Приводится подробное описание разработанного авторами метода согласования рабочего процесса основных элементов системы запуска современного газотурбинного двигателя для самолета гражданской авиации: вспомогательной силовой установки и воздушной турбины – стартера. Данная методика была разработана в ходе решения практической задачи подбора существующих ВСУ и воздушной турбины для вновь создаваемого двигателя. Необходимость разработки указанного метода вызвана отсутствием рекомендаций по согласованию элементов системы запуска в доступной литературе.

В основе метода лежит совмещение характеристик ВСУ и турбины, приведенных к единой системе координат. Пересечение линий характеристик, соответствующих одинаковым условиям, указывает на возможность совместной работы указанных элементов. Отсутствие пересечения говорит о невозможности совместного функционирования. При расчете учитываются также потери в магистралях подвода воздуха к турбине. Использование разработанного метода позволяет оценить возможность совместной работы ВСУ и воздушной турбины на любом эксплуатационном режиме.

Кроме проверки возможности функционирования, в результате расчета определяются конкретные параметры рабочего процесса в рабочей точке, которые затем используются как исходные данные при расчетах элементов системы запуска, например определения параметров турбины, которые, в свою очередь, позволяют дать исходную информацию для расчета времени запуска или возможности функционирования системы запуска ГТД по прочностным и другим критериям.

Алгоритм расчета времени запуска ГТД также был разработан авторами и реализован в виде оригинальной компьютерной программы.

Ключевые слова: запуск ГТД, система запуска, воздушная турбина, методика, совместная работа, вспомогательная силовая установка, мощность, время запуска, сомещение характеристик, согласование, эксплуатационные харатеристики, программа ЭВМ.

Попов Григорий Михайлович (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Теория двигателей летательных аппаратов» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: grishatty@gmail.com).

Зубанов Василий Михайлович (Самара, Россия) – младший научный сотрудник научно-образо­вательного центра газодинамических исследований, ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: waskes91@gmail.com).

Матвеев Валерий Николаевич (Самара, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Теория двигателей летательных аппаратов» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: valeriym2008@rambler.ru).

Батурин Олег Витальевич (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Теория двигателей летательных аппаратов» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: oleg.v.baturin@gmail.com).

Корнеева Анастасия Ивановна (Самара, Россия) – инженер отдела перспективных проектов и программ, ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: akorneeva94@mail.ru).

1. Zoccoli M.J., Cheeseman W.H. Development of the next generation gas turbine based jet air start unit for the US navy // Proceed. of the ASME 1998 Int. Gas Turb. and Aeroeng. Cong. and Exhib., Stockholm, Sweden, June 2–5, 1998. – Stockholm, Sweden, 1998. – 98-GT-084. DOI 10.1115/98-GT-084

2. Алабин М.А., Кац Б.М., Литвинов Ю.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1968. – 227 с.

3. High fidelity modeling of the acceleration of a turboshaft engine during a restart / A. Ferrand, M. Bellenoue, Y. Bertin [et al.] // Proceed. of the ASME Turbo Expo 2018: Turbomach. Techn. Conf. and Expos, Oslo, Norway, June 11–15, 2018. – Oslo, Norway, 2018. – GT2018-76654. DOI 10.1115/GT2018-76654

4. Turbo engine starting control law design and process simulation / T. Tian, Ch. Yu-chun, M. Xin-yue, Z. Chao // Proceed. of the 2018 9th Int. Conf. on Mechan. and Aerosp. Eng. (ICMAE), Budapest, Hungary, July 10–13, 2018. – Budapest, Hungary, 2018. – P. 546–551. DOI 10.1109/ICMAE.2018.8467712

5. Park J.H., Baek JeH. Design of an air-starter turbine and starting performance prediction through the numerical analysis // Proceed. of the ASME Turbo Expo 2015: Turbine Techn. Conf. and Expos., Montreal, Quebec, Canada, June 15–19, 2015. – Montreal, Quebec, Canada, 2015. – GT2015-43062. DOI 10.1115/GT2015-43062

6. Modeling and simulation of the start-up operation of a heavyduty gas turbine by using NARX models / H. Asgari, X. Chen, R. Sainudiin, M. Morini, M. Pinelli [et al.] // Proceed. of ASME Turbo Expo, Düsseldorf, Germany, June 16–20, 2014. – Düsseldorf, Germany, 2014. – GT2014-25056.

7. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. – 207 с.

