Рассмотрена задача экспериментального моделирования ударного взаимодействия оторвавшейся лопатки с корпусом вентилятора турбореактивного двигателя. Указаны ошибки и проблемы моделирования при испытаниях цилиндрических моделей и плоских образцов. Показано различие результатов расчета и эксперимента для металлических пластин. Предложена схема экспериментальной лабораторной установки на основе пневморесивера для баллистических испытаний плоских образцов. Приведена методика расчета параметров плоских металлических образцов с точки зрения критериев моделирования.

Ключевые слова: экспериментальное моделирование, поражающий элемент, корпус вентилятора, лопатка, плоский образец, кинетическая энергия, энергия пробития, баллистическая стойкость.

Куртеев Владимир Аркадьевич (Пермь, Россия) – ведущий конструктор ПАО «Научно-произ­вод­ст­венное объединение “Искра”» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: kva730@iskra.perm.ru).

Мозеров Борис Георгиевич (Пермь, Россия) – главный конструктор проекта ПАО «Научно-произ­водственное объединение “Искра”» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: pioneer241@mail.ru).

1. Куртеев В.А. Экспериментальное моделирование ударного взаимодействия оторвавшейся лопатки с корпусом вентилятора турбореактивного двигателя // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – № 52. – С. 97–116.

2. Оценка защитной способности корпуса вентилятора турбореактивного двигателя / В.А. Куртеев, Б.Г. Мозеров, М.И. Соколовский, А.А. Иноземцев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 40. – С. 22–43.

3. Куртеев В.А. Баллистическая стойкость многослойных пластин бронезащиты // Вопросы оборонной техники. – 2016. – Сер. 15, вып. 3 (182)–4 (183). – С. 87–93.

4. Куртеев В.А. Оценка бронезащиты с учетом пластичности материала // Вопросы оборонной техники. – 2016. – Сер. 15, вып. 3 (182)–4 (183). – С. 44–50.

5. Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования / В.А. Григорян [и др.]. – М.: РадиоСофт, 2008. – 406 с.

6. Ермоленко А.Ф. Модель послойного пробития тканевых и композитных броневых преград // Вопросы оборонной техники. – 2012. – Сер. 15, вып. 1 (164)–2 (165). – С. 18–23.

7. Расчетно-экспериментальный критерий динамической прочности корпуса газотурбинного двигателя при обрыве лопатки ротора / А.А. Рябов, В.И. Романов, С.С. Куканов, Ю.Н. Шмотин, Д.В. Габов // Вестник МАИ. – 2015. – Т. 22, № 3. – С. 76–84.

8. Крундаева А.Н. Разработка метода расчета удержания оборвавшейся лопатки ГТД комбинированным корпусом с намоткой из непропитанных арамидных нитей: дис. … канд. техн. наук. – Рыбинск, 2014. – 16 с.

9. Сплав 1570С – сплав для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия» / А.В. Бронз, В.И. Ефремов, А.Д. Плотников, А.Г. Чернявский // Космическая техника и технологии. – 2014. – № 4 (7). – С. 62–67.

10. Расчетно-экспериментальные исследования прочности корпуса вентилятора турбореактивного двигателя при ударном воздействии оторвавшейся лопатки / В.А. Куртеев, С.И. Бурдюгов, А.А. Иноземцев, В.И. Ломаев, Б.Г. Мозеров, М.И. Соколовский, В.Б. Шатров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2017. – № 1. – С. 85–103.

11. Нормы прочности авиационных газотурбинных двигателей гражданской авиации / под ред. Ю.А. Ножницкого; ГНЦ РФ ЦИАМ им. П.И. Баранова. – 6-е изд. – М., 2004. – 260 с.

12. Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. – М.: Машиностроение, 1994. – 448 с.

Составление адекватных математических моделей исследуемых объектов для систем автоматизированного проектирования достаточно сложно. Повысить достоверность решения, принимаемого с помощью математических моделей, можно, в частности, путем уточнения параметров моделей по результатам эксперимента (идентификацией).

Существует ряд методов идентификации, отличающихся по используемому критерию адекватности и опирающихся на различную априорную информацию. При выборе метода идентификации необходимо учитывать сложность получения достаточно полной экспериментальной информации при испытаниях. Из-за недостатка информации при идентификации объективно имеется целая область возможных решений (множество сочетаний значений варьируемых параметров) с приемлемым значением критерия адекватности. Поиск минимума при этом представляет собой сложную в вычислительном отношении задачу (очень вытянутые «овраги»), но более серьезной проблемой является то, что решение потенциально неустойчиво относительно особенностей экспериментальных данных (положение минимума может заметно сместиться при небольшом изменении исходных данных). В этом случае необходимо использовать специальные математические методы решения подобных некорректных задач, позволяющие получать устойчивые оценки варьируемых параметров.

