Российская Федерация; Е21В43/117, Е21В43/25 / Садыков И.Ф., Мухутдинов А.Р., Архипов В.Г. Заявл. 20.02.1996; опубл. 10.07.1998.
14. Гарифов К.М. Теоретические и экспериментальные исследования воздействия на нефтяные пласты пороховыми газами. – Казань, 2001. – 88 с.
15. Устройство для стендовой отработки зарядов твердых топлив: пат. 2566852 Российская Федерация / Ваганов К.А. Заявл. 24.06.2014; опубл. 27.10.2015.
16. Ваганов К.А., Бульбович Р.В. Многоканальная система измерений, обработки параметров и управления испытательным стендом на платформе COMPACTRIO // Датчики и системы. – 2015. – № 3. – С. 41–46.
17. Баллистика ствольных систем / В.В. Бурлов [и др.]; под ред. Л.Н. Лысенко и А.М. Липанова; РАРАН. – М.: Машиностроение, 2006. – 461 с.
18. Внутренняя баллистика РДТТ / А.В. Алиев [и др.]; под ред. А.М. Липанова и Ю.М. Милехина; РАРАН. – М.: Машиностроение, 2007. – 504 с.

Применение методики топологической оптимизации позволяет уменьшить массу детали при сохранении ее жесткостных и прочностных характеристик. Целью данной работы является расчетное и экспериментальное исследование изменения жесткости конструктивно подобного кронштейна трубопровода авиационного ГТД вследствие уменьшения его массы на 30 % с помощью SIMP-метода топологической оптимизации. При этом в качестве ограничения задавалось требование на сохранение величины прогиба кронштейна в вертикальной плоскости под нагрузкой в 5 кг. Решение задачи топологической оптимизации осуществлялось в программе ANSYS 19. Сглаживание полученной в результате оптимизации геометрии модели осуществлялось в CAD-системе NX. Для экспериментальной верификации результатов расчета перемещений под нагрузкой исходной и оптимизированной геометрии детали аддитивным методом послойного наплавления на 3D-принтере были изготовлены две натурные модели кронштейна в масштабе 1:1 из материала-заменителя (ABS-пластик). Способ закрепления и нагружения и характеристики материала в экспериментальной установке были аналогичны расчетной схеме. Нагружение производилось с помощью калибровочных грузов. Измерение перемещений производилось в нескольких точках с помощью индикатора часового типа. Также контролировались горизонтальные деформации кронштейна. Показана хорошая сходимость расчетного и экспериментального определения перемещений конструктивно подобного кронштейна под нагрузкой. Проанализированы возможные причины отклонений. Полученные расчетные и экспериментальные данные могут быть использованы для верификации более сложных математических моделей, использующихся для решения задач статического нагружения деталей, изготовленных с помощью метода 3D-печати.

Ключевые слова: топологическая оптимизация, оптимальное проектирование, аддитивные технологии, SIMP-метод, метод конечных элементов.

Попова Диана Дмитриевна (Пермь, Россия) – студентка кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: diana-popova-1998@mail.ru).

Самойленко Никита Андреевич (Пермь, Россия) – студент кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: nikita5am@yandex.ru).

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

Балакирев Александр Андреевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: 1st.leonao@gmail.com).

