Одна из актуальных проблем современного проектирования авиационных двигателей – обеспечение эффективности и работоспособности противообледенительной системы. Качество работы ПОС напрямую влияет на тягу двигателя, устойчивость и безотказность его работы. Известны случаи возникновения внезапного снижения тяги на крейсерском режиме полета в непосредственной близости от грозового фронта на высоте 8500–9000 м. Самопроизвольное снижение тяги вначале проявлялось в виде постепенного снижения частоты вращения вентилятора, повышения температуры газа перед турбиной и отсутствия реакции двигателя на команды пилота при изменении режима работы. Причем современная тенденция развития двигателей для гражданской авиации сводится к увеличению степени двухконтурности для повышения экономичности, что ведет к увеличению расхода воздуха в двигателе в целом и через наружный контур в частности. С повышением массового расхода воздуха растет и количество жидкости, замерзающей на входных кромках двигателя, или сухого льда, осаждающегося на обтекаемых поверхностях. В связи с этим совершенствуются существующие ПОС и разрабатываются концептуально новые подходы к обеспечению защиты двигателя от обледенения.

Проведен обзор различных методов борьбы с обледенением, которые включают как традиционные методы, которые себя широко зарекомендовали, так и новые перспективные разработки. Среди перспективных методов большое внимание уделялось рассмотрению систем ПОС, базирующихся на использовании электрической энергии и электромагнитных полей для удаления льда с защищаемых поверхностей. Затронуты также методы, которые не используют энергию для защиты: такой класс методов называется пассивной защитой от обледенения.

В результате рассмотрения способов борьбы с обледенением подведен итог и проведен сравнительный анализ систем ПОС, дающий оценку работоспособности и возможности использования таких методов в будущем.

Ключевые слова: противообледенительная система, тепловые ПОС, электрические ПОС, гибридные ПОС,
металл с памятью формы.

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

1. Функциональные системы аэрокосмической техники: учеб. пособие / А.В. Бетин, Н.В. Бон­дарева, В.Н. Кобрин, С.А. Лобов, Н.В. Нечипорук; Нац. аэрокосм. ун-т «Харьков. авиац. ин-т». – Харьков, 2005. – 112 с.
2. Виляние ультразвука на кристаллизацию. Физические основы ультразвуковой технологии. Зарождение центров кристаллизации при наличии ультразвукового поля [Электронный ресурс]. – URL: http://steelcast.ru/ultrasonic_effect_on_solidification (дата обращения: 03.04.2019).
3. Современные способы обеспечения противообледенительной защиты ТРДД большой тяги с высокой степенью двухконтурности: аналит. обзор № 580 / ЦИАМ им. П.И. Баранова. – М., 2012.
4. Анализ разрабатываемых конструкций противообледенительных систем ТРДД большой степени двухконтурности и воздухозаборников их мотогандол в обеспечение проектирования ПОС силовой установки перспективных БСМС: техн. отчет ин. № 300-4899 / ЦИАМ им. П.И. Баранова. – М., 2012.
5.  Нихамкин М.А., Зальцман М.М. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – 2-е изд., испр. и доп. – Пермь, 2002. – 108 с.
6. Электрический самолет: концепция и тенхологии / А.В. Левин, С.М. Мусин, С.А. Харитонов [и др.]; УГАТУ. – Уфа, 2014. – 388 с.
7. Goraj Z. An overview of the deicing and antiicing technologies with prospects for the future // 24th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS 2004) / Warsaw University of Technology. – Warsaw, 2004. – Р. 11.
8. Newton D. Severe weather flying / Aviation Supplies & Academics, Inc. – Washington, 2002. – 187 p.
9. Al-Khalil K.М. Thermo-mechanical expulsion deicing system – TMEDS / Cox and Company, Inc., American Institute of Aeronautics and Astronautics. – New York, NY, 2014. – 13 p.
10. Приходько А.А., Алексеенко С.В. Численное моделирование процессов обледенения аэродинамических поверхностей с образованием «барьерного» льда // Ioffe Journals. – 2014. – № 3. – С. 580–589.
11. Приходько А.А., Алексеенко С.В. Математическое моделирование процессов образования наростов льда на поверхности профиля крыла // Механика жидкости и газа. – 2014. – № 6. – С. 17–36.
12. Attachable electro-impulse de-icer: рat. 5,129,598. – July 1992. – URL: https://patents.justia.com/patent/5129598 (accessed 03 April 2019).
13. Ефимов В.В. Конструкция и техническое обслуживание летательных аппаратов. Самолет Ил-86: учеб. пособие. Ч. 1. Планер / МГТУ ГА. – М., 2006. – 100 с.
14. Bluck J. NASA lightweight 'ice zapper' to be used on new aircraft // Astrogram j. – 26.06.1998. – No. 9. – 10 p. – URL: https://history.arc.nasa.gov/Astrogram/Astrogram_1998_06_26.pdf (accessed 03 April 2019).
15. Al-Khalil K.M., Ferguson T., Phillips D. A hybrid anti-icing ice protection system // AIAA 35th Aerospace Sci. Meeting, Reno, NV, Jan. 1997. – AIAA Paper 97-0302. – 9 p.
16. Al-Khalil K.M., Ferguson T.F. Hybrid ice protection system for use on roughness-sensitive airfoils: рat. 6196500. U.S. – June 11, 1999. – URL: https://patents.google.com/patent/US6196500B1/en (accessed 03 April 2019).
17. Krammer P., Scholz D. Estimation of electrical power required for deicing systems // Hamburg University of Appl. Sci. – Hamburg, 2009. – 42 p.
18. Ланшин А.И. Исследование возможности использования газодинамических и вибрационных явлений и их использование для очистки элементов ото льда // Двигатели-XXI / ЦИАМ им. П.И. Баранова. – М., 2008.