Анализ методов показал целесообразность применения метода гребневых оценок с определенными усовершенствованиями. Опыт работы с программой подтвердил работоспособность метода.

Предварительная обработка полученной информации осуществляется исключением грубых ошибок измерения и приведением измеряемых параметров к одним условиям полета и к одному режиму. В большинстве методик приведение измеряемых параметров к стандартным атмосферным условиям осуществляется с помощью среднестатистических дроссельных характеристик, полученных при стендовых испытаниях нескольких двигателей данной серии.

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, техническая диагностика, термодинамический параметр, математическая модель, локализация дефекта, линейная модель.

Ахмед Хирш Салим Ахмед (Казань, Россия) – аспирант кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки» КНИТУ – КАИ им. А.Н. Туполева (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10; e-mail: hersh_ise19@mail.ru).

Осипов Борис Михайлович (Казань, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки» КНИТУ – КАИ им. А.Н. Туполева (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10; e-mail: obm0099@yandex.ru).

1. Цховребов М.М., Эзрохи А.Ю., Дрыгин А.С. Применение идентифицированной математической модели газотурбинного двигателя для анализа результатов испытаний // Авиационные двигатели и силовые установки. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. – С. 153–159.
2. Кеба И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Транспорт, 1980. – 248 с.
3. Кофман В.М. Метод параметрической идентификации математических моделей ГТД на установившихся режимах работы // Вестник Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. – 2009. – Т. 13, № 1 (34). – С. 57–65.
4. Ахмедзянов А.М., Дубравский Н.Г., Тунаков А.П. Диагностика состояния ВРД по термогазодинамическим параметрам. – М.: Машиностроение, 1983. – 206 с.
5. Опыт использования программы UNI_MM для выполнения термодинамических расчетов турбореактивных двухконтурных двигателей / Е.В. Марчуков, И.А. Лещенко, М.Ю. Вовк, А.А. Инюкин // Насосы. Турбины. Системы: науч.-техн. журн. – 2015. – № 2 (15). – C. 45–53.
6. Синтез систем управления и диагностирования газотурбинных двигателей / С.В. Епифанов [и др.]. – Киев: Техника, 1998. – 312 с.
7. Надежность, диагностика, контроль авиационных двигателей / В.Т. Шепель [и др.]; Рыбин. гос. техн. ун-т. – Рыбинск, 2001. – 352 с.
8. Advanced multivariable control systems of aeroengines / eds. S. Jianguo, V.I. Vasilyev, B.G. Ilyasov. – Beijing, China: BUAA Press, 2005. – 621 p.
9. Зубко А.И. Перспективный комплекс виброакустической диагностики подшипниковых опор авиа­ционных газотурбинных двигателей // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2016. – Т. 23, № 1. – С. 47–55.
10. Князева В.В., Чубаров О.Ю., Неретин Е.С. Методика диагностики неисправных состояний на базе измерений контролируемых параметров при огневых испытаниях // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2014. – Т. 21, № 5. – С. 106–115.
11. Лянцев О.Д., Казанцев А.В., Абдулнагимов А.И. Метод идентификации нелинейных динамических моделей ГТД на режиме приемистости // Динамика и виброакустика машин. – Самара, 2016. – С. 80–81.
12. Кузьмичев В.С., Ткаченко А.Ю., Филинов Е.П. Влияние размерности турбореактивных двигателей на выбор оптимальных параметров рабочего процесса // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2017. – Т. 24, № 4. – С. 40–45.
13. Лянцев О.Д., Абдулнагимов А.И., Казанцев А.В. Определение нелинейной динамической модели ТРДД на режиме запуска по экспериментальным данным // Авиационная промышленность. – 2017. – № 2. – С. 1–5.
14. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Оценка влияния неоднородности входного потока воздуха на тягу газотурбинного двухконтурного двигателя // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2018. – Т. 25, № 2. – С. 99–108.
15. Чуян Р. Методы математического моделирования двигателей летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1988. – 288 с.
16. Тунаков А. Методы оптимизации при доводке и проектировании газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 184 с.
17. Бойко Л. Математическая модель газотурбинного двигателя с повенцовым описанием многоступенчатого осевого компрессора и ее практическое применение // Авиационно-космическая техника и технология. – 2008. – № 6. – C. 71–77.
18. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.
19. Statistical summary of commercial jet airplane accidents worldwide operations 1959–2010 / Boeing Commercial Airplanes. – Seattle, Washington, U.S.A., 2011.