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

1. Saleem W., Lu H., Yuqing F. Topology optimization – problem formulation and pragmatic outcomes by integration of TOSCA and CAE tools // Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008, WCECS. San Francisco, USA. – 2008. – p. 6.
2. Bendsøe M.P., Sigmund O. Topology optimization: theory, methods and applications // Springer-Verlag. – 2003. – 370 p.
3. Боровиков А.А., Тененбаум С.М. Топологическая оптимизация переходного отсека КА // Аэрокосм. науч. журн.: электрон. журн. / Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана. – 2016. – № 5. – С. 16–30.
4. Французов А.В., Шаповалов Я.И., Вдовин Д.С. Применение метода топологической опти­мизации в задачах проектирования грузоподъемной техники [Электронный ресурс] //Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. – 2017. – № 2(42). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-metoda-topologicheskoy-optimizatsii-v-zadachah-proektirovaniya-gruzopodemnoy-tehniki (дата обращения: 08.08.2018).
5. Шестаков Д. Применение Generative Design для оптимизации конструкции кронштейна авиадвигателя [Электронный ресурс]. – URL: https://additiv-tech.ru/publications/primenenie-generative-design-dlya-optimizacii-konstrukcii-kronshteyna-aviadvigatelya (дата обращения: 12.06.2018).
6. Башин К.А., Торсунов Р.А., Семенов С.В. Методы топологической оптимизации конструкций, применяющиеся в аэрокосмической отрасли // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 51. – С. 51–61.
7. Кротких А.А., Максимов П.В. Исследование и модификация метода топологической оптимизации SIMP // Междунар. науч.-исслед. журн. – 2016. – № 1(55). – C. 91–94.
8. Bruns T. A reevaluation of the SIMP method with filtering and an alternative formulation for solid–void topology optimization // Structural and Multidisciplinary Optimization. – December 2005. – Vol. 30, iss. 6. – Р. 428–436.
9. A new hybrid topology optimization method coupling ESO and SIMP method / H. Jiao, Q. Zhou, S. Fan, Y. Li // Lecture Notes in Electrical Engineering Proceedings of China. Modern Logistics Engineering. – 2014. – P. 373–384.
10. Sigmund O., Maute K. Struct topology optimization ap-proaches a comparative review // Structural and Multidisciplinary Optimization. – December 2013. – Vol. 48, iss. 6. – P. 1031–1055.
11. Junichi Koga, Jiro Koga, Shunji Homma. Checkerboard problem to topology optimization of continuum structures / Saitama University. – Saitama, Japan, 2013. – 10 p.   
12. Sara Johansson, David Satterman. Simulation driven product development / ANSYS. – Gothenburg, Sweden, 2012. – URL: http://www.ansys.com (accessed 11 August 2018).
13. Plating on acrylonitrile–butadiene–styrene (ABS) plastic: a review / Sharon Olivera, Handanahally Basavarajaiah Muralidhara, Krishna Venkatesh, Keshavanarayana Gopalakrishna, Chinnaganahalli Suryaprakash Vivek // Journal of Materials Science. –  New York: Springer, Science+Business Media, 2016. – 19 p. – URL: https://www.researchgate.net/profile/Sharon_Olivera/publication/289530990_Plating_on_acrylonitrile-butadiene- styrene_ABS_plastic_a_review/links/5b3c554e4585150d23f689fd/Plating-on-acrylonitrile-butadiene-styrene-ABS- plastic-a-review.pdf?origin=publication_detail (accessed 11 August 2018).
14. Максимов П.В., Фетисов К.В. Анализ методов доработки конечно-элементной модели после топологической оптимизации // Междунар. науч.-исслед. журн. – 2016. – № 9(51), ч. 2. – С. 58–60.
15. Robin Larsson. Methodology for topology and shape optimization: application to a rear lower control arm / Chalmers University оf Technology. – Goteborg, Sweden, 2016. – 53 р.

Статья посвящена насосам с вытеснителем возвратно-поступательного действия и гидравлическими диодами, которые ввиду отсутствия подвижных частей в проточной части нашли применение в системах повышенной ответственности в ядерной промышленности, а также в медицинской промышленности в системах транспорта лекарственных средств. Приведены аналитические выражения расходно-напорной характеристики и КПД поршневого насоса с гидравлическими диодами в размерных и безразмерных параметрах, уточненные численным исследованием энергетических характеристик насоса. В результате уточнения были получены корректирующие коэффициенты ε и ψ, а также установлено, что данные коэффициенты являются функцией диодности по сопротивлению гидравлических диодов. Функциональная зависимость представлена в графическом виде. На основе уточненных выражений рассчитаны и проанализированы экстремальные по КПД характеристики, которые представляют собой максимальные возможности насоса. Анализом этих характеристик установлено, что оптимальная относительная подача насоса, т.е. подача, выраженная в долях идеальной подачи герметичного насоса, зависит главным образом от диодности гидравлических диодов, при этом величина коэффициента гидравлического сопротивления в прямом направлении диода не оказывает сколь угодно существенного влияния на величину оптимальной относительной подачи. Экстремальные характеристики представлены в виде зависимости оптимальной относительной площади поршня kопт от безразмерного напора h при трех значениях коэффициента гидравлического сопротивления в прямом направлении диода ζпр, рассчитанной для нескольких величин диодности D. Эти характеристики могут служить основой для расчета насоса при проектировании. Приведен числовой пример последовательности расчета насоса на заданные подачу Q и напор H.

Ключевые слова: поршневой насос, бесклапанные насосы, гидравлические диоды, экстремальные характеристики, расчет, проектирование.

Хабарова Дарья Федоровна (Челябинск, Россия) – старший преподаватель кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы» Южно-Уральского государственного университета (НИУ) (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, д. 76, e-mail: khabarovadf@susu.ru).

Спиридонов Евгений Константинович (Челябинск, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Гидравлика и гидропневмосистемы» Южно-Уральского государственного университета (НИУ) (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, д. 76, e-mail: spiridonovek@susu.ru).

