Выполнено математическое моделирование горения полифракционной аэровзвеси порошка алюминия АСД-1
с учетом кинетики взаимодействия молекул субоксида AlO c поверхностью частиц. Произведены расчеты процесса выгорания полифракционной аэровзвеси алюминия порошка АСД-1. Выполнена оценка динамики изменения температуры, доли свободной от оксида поверхности частиц, относительных значений давления субоксидов AlO, Al2O, паров алюминия и кислорода у поверхности частиц в зависимости от доли выгоревшей массы металла. С помощью математического моделирования проведены параметрические исследования и сравнительный анализ параметров и режимов горения на одинаковых стадиях выгорания частиц разных фракций. Также выполнена оценка влияния реакции взаимодействия молекул субоксида AlO c поверхностью на динамику выгорания частиц. Коэффициент aE31 эффективности соударений молекул AlO c поверхностью частиц металла (коэффициент аккомодации), обозначающий отношение числа молекул, взаимодействующих с поверхностью, к общему числу молекул, оседающих на нее, принимал значения
0 £ aE31 £ 1; коэффициент избытка воздуха принимал значения 0,5 £ a £ 1,0, учитывалась неравновесная термодинамика процессов горения. Установлено, что реальные значения aE31 лежат в интервале [0, 1] и наиболее вероятная величина aE31 ~ 0,03. Полученные результаты позволяют сравнивать параметры и режимы выгорания различных фракций исходного порошка металла, оценивать влияние кинетических факторов на образование субоксидов.

Ключевые слова: математическое моделирование, горение, аэровзвесь, алюминий, динамика выгорания, коэффициент эффективности взаимодействия, субоксид, кинетика реакции.

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

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

1. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Расчет выгорания полифракционной аэровзвеси алюминия с учетом взаимодействия субоксида AlO с поверхностью частиц // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 53. – С. 20–29.
2. Kryukov A.Yu., Malinin V.I. Mathematical modeling of the combustion of an overfueled aluminum–air mixture based on the nonequilibrium thermodynamics of the process // Combustion, Explosion and Shock Waves. – 2018. – Vol. 54, iss. 1. – Р. 35–46.
3. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Расчет горения полифракционной аэровзвеси частиц алюминия по модели неравновесной термодинамики // Вестник Казанского технологического университета. – 2016. – Т. 19, № 12. – С. 128–131.
4. Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 432 с.
5. Shafirovich E., Varma A. Technology requirements for mars sample return using CO2/metal powder propellants // Journal of Propulsion and Power. – 2008. – Vol. 24, no. 3. – Р. 385–394.
6. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Расчет содержания субоксидов в продуктах сгорания алюминиевовоздушной смеси по модели неравновесной термодинамики // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 1(44). – С. 116–131.
7. Бекстед М.В., Лианг У., Паддуппаккам К.В. Математическое моделирование горения одиночной алюминиевой частицы (обзор) // Физика горения и взрыва. – 2005. – Т. 41, № 6. – С. 15–33.
8. Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В. Горение порошкообразных металлов в активных средах. – М.: Наука, 1972. – 149 c.
9. Observations on aluminum particles burning in various oxidizers / P. Bucher, R.A. Yetter, F.L. Dryer [et al.] // 33rd JANNAF Combustion Meeting. V. II. CPIA Publ. – Laurel, MD, 1996. – No. 653. – P. 449–458.
10. Aluminum particle gas-phase flame structure / P. Bucher, R.A. Yetter, F.L. Dryer [et al.] // 34th JANNAF Combustion Meeting. V II. CPIA Pub. – Laurel, MD, 1997. – No. 662. – P. 295–305.
11. Полетаев Н.И., Флорко А.В. Спектральные исследования газового компонента пылевого факела частиц алюминия // Физика горения и взрыва. – 2008. – Т. 44, № 4. – С. 72–79.
12. Золотко А.Н., Полетаев Н.И., Вовчук Я.И. Газодисперсный синтез наночастиц оксидов металлов // Физика горения и взрыва. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 135–143.
13. К теории горения металлических частиц / В.М. Гремячкин, А.Г. Истратов, О.И. Лейпунский // Физические процессы при горении и взрыве. – М.: Атомиздат, 1980. – С. 4–68.
14. Бабук В.А., Васильев В.А., Романов О.Я. Физико-химические превращения капель Al–Al2O3 в потоке активного газа // Физика горения и взрыва. – 1993. – Т. 29, № 3. – С. 129–133.
15. Егоров А.Г. Процессы горения порошкообразного алюминия в прямоточных камерах реактивных двигательных установок. – Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2004. – 376 с.

Представлены результаты сравнительного численного исследования течений в каналах осесимметричного
и плоского воздухозаборников внутреннего сжатия при числе Маха набегающего потока М = 6. Рассмотрены условия течений с формированием псевдоскачка в расширяющихся диффузорах за горлом воздухозаборника. Геометрия воздухозаборников обеспечивала примерно одинаковые среднемассовые значения чисел Маха в начальном сечении диффузора.

Численные расчеты проведены методом установления на основе решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса с использованием модели турбулентности k–ω SST. Рассчитывалось течение идеального газа (воздуха) с постоянной температурой торможения. Стенки воздухозаборника предполагались адиабатическими.

Исследована структура потока в каналах воздухозаборников, определены интегральные характеристики псевдоскачка в зависимости от противодавления на выходе из диффузора, которое задавалось изменением площади проходного сечения дроссельного сопла. Определены характеристики изменения турбулентности потока в области псевдоскачка, в частности получено распределение турбулентной вязкости вдоль оси канала, которая возрастает в псевдоскачке, достигает максимума, а затем уменьшается по мере затухания диссипативных процессов. Это позволило определить длину псевдоскачка, соответствующую положению максимума этого распределения. Потери полного давления были оценены как для псевдоскачка, так и для воздухозаборников в целом. Было определено влияние уровня противодавления на положение псевдоскачка в диффузорах и на момент его перемещения вперед по потоку в горле воздухозаборника с последующим разрушением течения на входе.

 Ключевые слова: сверхзвуковые осесимметричные и плоские воздухозаборники внутреннего сжатия, расширяющийся диффузор, течения с псевдоскачком.

Мажуль Игнатий Иванович (Новосибирск, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории № 10 кафедры «Аэрогидродинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: mazhul@itam.nsc.ru), доцент ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» (630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, д. 20).

Гунько Юрий Петрович (Новосибирск, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории № 10 кафедры «Аэрогидродинамика» Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, e-mail: gounko@itam.nsc.ru).

1. Tamaki T., Tomita Y. A study of pseudo-shock // Bulletin of the JSME. – 1970. – Vol. 13, no. 55. – Р. 51–58.

2. Пензин В.И. Экспериментальное исследование отрыва сверхзвукового турбулентного пограничного слоя в цилиндрической трубе // Ученые записки ЦАГИ. – 1974. – Т. V, № 4. – С. 106–112.