Эксплуатация систем, в которых есть вращающиеся элементы, в определенных случаях сопряжена с возникновением контакта между вращающимися частями (ротором) и неподвижными частями (статором). Известны случаи, когда задевание ротора о статор приводило к повреждению или к полному разрушению агрегата. В связи с чем задевание ротора о статор является одной из основных проблем роторных систем.

Целью описанного в данной работе исследования является получение детальных экспериментальных данных о влиянии трения на вибрационное поведение ротора в процессе задевания ротора о статор. Приведена методика экспериментального исследования динамического поведения ротора при контакте со статором, имеющим различные фрикционные характеристики, проведена серия экспериментов и выполнен анализ экспериментальных данных, полученных при задевании стального ротора о статорные элементы, изготовленные из алюминия, бронзы и фторопласта. Все приведенные результаты в экспериментах с задеванием сравниваются с результатами эксперимента без задевания с использованием диаграмм Кэмпбелла, орбит и амплитудно-частотных характеристик.

Анализ экспериментальных данных показывает, что трение в значительной мере влияет на динамическое поведение ротора. В зависимости от величины коэффициента трения различается три основных поведения ротора: синхронное скольжение при низком значении коэффициента трения, обратное обкатывание при высоком и виброударное движение при промежуточном значении коэффициента трения.

Разработанная экспериментальная методика и полученные экспериментальные данные о динамическом поведении ротора при контакте со статором могут быть использованы для верификации и отработки расчетных методик.

Ключевые слова: роторная динамика, роторная система, анизотропия жесткости опор, задевание ротора о статор, экспериментальные исследования, диаграмма Кэмпбелла, амплитудно-частотная характеристика, трение, субгармоника, супергармоника, радиальный зазор.

Куракин Антон Дмитриевич (Пермь, Россия) – аспирант, инженер кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: Kurakin_ad@mail.ru).

1. Кельзон А.С., Журавлев Ю.Н., Январев Н.В. Расчет и конструирование роторных машин. – Л.: Машиностроение, 1977. – 288 с.
2. Bently D. Fundamentals of rotating machinery diagnostics. – NW, USA: Bently pressurized bearing press, 2002. – 726 p.
3. Muszynska A. Rotordynamics. – NW, USA: Taylor & Francis Group, 2005. – 1054 p.
4. Загретдинов И.Ш., Костюк А.Г., Трухний А.Д. Разрушение турбоагрегата 300 МВт Каширской ГРЭС: причины, последствия и выводы // Теплоэнергетика. – 2004. – № 5. – С. 5–15.
5. Банах Я.Л. Проблемы колебаний и устойчивости роторных систем // Динамика виброударных (сильно нелинейных) систем: сб. тр. XVIII Междунар. симп.; ИМАШ РАН. – М., 2015. – С. 34–41.
6. Русов В.А. Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам / Вибро-Центр. – Пермь, 2012. – 200 c.
7. Вибрационная диагностика технического состояния ГТД в составе газоперекачивающих агрегатов / А.А. Дегтярев, М.Е. Колотников, В.Г. Кульчихин [и др.] // Вестник Моск. авиац. ин-та. – 2001. – № 4. – С. 12–28.
8. Раннее обнаружение и локализация скрытых дефектов узлов ГТД по данным многомерного дискриминантного анализа корпусной вибрации / А.Г. Соколова, Ф.Я. Балицкий, Г.В. Долаберидзе [и др.] // Вестник научно-технического развития. – 2013. – № 11. – С. 50–59.
9. A review on dynamic characteristics of blade–casing rubbing / H. Ma, F. Yin, Y. Guo, X. Tai [et al.] // Springer. – 2015. – № 84. – 36 p.
10. Нихамкин М.Ш., Семенов С.В., Мехоношин Г.В. Экспериментальное исследование демпфирования колебаний двухвальной роторной системы газотурбинного двигателя // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11, ч. 2. – С. 280–284.
11. Experimental investigation of rotor dynamics in aircraft engine with two-axis stiffness anisotropy of supports / S.V. Semenov, M.Sh. Nikhamkin, O.V. Korepanova [et al.] // 29th Cong. of the Int. Council of the Aeronautical Sci., ICAS. – 2014. – P. 4.
12. Twin shaft rotor system vibration damping experimental investigation / M.S. Nikhamkin, S.V. Semenov, G.V. Mekhonoshin [et al.] // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 752–753. – P. 918–921.
13. Особенности модального анализа роторов с цанговыми соединениями деталей / М.Ш. Нихамкин, Г.В. Мехоношин, С.В. Семенов [и др.] // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10, ч. 2. – С. 280–288.
14. Лабораторный комплекс для проведения экспериментов по роторной динамике / А.Д. Куракин, Л.В. Воронов, Г.В. Мехоношин [и др.] // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 12–2. – С. 258–262.
15. Cеменов С.В., Мехоношин Г.В. Информационно-измерительная система управления модельной двухвальной роторной установкой // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (InnoTech 2013). – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – С. 88–91.