1. Woias P. Micropumps – past, progress and future prospects // Sensors and Actuators. – 2005. – No. 105. – P. 28–38.
2. NuVision Engineering, Inc.: [сайт]. – URL: http://www.nuvisioneng.com/ (accessed 25 November 2018).
3. Eladi P.B., Chatterjee D., DasGupta A. Design and development of a piezoelectrically actuated micropump for drug delivery application // Micro and Smart Devices and Systems. – Springer, 2014. – P. 127–141.
4. Stemme E., Stemme G. A valveless diffuser/nozzle-based fluid pump // Sens. Actuators. – 1993. – No. 39. – P. 159–167.
5. Etherington C. Power fluidics technology and its application in the nuclear industry // Nucl Energy. – 1984. – Vol. 23(4). – P. 227–235.
6.  Kletz T.A., Amyotte P. Process plants: a handbook for inherently safer design. – CRC Press, 2010. – 224 p.
7. А valve-less diffuser micropump for microfluidic analytical systems / H. Andersson, W. van der Wijn­gaart, P. Nilsson, P. Enoksson, G. Stemme // Proceedings of the µTAS 2000 Symposium. – Springer, 2000 – P. 95–98.
8. Wada T., Takagi M., Shimizu A. Study on a fluidic pump with vortex diodes // Fluid Control and Measurement. – Tokyo: Pergamon Press, 1986. – P. 421–426.
9. Takagi S., Saijo T. Study of a piston pump without valves (1st report, on a pipe-capacity-system with a T-junction) // Bull. JSME – 1983. – No. 26. – P. 1366–1372.
10. Takagi S., Takahashi K. Study of a piston pump without valves (2st report, on a pipe-capacity-system with a T-junction) // Bull. JSME. – 1985. – Vol. 28, no. 239. – P. 831–836.
11. Спиридонов Е.К., Хабарова Д.Ф. Расчетная модель и характеристики бесклапанного поршневого насоса одностороннего действия // Вестник ЮУрГУ. Машиностроение. – 2014. – Т. 14, № 4. – С. 13–22.
12. Spiridonov E.K., Khabarova D.F. Computational model and characteristics of a double-acting valveless piston pump // Chemical and Petroleum Engineering. – Springer, 2016. – Vol. 52. – P. 539–546.
13. Спиридонов Е.К., Хабарова Д.Ф. Принципиальные схемы и характеристики бесклапанных насосов с вытеснителем возвратно-поступательного перемещения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2016. – Т. 18, № 1(2). – С. 309–313.
14. Технологические объекты наземной инфраструктуры ракетно-космической техники: инж. пособие / под общ. ред. И.В Бармина. – М.: Полиграфикс РПК, 2005. – Кн. 1. – 416 с.
15. Технологические объекты наземной инфраструктуры ракетно-космической техники: инж. пособие / под общ. ред. И.В Бармина. – М.: Полиграфикс РПК, 2006. – Кн. 2. – 376 с.

Описан алгоритм построения модального анализа при формировании волнового поля в деталях сложной геометрии. Показано, что, используя алгоритм модального вычета, можно с определенной достоверностью строить диагностическую модель по определению технического состояния объекта, возможных дефектов, отклонений в геометрических размерах (например, разнотолщинность, отклонение от заданного размера и т.д.), а также изменения плотности материала, микротрещин в теле конструкции. Показано, что данный алгоритм может использоваться без определенных знаний априорного волнового поля объекта, поскольку для выявления различных отклонений его структуры достаточно использовать определенное количество датчиков (не менее двух), установленных определенным образом по геометрическим плоскостям и их переходам, формирующим пространственную геометрию изделия. Проведено поэлементное «прослушивание» определенных однотипных зон детали при модальном их возбуждении, построен алгоритм определения ее технического состояния. С помощью анализа изменения волнового поля, формируемого поочередно от датчика к датчику, в объекте выстраивается алгоритм распознавания. Следовательно, получаемая оценка технического состояния объекта может быть построена на структурных характеристиках конкретного элемента, детали или сборки в целом. Приведен алгоритм диагностики сложных пространственных деталей на примере дефлектора второй ступени турбины высокого давления двигателя ПС-90А и кольца 0 ступени компрессора двигателя ПС-90ГП-2. Волновой алгоритм построен на анализе виброакустических откликов конструкции с использованием модального анализа при формировании виброакустических полей в изделии и на выявлении влияния различных дефектов на изменение амплитудно-частотных характеристик волнового поля исследуемой детали. Приведены результаты оценки состояния исследуемых деталей.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, техническая диагностика, модальный анализ, амплитудно-частот­ная характеристика, волновое поле, дефект, частотный анализ.