8. Кац Б.М., Жаров Э.С., Винокуров В.К. Пусковые системы авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1976. – 220 с.

9. Improving of the working process of axial compressors of gas turbine engines by using an optimization method / E. Marchukov, I. Egorov, G. Popov [et al] // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. – 2017. – Vol. 232, no. 1. – Art. 012041. DOI 10.1088/1757-899X/232/1/012041

10. Matveev V., Baturin O., Popov G. The optimization of four-stage low pressure turbine with outlet guide vane // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. – 2018. – Vol. 302, no. 1. – Art. 012037. DOI: 10.1088/1757-899X/302/1/012037

11. Marchukov E.Y., Egorov I.N. Gas dynamic modernization of axial uncooled turbine by means of CFD and optimization software // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. – 2018. – Vol. 302, no. 1. – Art. 012027. DOI 10.1088/1757-899X/302/1/012027

12. Fully-turbulent adjoint method for the unsteady shape optimization of multi-row turbomachinery / A. Rubino, S. Vitale, P. Colonna, M. Pini // Aerosp. Sci. and Techn. – 2020. – Vol. 106. – 106132. DOI: 10.1016/j.ast.2020.106132

13. Thorn C.R., Hartfield R.J. Three-dimensional turbine blade optimization using evolutionary algorithm with viscous flow analysis // Proceed. of the 54th AIAA Aerosp. Sci. Meeting. – 2016. – 60339. DOI: 10.2514/6.2016-0115

14. Multidisciplinary optimization design of long blade turbine stage based on parallel self-Adaptive multi-objective differential evolution algorithm / J. Li, B. Li, L. Song, Z. Feng // Proceed. of the ASME Turbo Expo. – 2016. – GT2016-56180. DOI: 10.1115/GT2016-56180

15. Мухаммедов Н.А. Обеспечение надежного запуска авиационного ГТД на основе оптимизации характеристик пускового устройства и совершенствования системы управления: дис. … канд. техн. наук: 05.07.05. – Рыбинск, 2016. – 182 с.

16. Новосельцев Д.А. Рабочий процесс компрессоров ГТД на режимах авторотации: дис. … канд. техн. наук: 05.04.06. – Омск, 2002. – 181 с.

Изучено влияние термического состояния твердого сплава и покрытия Ti1−xAlxN в процессе его электродугового испарения на физико-механические и трибологические свойства покрытия. Экспериментально получена зависимость процесса структурообразования покрытия Ti1−xAlxN от его температуры при осаждении. Наноструктурированное покрытие Ti1−xAlxN формируется в интервале 850–1015 К при скорости его нагрева 6 К/мин. Экспериментально выявлено снижение твердости композиции ВК8–Ti1−xAlxN при температуре выше 960 К. Снижение твердости композиции ВК8–Ti1−xAlxN в данных температурных условиях вызвано значительным увеличением зоны пластичности и размера зерна WC, а также снижением горячей твердости сплава ВК8. Таким образом, выявлено, что оптимальная температура осаждения покрытия на ВК8 не должна превышать 850–900 К. Скорректированы высокое напряжение и продолжительность ионной очистки подложки из ВК8 для уменьшения ее начальной температуры перед осаждением Ti1−xAlxN-покрытия методом электродугового испарения. За счет оптимизации термического состояния подложки из ВК8 и самого наноструктурированного Ti1−xAlxN-пок­ры­тия в процессе его осаждения стало возможным повысить физико-механические свойства и уменьшить коэффициент трения покрытия Ti1−xAlxN. По сравнению с зарубежными аналогами полученное покрытие Ti1−xAlxN обладает более высоким сопротивлением износу (Н/Е = 0,1), сопротивлением пластической деформации (Н3/Е2 = 1,31 ГПа) и упругим восстановлением (Wе = 76 %). Контроль термического состояния подложки и покрытия Ti1–xAlxN в процессе его осаждения позволяет управлять процессом его структурообразования, а также предотвратить градиент состава и свойств формируемых покрытий, увеличить термомеханическую нагрузку на инструмент и детали в процессе резки и эксплуатации. Данная методика может быть использована для других методов нанесения тонкопленочных покрытий.

Ключевые слова: покрытие Ti1–xAlxN, фаза Ti2AlN, мишени Ti и Al, электродуговое испарение, корреляционная связь, катоды Ti и Al, структурное и термическое состояния, физико-механические и трибологические свойства.

Каменева Анна Львовна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: annkam789@mail.ru).