В процессе механического легирования частицы порошка испытывают значительные пластические деформации, микроскопическим механизмом которых является движение образующихся в них дислокаций. Высокие значения плотности дислокаций являются характерной чертой механически легированных твердых растворов. С помощью имитационного подхода моделируется движение дискретного набора взаимодействующих краевых дислокаций и примесных атомов при значительных скоростях деформирования, характерных для процесса механического легирования.

Ключевые слова: механическое легирование, пластическое деформирование частицы порошка, взаимодействие дислокаций и примесных атомов.

Зубко Иван Юрьевич (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент, декан факультета «Прикладная математика и механика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: fpmm@pstu.ru).

Зайцев Алексей Вячеславович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: a-zaitsev@mail.ru).

Соколкин Юрий Викторович (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mkmk@pstu.ru).

1. Оглезнева С.А., Михайлов А.О., Зубко И.Ю. Влияние углерода на формирование структуры при механическом легировании и спекании порошковых сталей // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2008. – № 1. – С. 9–16.
2. Зубко И.Ю., Пермяков А.В., Трусов П.В. Динамика многих соударяющихся тел: приложение к механическому легированию // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. – 2008. – № 2. – С. 29–35.
3. Зубко И.Ю., Зайцев А.В. Моделирование движения мелющих тел в процессе механического легирования // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 48. – С. 5–15.
4. Aikin B.J.M., Courtney T.H. Modeling of particle size evolution during mechanical milling // Metallurgical and Materials Transactions A. – 1993. – Vol. 24 A (11). – P. 2465–2471.
5. Courtney T.H., Maurice D. Process modeling of the mechanics of mechanical alloying // Scripta Materialia. – 1996. – Vol. 34 (1). – P. 5–11.
6. Harris J.R., Wattis J.A.D., Wood J.V. A comparison of different models for mechanical alloying // Acta Materialia. – 2001. – Vol. 49 (19). – P. 3991–4003.
7. Maurice D., Courtney T.H. Modeling of mechanical alloying. Part I. Deformation, coalescence, and fragmentation mechanisms // Metallurgical and Materials Transactions A. – 1994. – Vol. 25A. – P. 147–158.
8. Maurice D., Courtney T.H. Modeling of mechanical alloying. Part II. Development of computational modeling programs // Metallurgical and Materials Transactions A. – 1995. – Vol. 26 A. – P. 2431–2435.
9. Watanabe R., Hashimoto H., Lee G.G. Computer simulation of milling ball motion in mechanical alloying (overview) // Materials Transactions. – 1995. – Vol. 36 (2). – P. 102–109.
10. Naimark O.B., Bayandin Y.V., Zocher M.A. Collective properties of defects, multiscale plasticity, and shock induced phenomena in solids // Physical Mesomechanics. – 2017. – Vol. 20, no. 1. – P. 10–30.
11. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. – М.: Мир, 1991. – 280 с.
12. Зубко И.Ю., Келлер И.Э., Трусов П.В. Модель образования дислокационных структур при непропорциональном циклическом нагружении // Физическая мезомеханика. – 1999. – № 4. – С. 61–81.
13. Зубко И.Ю., Келлер Н.Э., Трусов П.В. Самоорганизация дислокаций как причина нестабильности при пластической деформации // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2002. – № 10. – С. 63–74.
14. Зубко И.Ю. Модель клеточных автоматов для монокристалла с дислокациями трех систем скольжения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2004. – № 12. – С. 45–53.