Для изготовления теплоизоляционных узлов аэрокосмических аппаратов находят широкое применение синтактические композиционные материалы, представляющие собой композицию полых жестких микросфер на полимерной связке. Единственным легким заполнителем для полимерных композиционных материалов на сегодняшний день являются микросферы, представляющие собой моноячеистые полые сферы. Технические требования к ним как к заполнителям ПКМ основаны на высокой прочности, малом удельном весе и отсутствии открытой пористости. Полиячеистые силикатные материалы, в отличие от моноячеистых микросфер, могут быть получены из природного и техногенного сырья по сравнительно доступным технологиям, но имеют ряд ограничений по размеру получаемых гранул. Кроме того, закономерности и критерии оценки разрушения полиячеистых силикатных материалов от действия механических нагрузок в процессе изготовления ПКМ недостаточно изучены, что сдерживает создание синтактических ПКМ на основе полиячеистых материалов.

Рассмотрены результаты разрушения гранулированного полиячеистого материала под одноосной нагрузкой, на основании выявленных закономерностей предложен и реализован на практике метод получения синтактических ПКМ
с заполнителем из полиячеистого силикатного гранулированного материала. Исследованы физико-механические и теплофизические характеристики получаемых синтактических ПКМ.

Приведены результаты исследований по получению полиячеистого силикатного заполнителя с равномерной по объему структурой ячеек и предложены технические решения получения такого заполнителя с оптимальной себестоимостью и экологической чистотой.

Ключевые слова: синтактические композиционные материалы, гранулированный полиячеистый заполнитель, физико-механические и теплофизические характеристики, силикатный ячеистый материал.

Кетов Юрий Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Охрана окружающей среды» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: ketov1992@list.ru).

1. Шайдурова Г.И., Васильев И.Л., Карманова Л.И. Разработка и подтверждение работоспособности ремонтного состава для наружного теплозащитного покрытия // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 36. –
С. 49–63.

2. Kulesa A.T., Robinson M.J. Analytical study of structural thermal insulating syntactic foams // Composite Struct. – 2015. – Vol. 119. – P. 551–558.

3. Захаров А.Г., Аношкин А.Н., Копьев В.Ф. Исследование новых видов заполнителей из полимерных композиционных материалов для многослойных звукопоглощающих конструкций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая тех­ника. – 2017. – № 51. – С. 95–103.

4. Nikhil Gupta, Eyassu Woldesenbet Hygrothermal studies on syntactic foams and compressive strength determination // Composite Struct. – 2003. – No. 61(4). – P. 311–320.

5. Merve Ozkutlu, Cerag Dilek, Goknur Bayram Effects of hollow glass microsphere density and surface modification on the mechanical and thermal properties of poly(methyl methacrylate) syntactic foams // Composite Struct. – 2018. – No. 202. – P. 545–550.

6. Applications of polymer matrix syntactic foams / Nikhil Gupta, Steven E. Zeltmann, Vasanth
Chakravarthy Shunmugasamy, Dinesh Pinisetty // JOM. – 2014. – Vol. 66, no. 2. – P. 245–254.

7. Giancarlo C. Righini glassy microspheres for energy applications // Micromachines. – 2018. –
No. 9(8). – P. 379–390.

8. Композиционные материалы с использованием полых микросфер / Е.Ю. Аристова, В.А. Денисова, В.С. Дрожжин, М.Д. Куваев, С.А. Куликов, Н.В. Максимова, И.В. Пикулин, Г.А. Потемкин, С.А. Редюшев, Г.Ю. Самсонов, Ю.В. Скорочкин // Авиационные материалы и технологии. – 2018. – T. 50, № 1. – С. 52–57.

9. Процессы образования и основные свойства полых алюмосиликатных микросфер в золах уноса тепловых электростанций / В.С. Дрожжин, М.Д. Куваев, И.В. Пикулин [и др.] // Химия твердого топлива. – 2008. – № 2. – С. 53–66.