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

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

5. Пензин В.И. Псевдоскачок и отрывное течение в прямоугольных каналах // Ученые записки ЦАГИ. – 1988. – Т. XIX, № 1. – С. 105–112.

6. Experimental investigation on shock wave and turbulent boundary layer interactions in a square duct at mach 2 and 4 / Hiromu Sugiyama [at el.] // Proc. of the Int. Gas Turbine Congress. – Tokyo, 2003. – Р. 1–5.

7. Numerical and experimental investigations on the mach 2 pseudo-shock wave in a square duct / L.Q. Sun, H. Sugiyama, K. Mizobata, K. Fukuda // J. of Visualization. – 2003. – Vol. 6, no. 4. – P. 363–370.

 Процессы торможения сверхзвуковых течений в каналах / О.В. Гуськов [и др.]. – М.: Физматлит, 2008. – 164 с.

9. Пензин В.И. Экспериментальное исследование отрывных течений в каналах / Центр. аэрогидродинамич. ин-т. – М., 2009. – 280 с.

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

11. Gnani F., Zare-Behtash H., Kontis K. Pseudo-shock waves and their interactions in high-speed intakes // Prog. in Aerospace Sci. – 2016. – Vol. 82. – Р. 36–56.

12. Sridhar T., Chandrabose G., Thanigaiarasu S. Numerical investigation of geometrical influence on isolator performance // Int. J. on Theoret. and Appl. Res. in Mech. Eng. – 2013. – Vol. 2, iss. 3. – Р. 7–12.

13. Numerical investigation of the shock wave transition in a three-dimensional scramjet isolator / Wei Huang, Zhen-guo Wang [et al.] // Acta Astronautica. – 2011. – Vol. 68. – p. 1669–1675.

14. Numerical analysis of pseudo-shock flow diffusion phenomenon in variable cross-section ducts / C.P. Wang [et al.] // J. of Aerospace Eng. – 2008. – Vol. 222(8). – P. 1109–1121.

15. Гутов Б.И., Звегинцев В.И., Мельников А.Ю. Влияние противодавления на течение в диффузоре сверхзвукового воздухозаборника // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 49. – С. 18–28.

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

17. Гунько Ю.П., Мажуль И.И. Турбулизация потока в псевдоскачке, формирующемся в осесимметричном канале с лобовым воздухозаборником // Теплофизика и аэромеханика. – 2018. – Т. 25, № 3. – С. 361–372.

18. Гунько Ю.П., Мажуль И.И. Численное моделирование условий реализации режимов течения в сверхзвуковых осесимметричных конических воздухозаборниках внутреннего сжатия // Теплофизика и аэромеханика. – 2015. – Т. 22, № 5. – С. 567–580.

19. The SCRAMSPACE I scramjet flight design and construction / S.C. Tirtey, R.R. Boyce, L.M. Brown [et al.] // AIAA Paper. – 2012. – No 5843. – p. 9.

20. Гунько Ю.П., Мажуль И.И., Нурутдинов В.И. Численное исследование разрушения сверхзвукового потока при дросселировании канала воздухозаборника // Теплофизика и аэромеханика. – 2014. – Т. 21, № 2. – С. 163–178.

21. Мажуль И.И., Гунько Ю.П. Численное моделирование течения с псевдоскачком в осесимметричном расширяющемся канале с лобовым воздухозаборником // Теплофизика и аэромеханика. – 2018. – Т. 25, № 1. – C. 33–48.

22. Гунько Ю.П., Мажуль И.И. Особенности обтекания и характеристик простейших гиперзвуковых осесимметричных воздухозаборников внутреннего сжатия // VII-е Чаплыгинские чтения: тр. междунар. науч.-техн. конф., посвященной 146-летию со дня рождения выдающегося ученого-аэродинамика
(7–8 апреля 2015 г.) / под ред. А.Н. Серьезнова, В.К. Белова, В.Л. Чемезова; СибНИА. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – С. 156–169.

Cпецифическим аспектом выбора основных параметров легкого самолета с крылом коробчатой схемы является определение соотношения значений площади и подъемной силы крыльев, поскольку здесь ограничение по статической устойчивости неизбежно снижает преимущества коробчатой схемы перед консольной в области аэродинамики.

Представлен подход к аналитическому определению рационального соотношения подъемной силы переднего и заднего крыльев легкого самолета коробчатой схемы для обеспечения заданной статической устойчивости при минимально возможном приросте лобового сопротивления.

В предлагаемой компоновке отсутствует горизонтальное оперение, поскольку управление и балансировка по тангажу осуществляются с помощью элевонов. Представлен расчет продольной балансировки такого самолета в горизонтальном полете для трех вариантов балансировки: элевоны на переднем крыле, элевоны на заднем крыле и элевоны на обоих крыльях. Показано, что прирост лобового сопротивления, связанный с балансировкой самолета, существенно выше при отклонении элевонов, расположенных на переднем крыле, чем при отклонении задних элевонов либо при синхронном отклонении элевонов на обоих крыльях. Произведена оценка прироста индуктивного сопротивления вследствие обеспечения заданной продольной статической устойчивости.

 Расчет балансировочного сопротивления был проведен для самолета с крылом коробчатой схемы, а также для эквивалентного ему моноплана (моноплан, спроектированный по тому же техническому заданию, имеющий ту же площадь крыла и тот же размах крыла). В результате было показано, что балансировочные потери самолета с крылом коробчатой схемы существенно выше потерь эквивалентного моноплана при любом варианте балансировки.

Ключевые слова: устойчивость, балансировка, центровка, скос потока, фокус, момент тангажа, самолет коробчатой схемы.

Карпович Елена Анатольевна (Москва, Россия) – аспирант кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: Elena.Karpovich@irkut.com).

Лисейцев Николай Константинович (Москва, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, e-mail: kaf101@mai.ru).