Сальников Алексей Федорович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: Afsalnikov_1@mail.ru).

1. Неразрушающий контроль и диагностика: справ.: в 7 т / Ф.Я. Балицкий, А.В Барков, Н.А. Баркова [и др.]; под ред. В.В. Клюева. – М: Машиностроение, 2005. – Т. 7, кн. 2. – 839 с.

2. Диагностика авиационных деталей / В.И. Лодзинский, Г.В. Бондал, А.О. Каксис, А.Е. Колтунов. – М.: Машиностроение, 1988. – 218 с.

3. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов / Ф.Я. Балицкий, М.А. Иванова, А.Г. Соколова, Е.И. Хомяков. – М.: Наука, 1984. – 120 с.

4. Вопросы акустической диагностики / М.Д. Генкин, Ф.Я. Балицкий, Е.И. Бобровницкий [и др.] // Методы виброизоляции. – М.: Наука, 1975. – С. 67–91.

5. Карасев В.А., Максимов И.П., Сидоренко Е.К. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей // Акустическая диагностика. – М.: Машиностроение, 1978. – 310 с.

6. Сиротин И.Е., Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 272 с.

7. Палов Б.Е. Акустическая диагностика механизмов. – М.: Машиностроение, 1971. – 152 с.

8. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики. – М.: Энергия, 1981. – 320 с.

9. Баданин Е.Ю., Дрозденко В.А. Диагностика и анализ вибрационного состояния ГЦН энергоблока БН-600 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2009. – № 2. – С. 30–34.

10. Щелудяков А.М., Сальников А.Ф. Волновой метод технической диагностики трубопроводов из композиционных материалов в процессе их эксплуатации // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – Т. 1. – С. 379–384.

11. Сальников А.Ф. Методика диагностики и оценки остаточного ресурса трубопроводов из неметаллических материалов // Инженерная практика. – 2016. – № 9. – C. 48.

12. Пшеничный В.В., Сальников А.Ф. Исследование вибродинамических характеристик стенда для испытаний главных редукторов вертолетов // Вестник машиностроения. – 2017. – № 2. – С. 19–23.

13. Пшеничный В.В., Сальников А.Ф. Динамический анализ стенда для испытаний главных редукторов вертолетов // Вестник машиностроения. – 2017. – № 5. – С. 20–23.

14. Щелудяков А.М., Сальников А.Ф. Об использовании комплекса обработки изменения волновых характеристик виброакустической волны для оценки фактического состояния неметаллических трубопроводов // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2015. – № 1. – С. 174–176.

15. Permyakov K.V., Salnikov A.F. exhaust-line performance in a gas-pumping system // Russian Engineering Research. – 2014. – Vol. 34, no. 9. – Р. 557–559.

16. Щелудяков А.М., Сальников А.Ф. Исследование режимов работы насоса на возбуждение колебаний стрелы РПК // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2014. – Т. 1. – С. 251–253.

17. Сальников А.Ф., Кашина И.А. Сравнительный анализ методов определения собственных частот конструктивных элементов системы РДТТ // Полет. – 2013. – № 6. – С. 26–30.

Предлагается новый тип силовых установок для беспилотных летательных аппаратов – газотурбинный и модифицированный ракетно-турбинный двигатели на твердом топливе. В вводной части статьи описываются уже существующие типы двигателей для БПЛА, приведены их достоинства и недостатки. Во второй части статьи показаны достоинства и недостатки ракетного двигателя на твердом топливе и газотурбинного двигателя. На основе этого сделан следующий вывод: необходимо создать гибридную силовую установку, включающую в себя достоинства обоих типов двигателей, а в качестве прототипа выбран ракетно-турбинный двигатель на твердом топливе. В результате чего разработаны две принципиальные схемы ГТДТ и РТДТм, которые предложены в третьей части. Показаны основные элементы схем с указанием взаимодействия между ними. К каждой из схем дано описание принципа работы, приведены назначения основных элементов. Расчетная (четвертая) часть статьи посвящена выбору топлива для РТДТ, которое должно удовлетворять требованиям по температуре и чистоте газа авиационных турбин. Приведены графики зависимости температуры в камере сгорания, газовой постоянной продуктов сгорания и содержания к-фазы от содержания окислителя. На основании результатов расчета выбраны оптимальные составы топлива, приведены их особенности. В заключительной части статьи сделаны выводы по результатам работы, описано дальнейшее направление исследований.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, экстремальные условия, газотурбинный и ракетно-турбинный двигатели, газогенератор, регулируемое сопло, смесевое твердое топливо, окислитель, связующее.