10. Гавриленко С.Л., Шилько С.В. Анализ прочности сферических гранул методами механик и контактного взаимодействия // Механика машин, механизмов и материалов. – 2014. – Т. 27, № 2. – С. 56–59.

11. Smirnov A., Ponomarev S., Vasin A. Dense packing of poly-fractional powder of ceramic materials // Int. Conf. on Modern Trends in Manuf. Techn. and Equipment 2018: Materials Today Proc. – 2019. – Vol. 11, part 1. – Р. 504–509.

12. DEM dynamic simulation of tetrahedral particle packing under 3D mechanical vibration / B. Zhao, X. An, Y. Wang, Q. Qian, X. Yang, X. Sun // Powder Techn. – 2017. – No. 317. – Р. 171–180.

13. Вайсман Я.И., Кетов Ю.А. Массоперенос раствора силиката при сушке сырцовых гранул
в технологии гранулированного пеностекла // Строительные материалы. – 2015. – № 1. – С. 27–29.

14. Кетов П.А., Кетов Ю.А. Ресурсный потенциал отходов стекла – компонента ТКО как основа для выбора экономически обоснованной технологии их переработки // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2018. – № 4. – С. 47–57.

15. The compressive properties of expandable microspheres/epoxy foams / Lijun Wang, Xu Yang,
Jing Zhang, Chun Zhang, Li He // Composites. Part B. Engineering. – 2014. – No. 56. – P. 724–732.

Посвящена исследованию термодинамических (газовая постоянная) и теплофизических (динамическая вязкость) свойств продуктов сгорания газогенераторного топлива, охлажденных до низких температур с помощью порошкообразного емкостного охладителя. Подающийся из охладителя газ может участвовать в газонасыщении порошковых материалов. Приведены требования для источника газа и самого газа, участвующего в газонасыщении. Представлены и проанализированы существующие методы охлаждения газа низкотемпературных газогенераторов, приведены их достоинства и недостатки. Указывается на необходимость нахождения значений газовой постоянной и динамической вязкости охлажденного газа. Проведены расчеты для равновесного и химически замороженного состава ПС с помощью программного комплекса Astra.4. Приведены характеристики и состав газогенераторного газа исследуемого топлива. Учтена неточность расчета при охлаждении химически замороженного состава, а также процесс конденсации водяного пара, не определяемый в программе Astra.4. Построены зависимости температуры от энтальпии; содержания компонентов (углерода, воды и водяного пара), газовой постоянной, коэффициента динамической вязкости от температуры газа для равновесного и химически замороженного состава продуктов сгорания газогенераторного топлива. Выяснено, что у химически замороженного состава на необходимом температурном отрезке (223–323 К) значение динамической вязкости меньше, чем у воздуха, на ~15 %, а газовой постоянной больше на ~20 %. Получено, что ПС равновесного состава полностью не пригодны для газонасыщения из-за большого содержания k-фазы и низкого значения газовой постоянной.

Ключевые слова: твердотопливный газогенератор, продукты сгорания, низкие температуры, коэффициент динамической вязкости, газовая постоянная.