Представлены результаты эксперимента по обработке цинковых образцов короткоимпульсным высокоэнергетическим электромагнитным полем с целью изучения залечивания микропор и микротрещин внутри материала. Описаны использованная установка, методика экспериментов, проведен анализ полученных данных. Подтверждается гипотеза о том, что при воздействии импульсным током в цинке может происходить уменьшение поврежденности (пористости) материала, вплоть до полного залечивания некоторых дефектов путем сварки берегов микротрещин расплавленным металлом.

Ключевые слова: импульсное электромагнитное воздействие, залечивание микродефектов, одноосное растяжение, цинк.

Кукуджанов Константин Владимирович (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории механики и оптимизации конструкций ИПМех РАН  (119526, г. Москва, пр. Вернадского, д. 101-1, e-mail: kconstantin@mail.ru).

Ченцов Александр Викторович (Москва, Россия) – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник  лаборатории механики технологических процессов ИПМех РАН (119526, г. Москва, пр. Вернадского, д. 101-1, e-mail: chentsov@ipmnet.ru), ORCID: 0000-0003-4760-1738.

1. Влияние электрического тока на малоцикловую усталость стали / Г.В. Карпенко, О.А. Кузин, В.И. Ткачев, В.П. Руденко // Докл. АН СССР. Сер. Физика. – 1976. – № 21. – С. 159–160.
2. Физические основы и технологии обработки современных материалов (теория, технология, структура и свойства) / О.А. Троицкий, Ю.В. Баранов, Ю.С. Аврамов, А.Д. Шляпин; Ин-т комп. исслед. – М.; Ижевск, 2004. – Т. 1. – 590 с.
3. Conrad H. A study into the mechanism (s) for the electroplastic effect in metals and its application to metalworking, processing and fatigue: final report ARO proposal number 23090-MS. – 1989. – 52 p.
4. Effect of electric current pulses on fatigue characteristics of polycrystalline copper / H. Conrad, J. White, W.D. Cao, X.P. Lu, A.F. Sprecher // Materials Sci. and Eng.: A. – 1991. – Vol. 145, no. 1. – P. 1–12.
5. Финкель В.М., Головин Ю.И., Слетков А.А. О возможности торможения быстрых трещин импульсами тока // Докл. АН СССР. – 1976. – Т. 227, № 4. – С. 848–851.
6. Финкель В.М., Головин Ю.И., Слетков А.А. Разрушение вершины трещины силовым электромагнитным полем // Докл. АН СССР. – 1977. – Т. 237, № 2. – С. 325–327.
7. Беклемишев Н.Н., Корягин Н.И., Шапиро Г.С. Влияние локально-неоднородного электромагнитного поля на пластичность и прочность проводящих материалов // Изв. АН СССР. Металлы. – 1984. – № 4. – С. 184–187.
8. Пластичность и прочность металлических материалов с учетом импульсного воздействия высокоэнергетического электромагнитного поля / Н.Н. Беклемишев, В.Н. Кукуджанов, В.А. Порохов [и др.]; ИПМ АН СССР. – М., 1989. – 56 с. (препринт № 372).
9. Партон В.З., Кудрявцев Б.А., Рубинский Б.Д. Распространение трещины под действием сильного электрического поля // Докл. АН СССР. – 1981. – Т. 250, № 5. – С. 1096–1100.
10. Клюшников В.Д., Овчинников И.В. Плоская задача о воздействии мгновенного точечного источника тепла // Изв. АН СССР. МТТ. – 1988. – № 4. – С. 118–122.
11. Овчинников И.В. Определение ресурса пластичности при воздействии тока // Проблемы прочности. – 1993. – № 6. – С. 54–59.
12. Кукуджанов В.Н., Коломиец-Романенко А.В. Исследование влияния динамического воздействия электрического тока на механические свойства материалов с упорядоченной структурой дефектов // Изв. РАН. МТТ. – 2010. – № 3. – С. 188–199.
13. Кукуджанов В.Н., Коломиец-Романенко А.В. Модель термоэлектропластичности изменения механических свойств металлов на основе реорганизации структуры дефектов под воздействием импульсного электрического тока // Изв. РАН. МТТ. – 2011. – № 6. – С. 6–21.
14. Коломиец А.В., Кукуджанов В.Н., Кукуджанов К.В. О переходе неоднородных упругопластических материалов с дефектами в макроразрушенное состояние / ИПМех РАН. – М., 2013. – 42 с. (препринт № 1053).