Бажуков Александр Сергеевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: alexgh1993@mail.ru).

Митрович Петр Андреевич (Пермь, Россия) – студент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: coolllvox@gmail.com).

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. Екимов А.И., Кутахов В.П., Пляскота С.И. Перспективы развития беспилотной авиационной техники // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. – 2016. – № 2(92). – С. 104–112.
2. Гоцык М.О., Жиленков А.А. Перспективы использования беспилотных летательных аппаратов // Actualscience. – 2016. – № 4. – С. 43–45.
3. Евтушенко Е.В., Володин А.В. Анализ существующих типов беспилотных летательных аппаратов и перспектив их развития // Интеллектуальные системы, управление и мехатроника: сб. тр. конф., 18–20 сентября 2017 г. – Севастополь, 2017. – С. 299–305.
4. Головкин Д.Н., Устюгов А.В., Кубриков М.В. Перспективы применения турбовинтовых двигателей на беспилотных летательных аппаратах // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. – 2015. – № 11. – С. 89–90.
5. Исследование путей повышения энергоэффективности системы электропривода беспилотного летательного аппарата / Ю.А. Денисов, А.С. Ревко, О.В. Середа, А.В. Дымрец // Технические науки и технологии. – 2017. – № 4(10). – С. 116–122.
6. Винокурова В.В., Бобрышев А.А. Необходимость применения и развития беспилотных летательных аппаратов в МЧС России // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. – 2016. – № 1(7). – С. 14–16.
7. Попов Н.И., Ефимов С.В. Актуальность использования беспилотных летательных аппаратов в МЧС России и в воронежской области // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. – 2013. – № 1(2). – С. 388–391.
8. Кишалов А.Е., Хаматнурова А.Ф. К вопросу о применении беспилотной авиации в МЧС // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2016. – № 2(15). – С. 38–44.
9. Паньшин И.В. Новые подходы к проблеме оперативного обнаружения лесных и торфяных пожаров. Организация локального мониторинга экологической обстановки в регионах // Технологии гражданской безопасности. – 2006. – № 4(12). – С. 84–89.
10. Татаринов В.В., Калайдов А.Н., Муйкич Э. Применение беспилотных летательных аппаратов для получения информации о природных пожарах // Технологии техносферной безопасности. – 2017. – № 1(71). – С. 160–168.
11. Применение беспилотных летательных аппаратов при разведке труднодоступных и масштабных зон чрезвычайных ситуаций, пожарах / И.М. Янников, П.М. Фомин, Т.Г. Габричидзе, А.В. Захаров // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2012. – № 3(21). – С. 49–53.
12. Классификация БПЛА и системы их интеллектуального управления / С.И. Федоров, А.В. Хаустов, Т.М. Крамаренко, В.С. Долгих / Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – 2016. – Вып. 74.– С. 12–21.
13. Особенности классификации БПЛА самолетного типа / Д.В. Усов, М.А. Мураева, Н.С. Сенюшкин, Р.Р. Ямалиев // Молодой ученый. – 2010. – № 11(22). – С. 65–68.
14. Чугаев В.Н. Влияние арктических условий на беспилотные летательные аппараты // Academy. – 2017. – № 4(19). – С. 30–32.
15. Кашкаров А.П. Аккумуляторы: справ. пособие. – М.: РадиоСофт, 2014. – 192 с.
16. Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 264 с.
17. Turbocharged solid propellant ramjet for tactical missile / Sa Yang, Guo Qiang He, Yang Liu, Jiang Li // Applied Mechanics and Materials. – 2012. – Vol. 152–154. – Р. 204–209.
18. Concept and performance study of turbocharged solid propellant ramjet / Jiang Li, Kai Liu, Yang Liu, Shichang Liu // Acta Astronautica. – 2018. – Vol. 144. – Р. 431–444.
19. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе / Б.В. Обносов [и др.]; под общ. ред. В.А. Сорокина. – 2-е изд. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 2012. – 303 с.
20. Шандаков В.А., Жарков А.С., Стрельников В.Н. Физико-химические основы создания элементов снаряжения низкотемпературных газогенераторов различного назначения. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. – 152 с.
21. Трусов Б.Г. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах: инструкция пользователя Astra 4. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 1991. – 69 с.