Заболотский Даниил Александрович (Пермь, Россия) – студент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: daniil.zabolotsky@mail.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. Заболотский Д.А., Малинин В.И. Расчет теплофизических и термодинамических свойств продуктов сгорания твердотопливного газогенератора при низких значениях температуры // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации: материалы XIX Всерос. науч.-техн. конф., 15–17 нояб. 2018 г., Пермь. – Пермь, 2018. – С. 109–112.
2. Малинин В.И. Внутрикамерные процессы в установках на порошкообразных металлических горючих / УрО РАН. – Екатеринбург; Пермь, 2006. – 262 с.
3. Сжигание мелкодисперсного порошка алюминия в потоке воздуха / А.Г. Егоров, К.В. Мигалин, В.Я. Ниязов [и др.] // Химическая физика. – 1990. – Т. 9, № 12. – С. 1633–1635.
4. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Воспламенение и горение аэровзвеси алюминия в реакторе высокотемпературного синтеза порошкообразного оксида алюминия // Физика горения и взрыва. – 2002. – Т. 38, № 5. – С. 41–51.
5. Ягодников Д.А. Горение порошкообразных металлов в газодисперсных средах. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – 444 с.
6. Андриевский Р.А. Порошковое материаловедение. – М.: Металлургия, 1991. – 207 с.
7. Адамян В.Л., Кондратенко Н.В. Порошковое огнетушение и огнетушащие порошки // Глобальный научный потенциал. – 2015. – № 10. – С. 93–94.
8. Дмитриев О.В., Попов В.И. Огнетушащие порошки // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: материалы конф., 20–21 сент. 2017 г., г. Иваново. – Иваново, 2017. – С. 219–223.
9. Огнетушащие порошки двойного применения / В.И. Попов [и др.]. // Пожарная и аварийная безопасность: материалы конф., 20–21 нояб. 2014 г., г. Иваново. – Иваново, 2014. – С. 95–97.
10. Обросов А.А., Земерев Е.С., Малинин В.И. Динамика газонасыщения порошка алюминия в системе подачи установки синтеза нанооксида // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. – 2013. – № 3. – С. 25–28.
11. Серебренников С.Ю. Аварийные системы с газогенераторами и двигателями на твердом топливе (теория и эксперимент) / УрО РАН. – Екатеринбург, 2002. – 266 с.
12. Ваулин С.Д., Валеева О.В., Феофилактов В.И. Низкотемпературные твердотопливные газогенераторы: методы расчета рабочих процессов, экспериментальные исследования. – Миасс, 1997. – 268 с.
13. Кириллов В.В. Моделирование режимов работы низкотемпературного газогенератора // Вестник ЮУГУ. Машиностроение. – 2015. – Т. 15, № 3. – С. 5–17.
14. Шабунин А.И., Сарабьев В.И., Емельянов В.Н. Исследование пиротехнических систем для твердотопливных низкотемпературных газогенераторов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. – 2004. – С. 130–137.
15. Ваулин С.Д., Малышева Я.Н. Исследование внутрикамерных процессов при горении твердого топлива на основе азида натрия // Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем: 4-я междунар. шк.-сем., 27 июн.–3 июл. 2004 г., г. Санкт-Петербург. – СПб., 2004. – Т. I. – С. 62–68.
16. Малышева Я.Н. Математическое моделирование в низкотемпературном твердотопливном газогенераторе с составом на основе азида натрия // Тр. междунар. форума по проблемам науки, техники и образования, 2–6 дек. 2002 г., г. Москва / под ред. В.П. Савиных, В.В. Вишневского; Академия наук о Земле. – М., 2002. – С. 110.
17. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах / А.С. Сукомел [и др.]. – М.: Энергия, 1979. – 216 с.
18. Дрейцер Г.А., Кузьминов В.А. Расчет разогрева и охлаждения трубопроводов. – М.: Машиностроение, 1977. – 155 с.
19. Коломин А.Е. Теоретическое обоснование создания газогенераторов на твердом топливе с порошкообразными емкостными охладителями: дис. … канд. техн. наук / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – 130 с.
20. Охлаждение продуктов сгорания газогенераторных топлив в порошкообразных емкостных охладителях / В.И. Малинин, Е.И. Коломин, С.Ю. Серебренников, И.С. Антипин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2002. – № 13. – С. 72–76.
21. Hayhes W.M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. – 95ed. – Hoboken: CRC Press, 2014.

Результатом работы является комплекс количественных и качественных характеристик процессов горения кислородного копья, а также процессов его взаимодействия с разрезаемым материалом различного состава.

Установлены зависимости основных выходных характеристик от входных параметров.

Комплекс полученных характеристик включает в себя, в частности, абсолютные значения температуры горения топливных композиций на основе железа с алюминием в качестве горючего и газообразного кислорода в качестве окислителя соответственно. Таким образом, при различных сочетаниях упомянутых компонентов полученные значения температуры огневого пучка составили широкий диапазон: от ~1800 до ~4050 К с соответствующим химическим составом продуктов сгорания всех топливных композиций и агрегатных состояний этих продуктов.

Были выполнены гидродинамические расчеты процесса течения газообразного кислорода в полости кислородного копья с получением, в частности, численных значений скорости и расхода кислорода, а также полей их распределения в полости копья и на выходе из него в различные стадии горения.

Проведенные расчетные, проектные и экспериментальные исследования обеспечивают обоснованный выбор оптимальной конструктивной схемы и параметров рабочего процесса кислородного копья для его работы в составе
аппаратного комплекса при решении многопараметрических задач по разделительной и иной резке изделий в различных условиях: в производственных условиях; в условиях ликвидации аварий, последствий чрезвычайных ситуаций
и проведении антитеррористических операций.

Ключевые слова: кислородное копье, алюминиевая проволока, кислородная резка, увеличение температуры горения копья, скорость резания кислородным копьем.

Цветков Юрий Викторович (Пермь, Россия) – директор ООО МИП «Энергомашиностроение» (614010, г. Пермь, ул. Героев Хасана, д. 12-7, e-mail: cuv-vt@perm.ru).

Цветков Геннадий Александрович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор
кафедры «Геофизика» ФГБОУ ВО ПГНИУ; кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: zvetkov71043@mail.ru).

Цветков Роман Валерьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории интеллектуального мониторинга ИМСС УрО РАН (614013, г. Пермь, ул. Королева, д. 1,
e-mail: flower@icmm.ru).

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

Савин Максим Анатольевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: abins@pstu.ru).