15. Кукуджанов К.В., Левитин А.Л. Процессы деформирования упругопластического материала с дефектами при электродинамическом нагружении // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 1. – С. 106–120.
16. Qin R.S., Su S.X. Thermodynamics of crack healing under electropulsing // J. Mater. Res. – 2002. – Vol. 17, no. 8. – P. 2048–2052.
17. Кукуджанов К.В. Моделирование воздействия высокоэнергетического импульсного электромаг­нит­ного поля на микротрещины в поликристаллическом металле // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 4. – С. 138–158.
18. Кукуджанов К.В., Левитин А.Л. Процессы трансформации и взаимодействия микротрещин в металле под воздействием высокоэнергетического импульсного электромагнитного поля // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2016. – № 2. – С. 89–110.
19. Кукуджанов К.В. О залечивании поврежденности металла высокоэнергетическим импульсным электромагнитным полем // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2017. – № 2. – С. 99–124.
20. Кукуджанов К.В. Моделирование залечивания поврежденности металла высокоэнерге­ти­чес­ким импульсным электромагнитным полем // Письма о материалах. – 2018. – Т. 8, № 1. – С. 27–32.
21. Song H., Wang Z.-J., Gao T.-J. Effect of high density electropulsing treatment on formability of TC4 titanium alloy sheet // Trans. Nonferrous Soc. China. – 2007. – Vol. 17. – P. 87–92.
22. Song H., Wang Z.-J. Microcrack healing and local recrystallization in pre-deformed sheet by high density electropulsing // Materials Sci. and Eng. A. – 2008. – Vol. 490, no. 1–2. – P. 1–6.
23. Ultrasonic monitoring of the accumulation of aging damage and recovery of the useful lifetime of industrial parts / L.B. Zuev, V.Ya. Tsellermaer, V.E. Gromov, V.V. Murav'ev // Technical Physics. – 1997. – Vol. 49, no. 2. – P. 1094–1096.
24. Acoustic evaluation of the endurance of steel specimens and recovery of their serviceability / L.B. Zuev, O.V. Sosnin, D.Z. Chirakadze, V.E. Gromov, V.V. Murav'ev // J. of Applied Mech. and Techn. Phys. – 1998. – Vol. 39, no. 4. – P. 639–641.
25. Акустический контроль долговечности стальных образцов и восстановление их ресурса / Л.Б. Зуев, О.В. Соснин, Д.З. Чиракадзе [и др.] // Изв. РАН. Сер. физическая. – 1997. – № 5. – С. 1019–1023.
26. Электростимулированнное восстановление ресурса выносливости сварных соединений / В.Е. Гро­мов, Д.З. Чиракадзе, Е.В. Семакин [и др.] // Изв. РАН. Сер. физическая. – 1997. – № 5. – С. 1019–1023.
27. The healing of quenched crack in 1045 steel under electropulsing / Z. Yizhou, Z. You, H. Guanhu, Z. Benlian // J. of Materials Res. – 2001. – Vol. 16. – P. 17–19.
28. Numerical calculation and experimental research on crack arrest by detour effect and joule heating of high pulsed current in remanufacturing / J. Yu, H. Zhang, D. Deng, S. Hao, A. Iqbal // Chinese J. of Mech. Eng. – 2014. – Vol. 27, no. 4. – P. 745–753.
29. Hosoi A., Nagahama T., Ju Y. Fatigue crack healing by a controlled high density electric current field // Materials Sci. and Eng. A. – 2012. – Vol. 533. – P. 38–42.
30. Hosoi A., Kishi T., Ju Y. Healing of fatigue crack treated with surface-activated pre-coating method by controlling high-density electric current // 13th Int. Conf. on Fracture, June 16–21, 2013. – Beijing, China, 2013. – P. 233–245.
31. Self-healing of damage inside metals triggered by electropulsing stimuli / H. Song, Z.-J. Wang, X.-D. He, J. Duan // Scientific Reports. – 2017. – Vol. 7. – P. 7079.

Приводятся результаты работы по созданию численной тепловой модели инфракрасного излучателя на базе трубчатой галогенной лампы накаливания КГТ-220-1300 как одного из элементов оборудования, используемого при проведении термовакуумных испытаний космических аппаратов.