1. Kroo I. Drag due to lift: concepts for prediction and reduction / Stanford University. – USA, 2005. –661 р.
2. Kroo I. Nonplanar wing concept for increased aircraft efficiency / Stanford University. – June 6–10 2005. – Р. 1–2. – (VKI lecture series on Innovative Configurations and Advanced Concepts for Future Civil Aircraft.)
3. Sobester A., Forrester A.I.J. Aircraft aerodynamic design geometry and optimization / University of Southampton. – UK.: Wiley, 2015. – 205 р.
4. Prandtl L. Induced drag of multipanes // Technische Berichte. – March 1924. – Vol. III, no. 7. – Р. 16–17.
5. Munk Max M. Report No. 121: The minimum induced drag of airfoils // National advisory committee for Aeronautics.  – 1921. – Р. 387–389.
6. Addoms R.B., Spaid F.W. Aerodynamic design of high-performance biplane wings // J. of Aircraft. – August 1975. – Vol. 12, no. 8. – Р. 629–630.
7. Frediani Aldo. The prandtlwing: innovative configurations and advanced concepts for future civil transport aircraft / ed. by E. Torenbeek and H. Deconinck; Von Karman Institute for Fluid Dynamics. – June 2005. – 15 р. – (VKI Lecture Series.)
8.  Schiktanz Daniel, Scholts Dieter. The conflict of aerodynamic and static longitudinal stability of box wing aircraft. – Aero-aircraft design and systems group / Hamburg University of applied sciences. – 2001. – 15 р.
9. Darmofal David, Drela Mark, Uranga Alejandra. Introduction to aerodynamics / ed. by X. Course. – March 14, 2016. – MIT.16101.
10. Andrews Stephen Arthur. Multidisciplinary analysis of closed, nonplanar wing configurations for transport aircraft // A Thesis Submitted to the Division of Graduate Studies of the Royal Military College of Canada in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy, Mechanical Engi­neering. – April, 2016. – Р. 5–7.
11. Аэромеханика самолета: учеб. для авиационных вузов / под ред. А.Ф. Бочкарева. – М.: Машиностроение, 1977. – 191 с.
12. Paul Olugbeji Jemitola. Conceptual design and optimization methodology for box wing aircraft: PhD. thesis / School of aerospace engineering, Cranfield University. – 2012. – No. 13. – 79 р.
13. Авиация общего назначения: рекомендации для конструкторов / под ред. В.Г. Микеладзе; Центр. аэрогидродинам. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – М., 1996. – 142 с.
14. Daniel P. Raymer. Aircraft design: a conceptual approach. – Washington: Published by American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1995. – 419 р.
15. Артамонова Л.Г., Кузнецов А.В., Песецкая Н.Н. Поверочный расчет аэродинамических характеристик самолета: учеб. пособие. – М., 2007. – 175 с.

   Показано, что характер эксплуатационных условий нагружения может существенным образом изменять закономерности накопления повреждений в процессе малоциклового нагружения критических элементов авиационных двигателей. Высокие уровни и сложные режимы рабочих нагрузок, действующих на их агрегаты в условиях повышенных и высоких значений температуры, обусловливают наличие локальных напряжений и деформаций, существенно превышающих уровни номинальной нагруженности. В этом случае существенное значение в формировании напряженно-деформированных состояний и в достижении предельных состояний для агрегатов современного авиационного моторостроения имеют эффекты локального нелинейного и неизотермического циклического деформирования и разрушения с учетом изменения в процессе эксплуатации характеристик механических свойств материалов, нестационарности механических и термомеханических нагрузок с выходом напряжений в локальных зонах в упругопластическую область. Эти обстоятельства порождают существенное перераспределение местных напряжений и деформаций и их кинетику в каждом из эксплуатационных циклов. При описании указанных процессов используют степенные зависимости для аппроксимации соответствующих диаграмм деформирования и оценки долговечности в этих условиях, а выражения для суммирования повреждений базируются на деформационно-кинетических критериях. При этом рассматриваемое суммирование усталостных и квазистатических повреждений как формально линейное фактически является существенно нелинейным, так как определяющие каждую из их составляющих деформационные характеристики (параметры диаграмм циклического деформирования) имеют в процессе нагружения сложную кинетику, нелинейным образом зависящую от числа циклов (циклическое упрочнение или разупрочнение материала в упругопластической области), а также от температуры, времени нагружения (температурно-временное изменение характеристик прочности и пластичности материала) и характера режимов приложения нагрузки (монотонное, с наложением вибрационной составляющей на базовый низкочастотный цикл).

Ключевые слова: накопление повреждений, предельные состояния, критерии разрушения, прочность, ресурс, малоцикловая усталость, диаграмма деформирования, модуль упрочнения, двухчастотные режимы, механические свойства.

Махутов Николай Андреевич (Москва, Россия) – член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (101990, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4; е-mail: kei51@mail.ru).

Гаденин Михаил Матвеевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (101990, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4; е-mail: safety@imash.ru).

1. Термопрочность деталей машин / под ред. И.А. Биргера и Б.Ф. Шора. – М.: Машиностроение, 1975. – 455 с.
2. Ножницкий Ю.А. Обеспечение прочностной надежности перспективных газотурбинных двигателей // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: материалы докл. междунар. науч.-техн. конф., 22–24 июня 2016 г. – Самара, 2016. – С. 158–159.
3. Локальные критерии прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин, В.В. Москвичев [и др.]. – Новосибирск: Наука, 2017. – 600 с.
4. Прочность и ресурс ЖРД / Н.А. Махутов, В.С. Рачук, М.М. Гаденин, М.А. Рудис, Н.Г. Паничкин. – М.: Наука, 2011. – 525 с.
5. Напряженно-деформированные состояния ЖРД / Н.А. Махутов, В.С. Рачук, М.М. Гаденин [и др.]. – М.: Наука, 2013. – 646 с.
6. К 100-летию со дня рождения Исаака Ароновича Биргера // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2018. – т. 84, № 11. – С. 88.
7. Ножницкий Ю.А., Белоусов А.И. Инженер-механик, ученый, учитель. К 100-летию со дня рождения И.А. Биргера // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. – 2018. – Т. 17, № 3. – С. 7–15.
8. Серенсен С.В. Избранные труды: в 3 т. Т. 1. Прочность материалов и элементов конструкций при статическом нагружении. – 256 с. Т. 2. Усталость материалов и элементов конструкций. – 256 с. Т. 3. Квазистатическое и усталостное разрушение материалов и элементов конструкций. – 232 с. – Киев: Наукова думка, 1985.
9. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: справ. – М.: Машиностроение, 1993. – 640 с.
10. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. – М.: Машиностроение, 1993. – 364 с.
11. Махутов Н.А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. – Новосибирск: Наука, 2008. – 528 с.
12. Степнов М.Н. Вероятностные методы оценки характеристик механических свойств материалов и несущей способности элементов конструкций. – Новосибирск: Наука, 2005. – 342 с.
13. Степнов М.Н., Зинин А.В. Прогнозирование характеристик сопротивления усталости материалов и элементов конструкций. – М.: Инновационное машиностроение, 2016. – 392 с.
14. Махутов Н.А., Гаденин М.М., Кондратьев А.Д. Исследование локальных напряженно-дефор­ми­рованных и предельных состояний высокоскоростных роторных конструкций // Роторы. Насосы. Турбины. – 2018. – № 3(28). – С. 5–19.
15. Гаденин М.М. Оценка влияния режимов нагружения на условия достижения предельных состояний и назначение запасов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2013. – т. 79, № 10. – С. 65–70.
16. Механическое поведение материалов при различных видах нагружения / В.Т. Трощенко, А.А. Лебедев, В.А. Стрижало [и др.]. – Киев: Логос, 2000. – 571 с.
17. Проблемы прочности, техногенной безопасности и конструкционного материаловедения. – М.: ЛЕНАНД, 2018. – 720 с.
18. Прочность, ресурс, живучесть и безопасность машин. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2019. – 576 с.
19. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. – М.: Машиностроение, 1974. – 344 с.
20. Экспериментальное исследование процесса накопления повреждений в жаропрочном сплаве при термоциклическом нагружении / В.В. Авруцкий, А.В. Зинин, Н.Г. Бычков, Л.Л. Смирнова //Авиация и космонавтика: 15-я Междунар. конф., 14–18 ноября 2016 г. – 2016. – С. 160–162.
21. Малоцикловая усталость жаропрочного сплава при термоциклическом нагружении с учетом вибрационных нагрузок / В.В. Авруцкий, А.В. Зинин, Н.Г. Бычков, Л.Л. Смирнова // Авиация и космонавтика – 2017 / Моск. авиац. ин-т. – М., 2017. – С. 430–431.
22. Термоциклическая прочность жаропрочного сплава и кинетика накопления повреждений при наложении вибрационных нагрузок / А.В. Зинин, Н.Г. Бычков, А.В. Першин, В.В. Авруцкий, Л.Л. Смирнова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2017. – т. 83, № 2. – С. 53–55.
23. Гаденин М.М. Исследование влияния соотношения амплитуд деформаций при двухчастотном циклическом нагружении // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2018. – Т. 84, № 10. – C. 50–60.
24. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Космические системы и технологии повышения безопасности и снижения рисков / под ред. Н.А. Махутова; МГОФ «Знание». – М., 2017. – 608 с.
25. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно технические аспекты. Управление ресурсом эксплуатации высокорисковых объектов / под ред. Н.А. Махутова; МГОФ «Знание». – М., 2015. – 600 с.