Жижилев Николай Евгеньевич (Пермь, Россия) – начальник испытательного цеха ПАО «Протон – Пермские моторы» (614010, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: zhizhileff.nikolai@yandex.ru).

1. Сухунин Г.К., Трофимов А.А. Ручная кислородная резка. – М.: Машиностроитель, 1974. – 88 c.
2. Спектор О.Ш., Осиновская Г.А. Кислородная резка в металлургии. – М.: Металлург, 1972. – 168 c.
3. Рыбаков В.М. Сварка и резка металлов. – М.: Высшая школа, 1979. – 214 c.
4. Банов М.Д., Казаков Ю.В. Сварка и резка металлов. – М.: Академия, 2002. – 399 c.
5.  Крюков А.Ю., Малинин В.И. Математическое моделирование горения переобогащенной алюминиево-воздушной смеси на основе неравновесной термодинамики процессов // Физика горения и взрыва. – 2018. – Т. 54, № 1. – С. 39–51.
6. Branderberger E. New oxygen wire-core lances // Metal construction. – 1975. – Vol. 7. – 623 p.
7. Slottman G.V., Roper E.H. Oxygen сutting. – New York: McGraw-Hill, 1951. – P. 143–145.
8. Grosse A.V., Conway J.B. Combustion of metals in oxygen // Ind. Eng. Chem. – 1958. – no. 50. – p. 4663–4669.
9. Symposium on flammability and sensitivity of materials in oxygen-enriched atmospheres / S. Sircar, H. Gable, J. Stoltzfus, F. Benz; еds. J.M. Stoltzfus, K. McCilroy. – Philadelphia, Pa.: ASTM, 1991. – Vol. 5. – p. 123–131.
10. Sato J., Hirano T. symposium on flammability and sensitivity of materials in oxygen-enriched atmospheres / ed. M.A. Benning. – Philadelphia. Pa.: ASTM, 1986. – p. 118–134.
11. Земерев Е.С., Малинин В.И. Неравновесное изотермическое критическое истечение порошковогазовой среды из отверстия // Вестник Казан. технол. ун-та. – 2017. – Т. 20, № 1. – С. 57–61.
12. Земерев Е.С., Малинин В.И. Анализ течения порошковогазовой среды в коническом канале с выпускным отверстием // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2016. – № 47. – С. 154–176.
13. 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. – № 44. – С. 116–131.
14. Крюков А.Ю., Малинин В.И. Расчет горения полифракционной аэровзвеси частиц алюминия по модели неравновесной термодинамики // Вестник Казан. технол. ун-та. – 2016. – Т. 19, № 12. – С. 128–131.
15. Hirano T., Sato K., Sato Y. Prediction of metal fire spread in high pressure oxygen // Combustion Sci. and Technol. – 1983. – no. 32. – P. 137–159.

Представлены результаты численного моделирования процесса синхронной инфракрасной термографии для неразрушающего контроля конструктивно-подобного элемента корпуса авиационного двигателя. В качестве расчетного инструмента использовался программный комплекс Ansys 14.5. Для проведения расчета была разработана геометрическая модель, учитывающая многослойную структуру объекта исследования, а также описывающая структуру сотового заполнителя и пленочного клея в явном виде. В модели производился учет анизотропии показателя теплопроводности композитных материалов за счет создания локальных координатных систем слоев. Для определения параметров теплового контроля был произведен расчет нестационарной задачи теплопроводности методом конечных элементов. Задача рассматривалась в объемной постановке, помимо этого в модели учитывался конвективный и лучистый теплообмен объекта исследования с окружающей средой. Для оценки параметров выявления дефектов поверхность контроля подвергалась воздействию гармонических тепловых волн с заданной частотой, рассчитанной с учетом известной
глубины залегания имитаторов дефектов. По результатам численного моделирования были получены изменения температурных полей на поверхности объекта исследования для различных расчетных случаев, что позволило оценить возможность выявления дефектов, а также определить время проявления дефектов при проведении неразрушающего контроля методом синхронной термографии. Полученные результаты расчетов представлены в виде термограмм с поверхности объекта контроля, а также в виде графиков изменения показателя дифференциального температурного
сигнала. Разработанный подход к численному моделированию процесса теплового контроля позволяет осуществлять подбор рациональных режимов процедуры неразрушающего контроля.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, сотовый заполнитель, авиационный двигатель, неразрушающий контроль, тепловой контроль, инфракрасная термография, дефекты.

Аношкин Александр Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: anoshkin@pstu.ru).

Головин Данила Вячеславович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: gdv@pstu.ru).

Осокин Владимир Михайлович (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник научно-образовательного центра авиационных композитных технологий ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: osokin.ndt@yandex.ru).

Аликин Дмитрий Сергеевич (Пермь, Россия) – техник научно-образовательного центра авиационных композитных технологий ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: aldim96@mail.ru).

Мугизова Екатерина Андреевна (Пермь, Россия) – студентка кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: ekaterinamugizova@yandex.ru).

1. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния композитного шпангоута авиационного назначения для разработки методики контроля с применением волоконно-оптических датчиков / А.Н. Аношкин, В.Ю. Зуйко, К.А. Пеленев, П.В. Писарев, Г.С. Шипунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2018. – № 4. – С. 47–57.
2.  Компьютерное моделирование механического поведения композитной лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / М.А. Гринев, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 3. – С. 38–51.
3. Аношкин А.Н., Ташкинов А.А. Прогнозирование несущей способности композитных фланцев корпусных деталей авиадвигателей / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998. – 101 c.
4. Неразрушающий контроль изделий из полимерных композиционных материалов / А.Н. Аношкин, А.Ф. Сальников, В.М. Осокин [и др.] // Материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. производителей рентгеновской техники / СПбГЭТУ ЛЭТИ. – СПб., 2017. – С. 85–90.
5. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. – М.: Спектр, 2009. – 544 c.
6. Breitenstein O., Warta W., Langenkamp M. Lock-in thermography: basics and use for evaluating electronic devices and materials. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. – 321 p.
7. Numerical modeling of the synchronous infrared thermography of composite materials structures / A.N. Anoshkin, D.V. Golovin, K.A. Pelenev, V.M. Osokin // AIP Conference Proceedings. – 2018. – No 2051. – P. 020015.
8. Inspection of defects in CFRP based on principal components / Md.M. Pasha, G.V. Subbarao, B. Suresh, S. Tabassum // IJRTE. – 2019. – No. 3. – P. 2367–2370.
9. Balageas D.L., Krapez J.-C, Cielo P. Pulsed photo-thermal modeling of layered materials // J. Appl. Phys. – 1986. – Vol. 59, no. 2. – P. 348–357.
10. Carslow H.S., Jaeger T.S. Conduction of heat in solids. – Oxford: Oxford Univ. Pres., 1959. – 522 p.
11. MacLaughlin P.V., Mirchandani H.G. Aerostructive NDT evaluations by thermal field detection (Phase II): Final Rep. – Washington: Airtask, 1984. – 421 p.
12. Троицкий В.А., Карманов М.Н., Троицкая Н.В. Неразрушающий контроль качества композиционных материалов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2014. – № 3. – С. 29–33.
13. Дегтярев А.В., Потапов А.М. Исследование свойств углепластиковых сотовых структур для легковесных конструкций ракетно-космического назначения // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2012. – № 3. – С. 20–26.
14. Hashimoto T. Temperature wave analysis // The Hitachi scientific instrument news. – 2017. – vol. 9. – p. 317.
15. Аналитическое описание процесса нестационарной теплопроводности / Б.А. Вороненко, А.Г. Крысин, В.В. Пеленко, О.А. Цуранов; НИУ ИТМО. – СПб., 2014. – 49 c.

Одной из актуальных задач, возникающих при создании перспективных летательных аппаратов с внутриатмосферной зоной эксплуатации на базе прямоточных воздушно-реактивных двигателей газогенераторной схемы, является изучение полноты сгорания энергоемких твердых топлив. В качестве энергоемкой добавки исследован бор. Эффективность применения топлива, содержащего бор, снижается длительными задержками зажигания, вызванными медленными гетерогенными реакциями, связанными с удалением или модификацией оксидного слоя, покрывающего бор. Проведены термодинамические расчеты для моделирования горения борсодержащих энергетических конденсированных систем в прямоточном воздушно-реактивном двигателе с протеканием рабочего процесса по двухзонной схеме. Неравновесность процесса горения исследуемых энергетических конденсированных систем смоделирована исключением из базы данных продуктов сгорания веществ, которые не успевают образоваться из-за недостаточности времени пребывания в первой зоне прямоточного воздушно-реактивного двигателя. В качестве модельной системы выбран состав, состоящий из широко используемых компонентов: окислитель – перхлорат аммония, связующее на основе олигодиенэпоксида марки ПДИ-3АК. Установлено, что увеличение в продуктах сгорания борной кислоты приводит к нелинейной зависимости температуры продуктов сгорания от содержания бора в модельной системе. Величину работоспособности борсодержащих энергетических конденсированных систем оценивали по произведению RT(1 – z). Изучено влияние содержания магния на состав и характеристики продуктов сгорания выбранных борсодержащих модельных систем. Выявленные закономерности термодинамических характеристик изученных систем позволили определить состав компонентов с приемлемыми характеристиками продуктов сгорания и предложить способы для модификации порошков бора с целью дальнейших экспериментальных исследований горения борсодержащих энергетических конденсированных систем.

Ключевые слова: термодинамические расчеты, бор, энергетические конденсированные системы, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, конденсированная фаза.

Лебедева Елена Анатольевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, научный сотрудник, Институт технической химии УрО РАН (филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН) (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 3, e-mail: itch.elena@mail.ru).