В качестве инструмента для решения комплексной задачи теплообмена применялось программное обеспечение Thermal Model Generator.

Проведены варианты расчетов для функционирования лампы при различных значениях напряжения. Результаты математического моделирования с применением полосовой аппроксимации свойств элементов системы вкупе с методом Монте-Карло в решении задачи теплообмена излучением системы тело накала–кварцевая оболочка–окружающая среда показали высокую эффективность. Выполненный анализ корректности результатов продемонстрировал хорошую сходимость с данными ранее проведенных экспериментов по измерению температуры кварцевой оболочки, что подтверждает достоверность результатов.

Получение в распоряжение разработчиков систем обеспечения теплового режима КА подобного рода качественной модели является важным шагом в комплексной работе, нацеленной на проведение сквозного математического моделирования тепловых режимов КА, а также позволит решить ряд вопросов, связанных с методическим обеспечением ТВИ, их проведением и оптимизацией.

Ключевые слова: термовакуумные испытания, инфракрасный излучатель, полосовая аппроксимация, метод Монте-Карло, тело накала, температура, галогенная лампа, Thermal Model Genarator.

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

1.    Куликов Д.С., Бирюк В.В., Моисеев В.В. Экспериментальное исследование теплового режима трубчатой галогенной лампы накаливания // Вестник Пермского национального исследовательского  политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 56. – С. 92–101. DOI: 10.15593/2224-9982/2019.56.08

2.    Ash R.L. An analysis of the radiation field beneath a bank of tubular quartz lamps / NASA
CR-191551. – 1972. – 34 р.

3.    Hanson M.A., Casey J.J. High temperature test technology AFWAL-TR-863105. – U.S. Air Force, San Diego, 1987.

4.    Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: справ. – М.: Энерго­атомиздат, 1991. – 432 с.

5.    Boulet P., Parent G., Acem Z. Radiation emission from a heating coil or a halogen lamp on a semitrasparent sample // Int. J. of Thermal Sci. – 2014. – Vol. 77. – P. 223–234.

6.    Logerais P.O., Bouteville A. Modelling of infrared halogen lamp in a rapid thermal system // Int. J. of Thermal Sci. – 2010. – Vol. 49. – P. 1437–1445.

7.    Мишин Г.С., Саква Н.В. Выбор характеристик ИК-имитатора внешней тепловой нагрузки при тепловакуумных испытаниях СОТР КА с тепловыми трубами // Тепловые трубы для космического применения: междунар. науч.-техн. конф., г.  Химки, 15–18 сентября 2009. – Химки, 2009. – С. 72.

8.    Bordival M., Schmidt F.M. A ray tracing method to simulate the infrared heating of semi-transparent thermoplastics // Int. J. of Material Forming. – 2010. – Vol. 3. – P. 809–812.

9.    Benoit C., Fabrice S. Infrared heating stage simulation of semi-transparent media (PET) using ray tracing method // Int. J. of Material Forming. – 2011. – Vol. 4. – P. 1–10.

10.  Зворыкин Д.Б., Прохоров Ю.И. Применение лучистого инфракрасного нагрева в электронной промышленности. – М.: Энергия, 1980. – 174 с.

11.  Гинзбург А.С., Сыроедов В.И., Плаксин Ю.М. Экспериментальные исследования излучатель­ных способностей кварцевых ИК-генераторов // Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. – 1975. – Вып. 109. – С. 353–359.

12.  Сеттарова З.С., Сергеев О.А., Николаева З.Д. Температурная зависимость коэффициента поглощения некоторых кварцевых стекол // Теплофизика высоких температур. – 1970. – Т. 10, № 3. – C. 306–312.

13.  Излучательные свойства твердых материалов: справ. / под ред. А.Е. Шейндлина. – М.: Энергия, 1974. – 471 с.

14.  Вугман С.М., Волков В.И. Галогенные лампы накаливания. – М.: Энергия, 1980. – 136 с.

15.  Прохоров Ю.И., Иванов В.И. Спектры излучения инфракрасных трубчатых ламп накаливания // Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. – 1971. – Вып. 112–113. – С. 24–26.

16.  Branstetter J.R. Formulas for radiant heat transfer between nongray parallel plates of polished refractory metals / NASA TN D-2902. – 1965. – 17 p.

17.  Maya heat transfer technologies / Ltd. Thermal Solver TMG Reference Manual Simcenter. – 12 February 2018. – 598 p.

18.  Справочная книга по свтетотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 528 с.