Осуществлен анализ подходов к построению математических моделей статической и динамической прочности многослойных конструкций. Выполненный в работе анализ литературы показал, что в настоящее время для исследования статической и динамической прочности используются в основном двухмерные модели, построенные с использованием упрощающих гипотез. Показано, что наиболее точными и наименее сложными являются модели с независимыми слоями. Причем дифференциальные уравнения и граничные условия целесообразно получать из условий минимума функционала полной потенциальной энергии многослойной конструкции. С помощью трехмерной модели исследован характер изменения перемещений по толщине пакета слоев в зависимости от жесткости слоя заполнителя при поперечном сжатии. Это позволило обоснованно выбрать гипотезы для построения корректных двухмерных моделей.
В частности, модели с независимыми слоями, дополненные условиями сопряжения на границах, использованы для построения моделей статической прочности трех и пятислойных сотовых панелей звукопоглощающих конструкций в виде замкнутых систем дифференциальных уравнений, имеющих решения в элементарных функциях. Полученные аналитические и верифицированные на их основе конечно-элементные модели позволяют оценить напряженно-деформированное состояние при различных условиях их закрепления, а также частоты и формы собственных колебаний панелей звукопоглощающих конструкций в процессе опытно-конструкторских работ. Выполненное сравнение расчетных и полученных методом голографической интерферометрии частот и форм свободных колебаний подтвердило их достоверность. Разработанные модели апробированы успешным их применением при проектировании конструкции панелей звукопоглощающих конструкций, что обеспечило выполнение требований норм летной годности авиационных двигателей 5-го поколения.

Ключевые слова: прочностная доводка, многослойные конструкции, панели звукопоглощающих конструкций, аналитические модели, дифференциальные уравнения.

Осадчий Николай Васильевич (Рыбинск, Россия) – кандидат технических наук, эксперт КО «Прочность», ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail: nikosadchii@yandex.ru).

Малышев Владимир Александрович (Рыбинск, Россия) – доктор физико-математически наук, профессор, ведущий специалист службы «Сертификация и летная годность», ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163; e-mail: malysheva314@mail.ru).

Шепель Вячеслав Тимофеевич (Рыбинск, Россия) – доктор технических наук, профессор, ведущий специалист службы «Сертификация и летная годность», ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Рыбинск, пр. Ленина, 163; e-mail: sshepel@yandex.ru).

1. Carrera E. Theories and finite elements for multilayered, anisotropic, composite plates and shells // Arch. Comput. Meth. Engng. – 2002. – Vol. 9(2). – Р. 87–140.

2. Brischetto S. Exact three-dimensional static analysis of single- and multi-layered plates and shells // Composites. – 2017. – Part B, no. 119. – p. 230–252.

3. Pagano N.J. Exact solutions for rectangular bidirectional composites and sandwich plates // J. of Composite Materials. – 1970. – no. 4. – p. 20–34.

4. Fan J., Zhang J. Analytical solutions for thick, doubly curved, laminated shells // J. Eng. Mech. – 1992. – no. 118. – p. 1338–1356.

5. Ren J.G. Exact solutions for laminated cylindrical shells in cylindrical bending // Composite Sci. and Tech. – 1987. – no. 29. – p.169–187.

6. Bhaskar K., Varadan T.K. Exact elasticity solution for laminated anisotropic cylindrical shells // Appl. Mech. – 1993. – no. 60. – p. 41–47.

7. Лехницкий С.Г. Расчет на прочность композитных балок // Вестник инженеров и техников. – 1935. – № 9. – C. 137–148.

8. Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек. – М.: Наука, 1974. – 447 c.

9. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционного материала. – М.: Машиностроение, 1984. – 264 с.

10. Groha R.M.J., Tessler A.  Computationally efficient beam elements for accurate stresses in sandwich laminates and laminated composites with delaminations, Comput // Methods Appl. Mech. Eng. – 2017. – № 320. – p. 369–395.

11. Cook G.M., Tessler Al. A {3,2}-order bending theory for laminated composite and sandwich beams // Compo­sites. – 1998. – Part B, no. 29B. – p. 565–576.

12. Ghugal Y.M. Flexure and vibration of thick beams using trigonometric shear deformation theory // Exp. Appl. Mech. – 2010. – no. 1(1). – p. 1–27.

13. Sayyad A.S., Ghugal Y.M. Static flexure of soft core sandwich beams using trigonometric shear deformation theory // Mech. Adv. Composite Struct. – 2015. – No. 2(1). – p. 45–53.

14. Ferreira A.J.M., Roque C.M.C., Jorge R.M.N. Analysis of composite plates by trigonometric shear deformation theory and multiquadrics // Composite Struct. – 2005. – no. 83. – p. 2225–2237.

15. A quasi-3D hyperbolic shear deformation theory for the static and free vibration analysis of functionally graded plates / A.M.A. Neves, A.J.M. Ferreira, E. Carrera, M. Cinefra, C.M.C. Roque, R.M.N. Jorge, C.M.M. Soares // Composite Struct. – 2012. – no. 94. – p. 1814–1825.

16. Mantari J.L., Oktem A.S., Guedes Soares C. Static and dynamic analysis of laminated composite and sandwich plates and shells by using a new higher order shear deformation theory // Composite Struct. – 2011. – no. 94. – p. 37–49.