В программном комплексе ANSYS FLUENT смоделирован процесс кинетического горения нефтяного газа в утилизационной камере сгорания при разных коэффициентах избытка воздуха. По построенной модели были получены поля значений температуры, давления и скорости, а также концентрации компонентов продуктов сгорания. Произведена проверка на проскок пламени в область подготовки газовоздушной смеси. Проведен анализ составов продуктов сгорания при кинетическом и диффузионном горении. На основании полученных данных был выбран оптимальный режим работы камеры сгорания, при котором коэффициент избытка воздуха равен трем. Приведена зависимость средней температуры по выходному сечению от коэффициента избытка воздуха.

В результате исследования, по данным численного моделирования проведен анализ, из которого следует, что кинетическое горение подходит для сжигания нефтяных газов. Равномерное горение наблюдается по всей длине камеры сгорания. Отсутствует проскок пламени в область подготовки газовоздушной смеси. Уровень вредных примесей
в продуктах сгорания значительно снижается в зоне горения, при которой коэффициент воздуха равен трем. Содержание NO в продуктах сгорания снижается в несколько раз в сравнении с диффузионным горением.

Ключевые слова: кинетическое горение, нефтяной газ, коэффициент избытка воздуха, состав продуктов сгорания, проскок пламени, снижение выбросов, массовый расход, математическая модель.

Замеров Иван Олегович (Пермь, Россия) – бакалавр, студент магистратуры кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ivanzamerov@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).

Бульбович Роман Васильевич (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: dekan_akf@pstu.ru).

1. Белоусова В.С. Попутный нефтяной газ – проблемы и пути решения [Электронный ресурс] // Молодежь и наука: сб. материалов IХ Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых с междунар. участием, посвященной 385-летию со дня основания г. Красноярска / Сиб. федер. ун-т. – Красноярск, 2013. – URL: http://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/12277/s071-002.pdf?sequence= 1&isAllowed=y (дата обращения: 30.11.2018).
2. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. ДЗО Горение и свойства горючих веществ. – М.: Химия, 1973. - 248 с.
3. Булгаков С.В., Катин В.Д. Повышение экологической эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в котельных и на транспорте / под ред. В.Д. Катина. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2015. – 147 с.
4. Беспамятнов Г.П., Богушевский К.К. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде / Гос. ин-т прикл. хим. (ГИПХ). – Л.: Химия, 1972. – 376 с.
5. Бекетов П.Н. Обслуживание котельных, работающих на газовом топливе / М-во коммун. хоз-ва РСФСР. – М., 1963. – 172 с.
6. Баратов А.Н. Горение – Пожар – Взрыв – Безопасность / ФГУ ВНИИПО МЧС России. – М., 2003. – 364 с.
7. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. – М.: Наука, 1986. – 290 с.
8. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. – М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961. – 207 с.
9. Вулис Л.А. Тепловой режим горения. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1954. - 288 с.
10. Перминов В.А. Теория горения и взрыва: конспект лекций / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2017. - 512 с.
11. Вершинин Н.Н., Козлов Г.В., Григорьев Ю.А. Теория горения и взрыва: учеб. пособие.  - Пенза: Изд-во Пензен. гос. ун-та, 2014. – 156 с.
12. Расчет образования CO и NOX в камерах сгорания ГТД: электрон. учеб. пособие / С.Г. Матвеев, С.В. Лукачев, М.Ю. Орлов, И.В. Чечет, Ю.В. Красовская; Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). – Самара, 2012. – 41 с.
13. Скафтымов Н.А. Основы газоснабжения. – Л.: Недра, 1975. – 343 с.
14. Говоров В.И., Плотников В.М., Каратай Е.В. Теоретические основы горения и взрыва: курс лекций. – Темиртау: Изд-во КГИУ, 2007. – 89 с.

Сделан выбор оптимального режима и геометрии лопаточных венцов при проектировании компрессоров. Выбор параметров ступеней и лопаточных венцов и расчетного режима производился с целью достижения максимального значения КПД компрессора при заданном расходе, степени повышения давления, запасе газодинамической устойчивости и выбранной геометрии проточной части. Приводится уточнение известных и ряд новых зависимостей и методик. Представленный графоаналитический метод позволяет по заданному коэффициенту расхода в первом приближении выбрать оптимальное значение коэффициента напора каждой ступени. Предложенный аналитический метод позволяет предварительно оценить КПД компрессора и количество ступеней в нем. Приведенная в работе зависимость позволяет определить оптимальные значения густоты лопаточных венцов рабочих колес и направляющих аппаратов по высоте проточной части компрессора с учетом отношения коэффициента напора к коэффициенту расхода. Кроме того, выведен ряд зависимостей для определения оптимальных значений углов атаки и отставания потока в разных сечениях по высоте проточной части на расчетном режиме. В одном из предложенных вариантов оптимальный режим предлагается определять по универсальной зависимости Л.Е. Ольштейна с учетом введенных поправочных функций для угла атаки. Такое уточнение известной зависимости позволяет определить углы входа и выхода потока на оптимальном режиме. Обозначенная методика получения геометрических параметров решеток профилей позволяет произвести уточненный расчет профильных потерь полного давления, что, в свою очередь, дает возможность получить более точное значение КПД компрессора в целом. Для их верификации использованы результаты заводских испытаний, 2D- и 3D-CAD/CAE-моделирования течения и газодинамических характеристик элементов ПЧ, включая продувки решеток профилей. Показано, что данный метод может эффективно использоваться для оптимизации геометрии и выбора режимов работы лопаточных венцов и ступеней в составе компрессоров ГТД.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, компрессор, ступень, лопаточный венец, решетка профилей, режим работы, угол атаки, коэффициент полезного действия.