Астафьева Светлана Асылхановна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, завлабораторией структурно-химической модификации полимеров, Институт технической химии УрО РАН (филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН) (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 3; e-mail: svetlana-astafeva@yandex.ru).

1. Егоров А.Г., Тизилов А.С. Перспективы и проблемы создания двигательных и энергетических установок на порошкообразном металлическом горючем // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. – 2011. – № 3(27). – С. 277–281.

2. Experimental investigation of the combustion products in an aluminised solid propellant / Z. Liu, Sh. Li, M. Liu, D. Guan, X. Sui, N. Wang // Acta Astronautica. – 2017. – Vol. 133. – P. 136–144. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.01.025 (accessed 25 November 2019).

3. Влияние поверхностной модификации микро- и нанодисперсных порошков алюминия на реологические свойства олигодиенуретановой композиции / Е.А. Лебедева, К.О. Ухин, С.А. Астафьева, В.А. Вальцифер, В.Н. Стрельников // Перспективные материалы. – 2014. – № 3. – С. 72–77.

4. Agglomeration of the condensed phase of energetic condensed systems containing modified aluminum / E.A. Lebedeva, I.L. Tutubalina, V.A. Valtsifer, V.N. Strelnikov, S.A. Astafeva, I.V. Beketov // Combustion, Explosion and Shock Waves. - 2012. – Vol. 48, no. 6. - P. 694–698.

5. Демидов С.С., Малинин В.И., Бульбович Р.В. Рекомендации по проектированию ракетного двигателя на порошкообразном алюминиевом горючем и внеземном окислителе // Аэрокосмическая
техника, высокие технологии и инновации. – 2016 . – Т. 1. – С. 27–31.

6. Combustion behavior and thermophysical properties of metal-based solid fuels / D.M. Chen, W.H. Hsieh, T.S. Snyder, V. Yang, T.A. Litzinger, K.K. Kuo // J. of Propulsion and Power. – 1991. – Vol. 7. – P. 250–257.

7. Foelsche R.O., Burton R.L., Krier H. Boron particle ignition and combustion at 30-150 ATM // Combustion and Flame. - 1999. - Vol. 117. - P. 32–58.

8. Yeh C.L., Kuo K.K. Ignition and combustion of boron particles // Progress in Energy and Combustion Science. - 1996. - Vol. 22. - P. 511–541.

9. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах. Основы теории и расчета / В.Н. Александров, В.М. Быцкевич, В.К. Верхоломов [и др.]; под ред. Л.С. Яновского. – М.: Академкнига, 2006. - 343 с.

10. Методика экспериментальных исследований эффективности рабочего процесса в высокоскоростных ПВРД газогенераторной схемы на твердых топливах / В.Ю. Александров, К.Ю. Арефьев, А.Н. Прохоров, К.В. Федотова, М.С. Шаров, Л.С. Яновский // Изв. вузов. Машиностроение.- 2016. - № 2(671). - С. 65–75. DOI: 10.18698/0536-1044-2016-2-65-75

11. Демидов С.С., Малинин В.И., Бульбович Р.В. Моделирование воспламенения порошка алюминия, распределенного в газовом потоке с высоким содержанием кислорода // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. - 2016. - № 46. - С. 73–87. DOI: 10.15593/2224-9982/2016.46.04

12. Kalpakli B., Bedig Acar E., Ulas A. Improved combustion model of boron particles for ducted
rocket combustion chambers // Combustion and Flame. – 2017.- Vol. 179. – P. 267–279. – URL: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.02.015 (accessed 25 November 2019).

13. Яновский Л.С. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых
топливах. - М.: Академкнига, 2006. – 343 с.

14. Проектирование газогенератора ракетно-прямоточного двигателя с заданной расходной характеристикой / В.В. Ветров, Н.Ш. Гафуров, В.В. Морозов, П.Д. Шилин, Н.С. Чулков // Изв. ТулГУ. Технические науки. - 2017. - Вып. 12, ч. 2. - С. 417–425.

15. Трусов Б.Г. Программная система моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах // Наука и инновации. - 2012. - № 1. - С. 21. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-1-31

16. Дорофеев А.А., Ягодников Д.А. Термодинамическое моделирование состава и характеристик продуктов сгорания переобогащенных жидких ракетных топлив в режиме закалки [Электронный ресурс] // Теплофизика высоких температур. - 2018. – Т. 56, № 2. - С. 270–276. – URL: https://doi.org/10.7868/S0040364418020151 (дата обращения: 25.11.2019).

17. Лебедева Е.А., Астафьева С.А. Изучение конденсированной фазы продуктов сгорания борсодержащих энергетических конденсированных систем // Техническая химия. От теории к практике: тез. докл. VI Всерос. конф. с междунар. участием, г. Пермь. - Пермь, 2019. - С. 44.