17. Analysis of laminated composites and sandwich structures by trigonometric, exponential and miscellaneous polynomials and a MITC9 plate element / M. Filippi, M. Petrolo, S. Valvano, E. Carrera // Composite Struct. – 2016. – no. 150. – p. 103–114.

18. Best theory diagrams for cross-ply composite plates using polynomial, trigonometric and exponential thickness expansions / J. Yarasca, J.L. Mantari, M. Petrolo, E. Carrera // Composite Struct. – 2017. – no. 161. – p. 362–383.

19. Carrera E., Ciuffreda A. A unified formulation to assess theories of multilayered plates for various bending problems // Composite Struct. – 2005. – no. 69. – p. 271–293.

20. Carrera E., Ciuffreda A. Bending of composites and sandwich plates subjected to localized lateral loadings: a comparison of various theories // Composite Struct. – 2005. – no. 68. – p. 185–202.

21. Болотин В.В., Новичков Ю.В. Механика многослойных конструкций. – М.: Машиностроение, 1980. – 375 с.

22. Кан C.Н. Строительная механика оболочек. – М.: Машиностроение, 1966. – 508 с.

23. Биргер И.А. Некоторые математические методы решения инженерных задач. – М.: Физика. Механика, 2015. – 152 с.

24. Биргер И.А. Вариационные методы в строительной механике турбомашин / Оборонгиз. – М., 1959. – 29 с.

25. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Полиномиальная аппроксимация функции перемещения при изгибе трехслойной конструкции // Деформация и разрушение материалов. – 2019. – № 2. – С. 2–8.

26. Srinivas S., Rao A.K. Bending, vibration and bulking of simply supported thick orthotropic rectangular plates and laminates // Solids Struct. – 1970. – Vol. 6. – p. 1463–1481.

27. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Исследование поперечного изгиба пятислойной балки с круговой осью и податливым на сдвиг заполнителем // Деформация и разрушение материалов. – 2017. – № 11. – С. 16–22.

28. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Исследование поперечного изгиба сотовой трехслойной панели с круговой осью // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2018. – № 1. – С. 86–93.

29. Osadchiy N.V., Malyshev V.A., Shepel V.T. Investigation of three-layer rectangular panel bending by variation method // Russian Metallurgy (Metally). – 2017. – no. 4. – p. 240–244.

30. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: пер. с англ. / под ред. Г.С. Шапиро. – 2-е изд. – М.: Наука, 1979. – 560 с.

31. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. – 2-е. изд. – Л.: Гос. союз. изд-во судостроит. пром-ти, 1962. – 432 с.

32. Ефимик В.А. Применение метода конечных элементов к задаче собственных колебаний прямоугольных пластин и цилиндрических оболочек // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 38. – С. 72–91.

33. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Методы выбора плотности и типа конечных элементов в задачах статической прочности многослойных конструкций // Деформация и разрушение материалов. – 2017. – № 1. – С. 10–17.

34. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Решение задачи изгиба пятислойной панели с использованием вариационного исчисления // Изв. вузов. Авиационная техника. – 2017. – № 1. – С. 26–31.

35. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Собственные частоты трехслойной панели с легким заполнителем // Вестник ИрГТУ. – 2014. – № 8(91). – С. 45–52.

36. Осадчий Н.В., Малышев В.А., Шепель В.Т. Исследование деформации пятислойной балки
с податливым на сдвиг заполнителем при нагружении сосредоточенной силой // Деформации и разрушение материалов. – 2018. – № 7. – С. 11–16.

Разработана технология получения древесной растворимой целлюлозы для химической переработки (нитрования). Получены условия сульфитной варки еловой промышленной щепы с образованием целлюлозы глубокой степени провара и необходимой вязкости при возможно минимальной гидролитической деструкции углеводной части древесины.

Разработаны условия всех стадий получения целлюлозы – варки, отбелки, облагораживания. Получена необычная оригинальная технология отбелки и облагораживания целлюлозы со следующими особенностями. В соответствии с современными требованиями получена исключительно экологичная технология отбелки целлюлозы без использования хлора и хлорсодержащих реагентов – технология TCF. Предлагается отбелка целлюлозы без кислорода
и озона, широко используемых в настоящее время в TCF-технологиях, так как применение их усложняет технологию
и процессы отбелки. В результате получена уникальная укороченная технология с использованием на стадиях делигнификации и отбелки целлюлозы всего одного окислительного реагента – пероксида водорода в кислой среде с применением катализатора. Окончательная схема отбелки следующая: Пк1 – Щ – Пк2 – ГО – К.

Разработаны оптимальные условия каждой ступени обработки целлюлозы при отбелке и облагораживании, не вызывающие существенной деградации углеводной части целлюлозы.

В лабораторных условиях с воспроизведением всех стадий промышленного производства получена еловая сульфитная беленая и облагороженная целлюлоза, по всем показателям качества соответствующая требованиям
к древесной целлюлозе ЦА марки К.

Таким образом, получена по оригинальной технологии древесная целлюлоза, по показателям качества не уступающая растворимой целлюлозе из хлопка, которая в настоящее время считается наилучшим сырьем для химической переработки.

Ключевые слова: древесная целлюлоза, сульфитная варка, отбелка, облагораживание, TCF-технология,
перок­сид водорода, нитрование.

Хакимова Фирдавес Харисовна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заслуженный работник Высшей школы, профессор кафедры «технологии полимерных материалов и порохов» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: tcbp@pstu.ru).

Носкова Ольга Алексеевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «химические технологии» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: oa-noskova@mail.ru).

Котельников Сергей Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии полимерных материалов и порохов» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: ksa76@mail.ru).

Синяев Константин Андреевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «химические технологии» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; e-mail: sinyaev83@mail.ru).