Кривошеев Игорь Александрович (Уфа, Россия) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Авиационные двигатели» Уфимского государственного авиационного технического университета (450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, корп. 2, e-mail: krivosh@mail.ru).

Рожков Кирилл Евгеньевич (Уфа, Россия) – доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского государственного авиационного технического университета (450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, корп. 2, e-mail: rke85@mail.ru).

Симонов Николай Борисович (Уфа, Россия) – ассистент кафедры «Авиационные двигатели» Уфимского государственного авиационного технического университета (450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, корп. 2, e-mail: sventigo@yandex.ru).

1. Lewis R.I. Turbomachinery performance analysis. – Elsevier, Oxford, 1996. – 328 p.
2. Галеркин Ю.Б., Попов Ю.А., Прокофьев А.Ю. Анализ эффективности элементарных решеток осевых компрессоров по данным продувок плоских решеток // Компрессорная техника и пневматика. – 2005. – № 1. – С. 13–19.
3. Галеркин Ю.Б.,  Козаченко Л.И. Турбокомпрессоры: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 374 с.
4. Эккерт Б. Осевые и центробежные компрессоры. – М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроит. лит., 1959. – 678 с.
5. Кривошеев И.А., Рожков К.Е. Анализ рабочих процессов и характеристик лопаточных машин // Вестник УГАТУ. – 2013. – т. 14, № 5(40). – С. 3–10.
6. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.
7. Boyce Meherwan P. Gas turbine engineering handbook. – Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2012. – 956 p.
8. Фёдоров Р.М. Характеристики осевых компрессоров: монография. – Воронеж: Научная книга, 2015. – 220 с.
9. Комаров А.П. Исследование плоских компрессорных решеток // Лопаточные машины и струйные аппараты. – М.: Машиностроение, 1967. – Вып. 2. – 104 с.
10. Krivosheev I.A., Kozhinov D.G., Rozhkov K.E. Changes in the engineering products performance during operation // Procedia Engineering 2. 2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016. – 2016. – С. 74–80.
11. Бунимович А.И., Орлова Г.С. Сборник аэродинамических характеристик плоских компрессорных решеток / ЦИАМ. – М., 1955. – 70 с.
12. Ольштейн Л.Е., Процеров В.Г. Метод расчета осевого компрессора по данным продувок плоских решеток // Труды ЦИАМ. – 1948. – № 150. –  С. 49.
13. Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. – Самара: Сам. дом печати, 2003. – 344 с.
14. Кривошеев И.А., Рожков К.Е., Симонов Н.Б. Основы метода отслеживания струй (МОС) // Вестник УГАТУ. – 2015. – Т. 19, № 3(69). – С. 101–213.
15. Быков Г.А. Расчет аэродинамических характеристик осевых компрессорных ступеней на основе обобщенных зависимостей // Теплоэнергетика. – ноябрь 1965. – № 11. – C. 79–81.

Рассматриваются вопросы экспериментального исследования механического поведения стали 12Х18Н10Т, полученной методом селективного лазерного сплавления порошка с размерами частиц от 10 до 63 мкм. Механические свойства стали 12Х18Н10Т определялись при испытаниях на растяжение сплошных цилиндрических образцов, выращенных в вертикальном и горизонтальном направлениях. Заготовки для образцов выращивались на промышленной системе 3D-печати Concept Laser M2 CUSING 400 W, после чего обрабатывались механическим способом. Эксперименты проводились на специализированной испытательной системе Instron 8801 в Центре экспериментальной механики ПНИПУ. Для измерения деформаций использовался динамический осевой экстензометр Instron 2620-603. Приведены новые результаты испытаний на растяжение образцов нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Показано, что у образцов, выращенных послойно в горизонтальном направлении, все механические свойства значительно выше по величине, чем у образцов, выращенных в горизонтальном направлении. По результатам серии испытаний на растяжение выполнено сравнение механических характеристик образцов без термообработки и с термообработкой. Показано, что у термообработанных образцов величины предела прочности и условного предела текучести значительно ниже, модуля Юнга и коэффициента поперечного сужения немного выше, а коэффициента относительного удлинения значительно больше по сравнению с величинами аналогичных механических свойств у образцов, не прошедших термообработку.