18. Решетников С.М., Фролов В.М. Макрокинетика горения и микроструктура смесевого ракет­ного топлива (модель локального анизотропного распределения связующего): монография / Вят. гос. ун-т. – Киров, 2019. – 274 с.

19. Исследование термодинамических характеристик пиротехнических газогенерирующих составов для низкотемпературных газогенераторов / С.В. Калинин, А.И. Шабунин, В.И. Сарабьев, В.А. Валяев, М.В. Хрисанфов, А.С. Егорова // Вестник технологического университета. - 2017. - Т. 20, № 2. - С. 44–46.

Для обеспечения максимально возможной полноты сгорания при стехиометрическом соотношении компонентов и высокого ресурса работы горелки требуется качественное перемешивание компонентов, с одной стороны, и организация горения в центральной части горелки с сохранением заданных характеристик рабочего тела на выходе, с другой стороны. Приведены результаты численного моделирования рабочего процесса в объеме высокотемпературной охлаждаемой горелки при стехиометрическом соотношении компонентов воздух + керосин. Для обеспечения устойчивого горения, надежного охлаждения и требуемых параметров на выходе из горелки рассмотрены различные варианты подвода и конструктивные схемы узлов подвода компонентов. В программном комплексе ANSYS CFX решена сопряженная задача теплообмена, которая предусматривает включение в расчетную область зон смешения и горения, огневой стенки и рубашки охлаждения. Проанализированы характеристики течения с горением в рабочем объеме горелки, температурного состояния огневой стенки и рубашки охлаждения. В качестве охладителя используется воздух, который после рубашки охладителя в подогретом состоянии подается в зону смешения и горения. В результате исследований предложены конструктивные схемы подвода воздуха, которые обеспечили смещение фронта пламени от форсуночного блока и основной части огневой стенки. Предложенные мероприятия уменьшают температурные напряжения конструктивных элементов и увеличивают ресурс работы горелки.

Ключевые слова: воздушно-керосиновая горелка, стехиометрическое соотношение, численное моделирование, сопряженная задача теплообмена, огневая стенка, форсуночный блок

Харлина Екатерина Владимировна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: katerinka_bev@mail.ru).

Морозов Андрей Дмитриевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29,
e-mail: andrew_winter@mail.ru).

Бульбович Роман Васильевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990,
г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: bulbovich@pstu.ru).

Бачев Николай Леонидович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь,
Комсомольский пр., д. 29, e-mail: bnl54@yandex.ru).

1. Выбор геометрических и режимных параметров керосино-воздушной горелки в составе установки для испытаний термобарьерных покрытий / Е.В. Бояршинова, Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин, Р.В. Бульбович // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 49. – С. 95–102.
2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1989. – 824 с.
3. Бояршинова Е.В., Бачев Н.Л., Бульбович Р.В. Охлаждение воздушно-керосиновой горелки в составе установки для испытаний для термобарьерных покрытий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 58. – С. 5–15.
4. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 452 с.
5.  Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей / Г.Г. Гахун [и др.]. – М.: Машиностроение, 1989. – 424 с.
6. Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство / ООО «Бином-Пресс». – М., 2004. – 448 с.
7. Иванов Д.В., Доль А.В. Введение в Ansys Workbench: учеб.-метод. пособие для студ. естеств.-науч. дисциплин. – Саратов: Амирит, 2016. – 56 с.
8. CAE-моделирование рабочего процесса газогенератора ГТД в программном комплексе Ansys CFX: электрон. учеб. пособие / М.Ю. Орлов, О.В. Батурин, Л.С. Шаблий, А.В. Кривцов, С.С. Матвеев, В.С. Зинковский, Д.А. Колмакова, Г.М. Попов; Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). – Самара, 2012. – URL: http://repo.ssau.ru/bitstream/Uchebnye-posobiya/CAEmodelirovanie-rabochego-processa-gazogeneratora-GTD-v-programmnom-komplekse-Ansys-CFX- Elektronnyi-resurs-elektron-ucheb-posobie-54318/1/%D0%9E%D1%80%D0%BB%D0%BE%D0%B2%20%D0%9C.%D0%AE.%20CAE% 20-%20%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0% D0%BD%D0%B8%D0%B5.pdf (дата обращения: 25.11.2019).
9. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок / А.А. Иноземцев [и др.]. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с.
10. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. – Казань: изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. – 220 с.
11. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. – М.: Наука, 1986. – 290 с.
12. Неустойчивость горения в ЖРД / под ред. Д.Т. Харрье, Ф.Р. Рирдона. – М.: Мир, 1975. – 869 с.
13. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. – Новосибирск: Наука, 1970. – 659 с.
14. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок. Теплообмен. – Л.: Машиностроение, 1985. – 272 с.
15. Кошкин В.К. Основы теплопередач в авиационной и ракетно-космической технике. – М.: Машиностроение, 1975. – 624 с.