1. Модификация целлюлозы – перспективное направление в создании новых материалов / Н.И. Ткачева, С.В. Морозов, И.А. Григорьев, Д.М. Могнонов, Н.А. Колчанов // Высокомолекулярные соединения. – 2013. – серия Б, т. 55, № 8. – С. 1086–1107.
2. Медведева С.А., Тимофеева С.С. Биотехнологии для повышения экологической безопасности целлюлозно-бумажной промышленности (современное состояние) // Безопасность в техносфере. – 2013. – Т. 2, № 3. – С. 28–34.
3. Иванов С.Н. Технология бумаги. – 3-е изд. – М.: Школа бумаги, 2006. – 696 с.
4. Новожилов Е.В., Пошина Д.Н. биотехнологии в производстве целлюлозы для химической переработки (обзор) // Химия растительного сырья. – 2011. – № 3. – С. 15–32.
5. Хакимова Ф.Х., Ковтун Т.Н. Отбелка целлюлозы: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 182 с.
6. Непенин Н.Н. Технология целлюлозы: в 3 т. Т. I. Производство сульфитной целлюлозы / под ред. д-ра техн. наук Ю.Н. Непенина. – 2-е изд., перераб. – М.: Лесная промышленность, 1976. – 624 с.
7. Высококачественная целлюлоза из волокна пеньки и управление процессом ее получения / З.Т. Валишина, А.Е. Голубев, Н.Г. Ибрагимов, А.В. Косточко // Вестник технологического университета. – 2015. – Т. 18, № 24. – С. 77–81.
8. Рогова Н.С., Гараева М.Р., Шипина О.Т. Нитраты целлюлозы из промышленных и бытовых отходов // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – № 9. – С. 131–135.
9. Якушева А.А. Нитраты целлюлозы: современное состояние за рубежом // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: сб. материалов VI Всерос. науч.-практ. конф. студ., асп. и мол. ученых с междунар. участием / Бийский технологический институт (филиал ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет»). – Бийск, 2013. – С. 139–141.
10. Технология целлюлозно-бумажного производства: справ. материалы: в 3 т. Т. III. Автоматизация, стандартизация, экономика и охрана окружающей среды. Ч. 3. Наилучшие доступные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности. – СПб.: Политехника, 2012. – 294 с.
11. Поиск возобновляемых источников целлюлозы для многоцелевого использования / В.К. Шумный, Н.А. Колчанов, Г.В. Сакович, В.Н. Пармон, С.Г. Вепрев, Н.Н. Нечипоренко, Т.Н. Горячковская, А.В. Брянская, В.В. Будаева, А.В. Железнов, Н.Б. Железнова, В.Н. Золотухин, Р.Ю. Митрофанов, А.С. Розанов, К.Н. Сорокина, Н.М. Слынько, В.А. Яковлев, С.Е. Пельтек // Информационный вестник ВОГиС. – 2010. – Т. 14, № 3. – С. 569–577.
12. Шпаков Ф.В., Неволин В.Ф. Основные направления совершенствования технологии производства беленых полуфабрикатов в России на пороге ХХI века // РАР-FOR 98: науч.-техн. конф. – СПб., 1998. – С. 74–79.
13. Сергеев А.Д., Атьман О.П., Сергеева И.В. Технико-экономическое и экологическое обоснование выбора оптимальных технологий ECF отбелки хвойной и лиственной целлюлозы // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 2008. – № 2. – С. 58–62.
14. Промывка и отбелка целлюлозы: учеб. пособие. / Л.А. Миловидова [и др.].– Архангельск, 2013. – 212 с.
15. Steffes F., Germgard U. ECF, TCF upgrade choices key on world market // Pulp & Paper. – 1995. – № 6. – P. 83–92.
16. Способ отбелки сульфатной целлюлозы: пат. 2445415 Рос. Федерация, МИК7 D21C9/10 / Хакимова Ф.Х., Ковтун Т.Н., Синяев К.А., Носкова О.А.; заявитель и патентообл. Перм. гос. техн. ун-т. – № 2010147248/12; заявл. 18.11.10, опубл. 20.03.12, Бюл. № 8. – 3 с.  
17. Полютов А.А., Пен Р.З., Бывшев А.В. Технология целлюлозы. Экологически чистое производство: учеб. пособие. – Красноярск: Краснояр. писатель, 2012. – 294 с.
18. Парен А., Яакара Й. Использование пероксомолибдата при ECF-отбелке сульфатной целлюлозы // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 1999. – № 1–2. – С. 20–23.
19. Хакимова Ф.Х., Синяев К.А. Отбелка сульфатной целлюлозы пероксидом водорода и хлоритом натрия // Химия растительного сырья. – 2013. – № 2. – С. 57–62.
20. Аким Г.Л. Бесхлорная отбелка целлюлозы // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 2001. – № 5–6. – С. 24–28.
21. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учеб. пособие для вузов. – М.: Экология, 1991. – 320 с.
22. Жегров Е.Ф., Милехин Ю.М., Берковская Е.В. Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2. Технология / РИЦ МГУП им. И. Федорова. – М., 2011. – 551 с.

Рассмотрены существующие подходы к моделированию междисциплинарных задач в однонаправленной постановке, применяемых для прогнозирования возникновения колебаний в конструкциях, взаимодействующих с газовым потоком. Статья посвящена численному моделированию взаимовлияния газа и конструкции в более полной и точной двунаправленной постановке, отличающейся большей требовательностью к вычислительным ресурсам. В качестве инструмента численного моделирования в работе использована система инженерного анализа ANSYS. Расчеты выполнены в нестационарной постановке с использованием 2FSI-подхода, при котором решается задача междисциплинарного взаимодействия: выполняется обмен на каждом расчетном шаге полем давлений и полем перемещений между газодинамическим расчетом и расчетом механики деформируемого твердого тела. Приводятся результаты численного моделирования ступени центробежного компрессора газоперекачивающего агрегата, состоящей из рабочего колеса, вала, разгрузочного устройства, лабиринтного уплотнения, входного и выходного устройств. Задача решалась на высокопроизводительном вычислительном комплексе ПНИПУ. Выбранный подход позволил провести наиболее точную оценку процессов взаимодействия газа и конструкции в ступени компрессора. В расчетной области выделено несколько характерных точек для каждого из элементов конструкции. Выполненный спектральный анализ сигналов, записанных в контрольных точках, позволил получить частотный диапазон колебаний отдельных элементов газоперекачивающего агрегата. На спектрах обнаружены области перекрытия частот для контрольных точек, относящихся к рабочему колесу и разгрузочному устройству, что позволило предположить возникновение резонансных явлений на нерасчетных режимах вращения. Максимальная амплитуда колебаний для лабиринтного уплотнения находится в высокочастотной
области, поэтому данный элемент компрессора вносит меньший вклад в возникновение вибраций.

Ключевые слова: центробежный компрессор, ГПА, вибрации, численное моделирование, 2FSI-подход,
спектральный анализ.

Модорский Владимир Яковлевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций», директор Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: modorsky@pstu.ru).

Черепанов Иван Евгеньевич (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cherepanovie@sbiw.ru).

Калюлин Станислав Львович (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: kslperm91@gmail.com).

Микрюков Антон Олегович (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: anto-mikryuko@yandex.ru).

Бабушкина Анна Викторовна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: annvikoz@mail.ru).

Максимов Данила Сергеевич (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: dsm-996@mail.ru).

Хроликова Дарья Николаевна (Пермь, Россия) – инженер Центра высокопроизводительных вычислительных систем ФГБОУ ВО ПНИПУ (614900, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: darya.hrolikova@yandex.ru).