Ключевые слова: экспериментальная механика, селективное лазерное сплавление, сталь 12Х18Н10Т, растяжение, термообработка, механические свойства.

Ильиных Артем Валерьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ilinih@yandex.ru).

1. Каблов Е.Н. Аддитивные технологии – доминанта национальной технологической инициативы // Интеллект и технологии. – 2015. – № 2(11) . – С. 52–55.

2. Каблов Е.Н. Доминанта национальной технологической инициативы. Проблемы ускорения развития аддитивных технологий в России // Металлы Евразии. – 2017. – № 3. – С. 2–6.

3. Вдовин Р.А., Смелов В.Г. Совершенствование технологического процесса многономенклатурного производства // Известия СНЦ РАН. – 2013. – Т. 15, № 6(3). – С. 612–619.

4. Sercombe T.B., Li X. Selective laser melting of aluminium and aluminium metal matrix composites: review // Materials Technology. – 2016. – Vol. 31(2). – P. 77–85.

5. Селективное лазерное сплавление алюминиевых сплавов (обзор) / Н.В. Дынин, А.О. Иванова, Д.В. Хасиков, М.С. Оглодков // Труды ВИАМ. – 2017. – № 8(56). – С. 12–23.

6. Topology optimization of a gas-turbine engine part / R.N. Faskhutdinov, A.S. Dubrovskaya, K.A. Dongauzer, P.V. Maksimov, N.A. Trufanov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – Intern. Conf. on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems. – 2017. – Vol. 177. – 5 p. – URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/177/1/012077 (accessed 9 December 2018). DOI: 10.1088/1757-899X/177/1/012077

7. Dubrovskaya A.S., Dongauzer K.A., Faskhutdinov R.N. The design of lightweight gas turbine engine parts using topology optimization // MATEC Web Conf., International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2017). – 2017. – No. 129. – URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_01067.pdf (accessed 9 December 2018). DOI: 10.1051/matecconf/201712901067

8. Fetisov K.V., Maksimov P.V. Topology optimization and laser additive manufacturing in design process of efficiency lightweight aerospace parts // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1015. – 5 р. – URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1015/5/052006/meta (accessed 9 December 2018).

9. Krotkikh A.A., Maximov P.V. Investigation of another approach in topology optimization // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1015. – p. 5. – URL: http://iopscience.iop.org/article/ 10.1088/1742-6596/1015/3/032074/meta (accessed 9 December 2018).

10. Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Чувильдеев В.Н. Физико-механические свойства и структура сплава inconel 718, полученного по технологии послойного лазерного сплавления // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2014. – № 4(1). – С. 46–51.

11. A study of the microstructure and the mechanical properties of an Al–Si–Ni alloy produced via selective laser melting / A. Aversa, M. Lorusso, G. Cattano, D. Manfredi // Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – Vol. 695. – P. 1470–1478. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.10.285

12. Aboulkhai N.T., Maskery I., Tuck C. The microstructure and mechanical properties of selectively laser melted AlSi10Mg: The effect of a conventional T6-like heat treatment // Materials Science & Engineering: A. – 2016. – Vol. 667. – P. 139–146. DOI: 10.1016/j.msea.2016.04.092

13. Изменение механических свойств сплава АК9ч., полученного по технологии селективного лазерного сплавления / Д.К. Рябов, Л.В. Морозова, В.А. Королев, А.О. Иванова // Труды ВИАМ. – 2016. – № 9(45). – С. 12–19.

14. Reschetnik W. Fatigue crack growth behavior and mechanical properties of additively processed EN AW-7075 aluminium alloy // Procedia Structural Integrity. – 2016. – Vol. 2. – P. 3040–3048. DOI: 10.1016/j.prostr.2016.06.380

15. Maskery I., Aboulkhair N.T., Corfield M.R. Quantification and characterisation of porosity in selectively lasermelted Al–Si10–Mg using X-ray computed tomography // Materials Characterization. – 2016. – Vol. 111. – P. 193–204. DOI: 10.1016/j.matchar.2015.12.001