1. Минимизация внешнего дисбалансирующего воздействия на динамику гибкого ротора / С.М. Белобородов [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. – 2017. – № 5. – С. 47–49.
2. Белобородов С.М., Цельмер М.Л. Методика уравновешивания ротора при балансировке // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 48. – С. 60–68.
3. Белобородов С.М., Цимберов Д.М., Цельмер М.Л. Экспериментальная проверка динамического состояния валопровода // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 4. – C. 139–153.
4. Локштанов Е.А., Михайлов В.М., Хориков А.А. Статистическое прогнозирование флаттера лопаток турбомашин // Аэроупругость лопаток турбомашин. – Киев: Наукова думка, 1980. – С. 73–81.
5. Говоров А.А., Мартиросов М.И. Автоколебательные процессы лопаток компрессора авиационного двигателя // Тр. МАИ. – 2012. – № 59. – С. 10.
6. Galerkin Y., Rekstin A., Soldatova K. Aerodynamic designing of supersonic centrifugal compressor stages // WASET Inter. J. of Mech., Aerospace, Industrial, Mech. and Manuf. Eng. – 2015. – Vol. 9, no. 1. – P. 123–127.
7. Galerkin Y., Solovieva O. Flow behavior and performances of centrifugal compressor stage vaneless diffusers // WASET Inter. J. of Mech., Aerospace, Industrial, Mech. and Manuf. Eng. – 2015. – Vol. 9, no. 1. – P. 128–133.
8. Galerkin Y.B., Popova E.Y., Soldatova K.V. Calculation analysis of an axial compressor supersonic stage impeller // WASET Inter. J. of Mech., Aerospace, Industrial, Mech. and Manuf. Eng. – 2015. – Vol. 9, no. 1. – P. 118–122.
9. Menter F.R. Review of the shear-stress transport turbulence model experience from an industrial perspective // Inter. J. of computational fluid dynamics. – 2009. – Vol. 23, no. 4. – Р. 305–316.
10. Jansen K., Shakib F., Hughes T.J.R. Fast projection algorithm for unstructured meshes // Computational nonlinear mech. in aerospace eng. – 1992. – Vol. 146, no. 5. – Р. 175–204.
11. Galpin P.F., Broberg R.B., Hutchinson B.R. Three-dimensional Navier Stokes predictions of steady state rotor/stator interaction with pitch change // Proc. of 3rd Annual Conf. of the CFD Soc. of Canada, Banff, AB. – Canada, 1995. – Vol. 3. – P. 305–319.
12. Bendat J.S., Piersol A.G. Random data: analysis and measurement procedures. – Wiley, 2010. – 640 p.  
13. Решение инженерных задач на высокопроизводительном вычислительном комплексе ПНИПУ: монография / В.Я. Модорский [и др.]. – 2-е изд., стер. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 313 c.
14. Шевелев Н.А., Модорский В.Я. Решение инженерных задач на высокопроизводительном вычислительном комплексе ПНИПУ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 4(39). – C. 6–16.
15. Lyons R.G. Understanding digital signal processing, 3/E. –  India: Pearson Education, 2004. – 858 p.

Приводятся результаты экспериментального исследования по определению теплового режима галогенных ламп накаливания (ГЛН) марок КГТ-220-1300 и КГТ-220-1000-1 при питающем напряжении, отличном от номинального (220 В).
В качестве одного из средств измерений использовалась тепловизионная камера. Полученные данные являются высокоактуальными на сегодняшний день и нашли широкое применение при проведении термовакуумных испытаний на базе ОА «РКЦ «Прогресс».

По результатам проведенных измерений была выведена аппроксимационная формула для вычисления температуры средней части кварцевой колбы при различных напряжениях с погрешностью не более 2 %. Также получена функциональная зависимость температуры тела накала от питающего напряжения. Проведенный анализ корректности результатов показал хорошую сходимость с данными открытой печати, что подтверждает достоверность результатов.

Ввиду создания в последнее время цифровых двойников разрабатываемых объектов, а также в связи c частичным переносом физических испытаний на математический эксперимент полученная информация послужит в качестве исходных данных для построения тепловой математической модели инфракрасного излучателя для термовакуумного комплекса.

Ключевые слова: термовакуумные испытания, инфракрасный излучатель, аппроксимация, напряжение, нить накаливания, температура, тепловизионная камера, галогенная лампа, цифровой двойник.

Куликов Дмитрий Сергеевич (Самара, Россия) – инженер-конструктор АО «Ракетно-косми­че­ский центр «Прогресс» (443009, г. Самара, ул. Земеца, д. 18, e-mail: kulikovsamspace@gmail.com).

Бирюк Владимир Васильевич (Самара, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели» ФГБОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет им. С.П. Королева» (443086, г. Самара, Московское шоссе, д. 314, e-mail: teplotex_ssau@bk.ru).

Моисеев Виктор Викторович (Самара, Россия) – инженер по испытаниям АО «Ра­кет­но-кос­ми­че­ский центр «Прогресс» (443009, г. Самара, ул. Земеца, д. 18, e-mail: moiseev.viktor@bk.ru).

1. Thermal balance test of PAMELA telescope / C. Vetorre, F. Pamio, A.A. Sochivko, I.P. Lukaschuk, A.S. Smolijaninov // 34th Inter. Conf. on Environmental Systems, 19–22 July. – Colorado Springs, 2004. – Paper № 2004-01-2304. DOI: 10.4271/2004-01-2304

2. Особенности термовакуумных испытаний МКА «АИСТ» / А.И. Китаев, И.Г. Вельмисов, Д.С. Куликов, А.Е. Потапов, О.В. Власенко // Актуальные проблемы рактено-космической техники: тр. III Всерос. конф., 16–20 сентября 2013 г. – Самара, 2013. – С. 419–420.

3. AGILE satellite thermal balance and thermal vacuum test / M. Giacomazzo, M. Molina, C. Vettore, G. Annoni, P. Sabatini // 37th Inter. Conf. on Environmental Systems, 9–12 July. – Chicago, 2007. – Paper № 2007-01-3165. DOI: 10.4271/2007-01-3165

4. Mars exploration rover thermal test overview / M.T. Pauken, G.M. Kinsella, K.S. Novak, G.T. Tsuyuki, C.J. Phillips // 34th Inter. Conf. on Environmental Systems, 19–22 July. – Colorado Springs, 2004. – Paper № 2004-01-2310. DOI: 10.4271/2004-01-2310

5. Vollmer M., Mollmann K.P. Infrared thermal imaging. – WILEY-VCH, Weinheim, 2010. – 593 p.

6. Прошкин С.С. К вопросу о точности измерения температуры с помощью тепловизора // Вестник международной академии холода. – 2014. – № 1. – С. 51–54.

7. Вавилов В.П., Александров А.Н. Инфракрасная термографическая диагностика в строительстве и энергетике / НТФ «Энергопрогресс». – М., 2003. – 76 с.

8. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. – М.: Спектр, 2009. – 544 с.

9. IR FlexCam Thermal Imagers. Руководство пользователя // Fluke: офиц. сайт. – URL: http://fluke.com/ru-ru/support/manuals/ (accessed 04 December 2018).

10. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. – М.: Мир, 1988. – 416 с.

11. Зворыкин Д.Б., Александрова А.Т., Байкальцев Б.П. Отражательные печи инфракрасного нагрева. – М.: Машиностроение, 1985. – 175 с.

12. Towards thermal model of automotive lamps / M. Dauphin, S. Albin, M. El Hafi, Y. Le Maoult, F.M. Schmidt // 11th Inter. Conf. on Quantitative Infrared Thermography, 11–14 June. – Naples, 2012. DOI: 10.21611/qirt.2012.262

13. Брамсон М.А. Инфракрасное излучение нагретых тел. – М.: Наука, 1964. – 221 с.

14. Tolias P. Analytical expressions for thermophysical properties of solid and liquid tungsten relevant for fusion applications // J. of Nuclear Materials and Energy. – 2017. – Vol. 13. – P. 42–57. DOI: 10.1016/j.nme.2017.08.002

15. White G.K., Minges M.L. Thermophysical properties of some key solids: an update // Inter. J. of Thermophysics. – 1997. – Vol. 18, no. 5. – P. 1269–1327. DOI: 10.1007/BF02575261

16. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 396 с.

При помощи растровой электронной микроскопии была получена информация о зарождении и кинетике развития усталостных трещин в материале из гранулированного никелевого сплава ЭП741НП. Данный сплав используется для изготовления дисков горячей части газотурбинных двигателей. Проводилось исследование изломов цилиндрических образцов, испытанных на малоцикловую усталость в широком диапазоне значений температуры (от 20 до 750 °С) и в условиях жесткого цикла нагружения (фиксированный размах деформации). Результаты фрактографического анализа позволили определить место зарождения усталостной трещины, живучесть (длительность роста трещины) и период зарождения для разных значений температуры. Выявлена зависимость периода зарождения трещины от температуры. При температуре до 450 °С удельная доля периода зарождения трещины в общей долговечности образца практически не изменяется и занимает более 50 %. Для каждого испытанного образца были определены форма и размеры трещины, которые в дальнейшем использовались для математического конечно-элементного моделирования с целью определения коэффициентов интенсивности напряжений. На основе фрактографического анализа и конечно-элементного моделирования были определены параметры Периса, характеризующие кинетику устойчивого периода роста трещины. Полученные значения параметра m уравнения Периса сравнивались с параметрами m, полученными стандартным способом на плоских образцах на внецентренное растяжение. Выявлены различия величины параметров Периса для образцов, испытанных при высоких значениях температуры. Полученная информация позволит спрогнозировать живучесть и кинетику роста трещины для деталей, изготовленных из данного материала, и работающих в условиях, соответствующих МЦУ, и при температуре, достигающей 750 °С.

Ключевые слова: растровый электронный микроскоп, малоцикловая усталость, численное моделирование роста трещины, скорость роста усталостной трещины, гранулируемый никелевый сплав, ЭП741НП, живучесть, период зарождения трещины.

Артамонов Максим Анатольевич (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, начальник бригады отдела прочности опытно-конструкторского бюро им. А. Люльки – филиала ПАО «ОДК-УМПО» (129301, г. Москва, ул. Касаткина, д. 13, e-mail: maxartamonov@gmail.com).

Немцев Дмитрий Владимирович (Москва, Россия) – инженер-конструктор 1-й категории отдела прочности опытно-конструкторского бюро им. А. Люльки – филиала ПАО «ОДК-УМПО» (129301, г. Москва, ул. Касаткина, д. 13, e-mail: dmitrij_n@inbox.ru).

Меденцов Виктор Эдуардович (г. Лыткарино, Московская обл., Россия) – ведущий инженер-металловед Лыткаринского машиностроительного завода – филиала ПАО «ОДК-УМПО» (140080, Московская обл., г. Лыткарино, промзона Тураево, стр. 9, e-mail: medentsovve@gmail.com).

Соловьев Валерий Сергеевич (г. Лыткарино, Московская обл., Россия) – инженер-технолог Лыткаринского машиностроительного завода – филиала ПАО «ОДК-УМПО» (140080, Московская обл., г. Лыткарино, промзона Тураево, стр. 9, e-mail: Jinto14@yandex.ru).

1. Применение дисков из гранул жаропрочных никелевых сплавов в серийных ГТД авиационной и наземной техники / А.А. Иноземцев, Н.Ф. Аношкин, И.Г. Башкатов, Г.С. Гарибов, А.С. Коряковцев // Перспективные технологии легких и специальных сплавов. – М.: Физматлит, 2006. – С. 371–376.
2. Симс Ч.Т., Норман С.С., Уильям С.Х. Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. – М.: Металлургия, 1995. – Т. 1. – 384 с.
3. Estimation of fatigue parameters in total strain life equation for powder metallurgy superalloy FGH96 and other metallic materials / Y. Wang, X. Wang, B. Zhong, D. Wei, X. Jiang // Inter. J. of Fatigue 123. – 2019. – P. 66–78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.01.007
4. A study of low cycle fatigue life and its correlation with microstructural parameters in IN713C nickel based superalloy / J. Salvat Canto, S. Winwood, K. Rhodes, S. Birosca // Material Sci. and Eng. A. – 2018. – Vol. 718. – P. 19–32. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.01.083
5. Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Синергетика в инженерных приложениях. – Уфа: Монография, 2003. – 803 с.
6. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. – М.: Наука, 1974. – 504 с.
7. The influence of temperature-strain rate conditions on hot workability and microstructure of powder metallurgy nickel-based superalloy EP741NP / A. Ganeev, V. Valitov, F. Utyashev, V. Imayev // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. – 2018. – no. 447. – p. 6. DOI: 10.1088/1757-899X/447/1/012062
8. Исследование влияния температуры на усталостные характеристики гранулируемого никелевого сплава ЭП741НП / М.А. Артамонов, Д.В. Немцев, В.Э. Меденцов, В.С. Соловьев // Климовские чтения – 2018. Перспективные направления развития авиадвигателестроения: сб. докл. науч.-техн. конф. – СПб., 2018. – С. 144–152.
9. Морозов Е.М. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. – М.: Ленанд, 2010. – 456 c.
10. Кинетика и продолжительность роста усталостных трещин в сталях при переменном нагру­жении / А.Н. Савкин, Р. Сундер, К.А. Бадиков, А.А. Седов // Вестник Пермского национального иссле­довательского политехнического универститета. Механика. – 2018. – № 3. – С. 61–70. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.3.07
11. Numerical simulations of cracked round bar test: Effect of residual stresses and crack asymmetry / J. Poduska, P. Hutar, A. Frank, J. Kucera, J. Sadilek // Eng. Fracture Mech. – 2018. – no. 203. – P. 18–31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2018.06.032
12. Потапов С.Д., Перепелица Д.Д. Исследование циклической скорости роста трещин в материалах основных деталей авиационных ГТД // Технология легких сплавов. – 2013. – № 2. – С. 5–19.
13. Потапов С.Д., Перепелица Д.Д. Исследование влияния геометрических особенностей трещины на характеристики циклической трещиностойкости // Технология легких сплавов. – 2014. – № 1. – С. 66–71.
14. Судзуки Т. Динамика дислокаций и пластичность. – М.: Мир, 1989. – 296 c.