Каменева Наталья Владимировна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: knv143@mail.ru).

1. Thermal stability and oxidation resistance of architecturally designed Ti–Al–N- and Ti–Al–Ta–N-based multilayers / C.M. Koller, S.A. Glatz, S. Kolozsvari, H. Bolvardi, P.H. Mayrhofer // Surface & Coatings Techno­logy. – 2020. – Vol. 385. – 125444. – 11 p.
2. Каменева А.Л. Влияние алюминия на текстуру, микроструктуру, физические, механические и трибологические свойства тонких пленок Ti1–xAlxN // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2014. – № 5 (6). – C. 965–975.
3. Морфологические особенности рельефа на поверхности мишеней при бомбардировке ионами / А.Ф. Белянин, М.И. Самойлович, Д.В. Александров, П.В. Пащенко, М.А. Тимофеев, А.Л. Каменева, А.Л. Талис // Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства функциональной электроники и микрофотоники): материалы 10-й Междунар. науч.-техн. конф. и 14-го Междунар. симп. «Тонкие пленки в электронике», г. Москва, 9–11 сентября 2004 г. – М., 2004. – C. 302–310.
4. Белянин А.Ф., Каменева А.Л., Самойлович М.И. Изучение процесса формирования наноструктурированных покрытий на основе Ti–B–Si–N при магнетронном распылении // Высокие технологии в промышленности России: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф., г. Москва, 6–8 сентября 2006 г. – М., 2006. – C. 211–221.
5. Antsiferov V.N., Kameneva A.L. Experimental study of the structure of multicomponent nanostructured coatings on the basis of Ti–Zr–N alloys formed by ionic plasma methods // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2007. – Vol. 48, no. 6. – P. 485–499.
6. Kameneva A.L., Karmanov V.V., Dombrovsky I.V. Physical and mechanical properties of Ti1–хAlхN thin films prepared by different ion-plasma methods // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2014. – Vol. 5 (6). – P. 762–771.
7. Влияние покрытий ZrN, нанесенных магнетронным распылением, на коррозию сплава ВК8 / И.И. Замалетдинов, В.И. Кичигин, А.Л. Каменева, А.А. Онянов, А.Ю. Клочков // Коррозия: материалы, защита. – 2011. – № 10. – С. 35–41.
8. Kameneva A.L. The influence of aluminum on the texture, microstructure, physical, mechanical and tribological properties of Ti1–xAlxN thin films // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2014. – Vol. 5, no. 6. – Р. 965–975.
9. Каменева А.Л. Установление корреляционной связи процесса формирования пленок на основе Ti–Al–N методом электродугового испарения и процессов, протекающих на поверхности испаряемых катодов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2010. – Т. 12, №. 4. –– С. 138–145.
10. Using Ti1–хAlхN coating to enhance corrosion resistance of tool steel in sodium chloride solution / A.L. Kameneva, V.I. Кichigin, Т.O. Soshina, V.V. Karmanov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2014. – Vol. 5 (5). – P. 1148–1156.
11. Анциферов В.Н., Каменева А.Л. Изучение морфологических особенностей рельефа на поверхности титановой мишени при бомбардировке ионами // От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии: тез. докл. Всерос. конф. с междунар. интернет-участием, г. Ижевск, 27–29 июня 2007 г. – Ижевск, 2007. – С. 15.
12. Kameneva A.L., Guselnikova L.N., Soshina T.O. An influence of a substrate voltage bias and temperature conditions on structure and phase modification in single-component ion-plasmas’ films // e-Journal of Surface Science and Nanotechnology. – 2011. – Vol. 9. – P. 34–39.
13. Kameneva A.L. Model of structural zones of the TiN and TiAlN coatings formed by the arc evaporation of metal in an active gas medium // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2013. – Vol. 54, no. 6. – P. 541–547.
14. Каmеnеvа А.L. Models of structural zones for sputtered and evaporated thin films // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2015. – No. 6 (5). – P. 464–474.
15. Каmеnеvа А.L. Evolution of the film structure in the various evaporation processes // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2015. – No. 6 (1). – 1381–1391.
16. Nucleation and growth of Ti2AlN thin films deposited by reactive magnetron sputtering onto MgO (111) / M. Beckers, N. Schell, R.M.S. Martins, A. Mücklich, W. Möller // Journal of Applied Physics. – 2006. – Vol. 99, no. 3. – 034902.
17. Nanocrystalline thin films synthesized from a Ti2AlN compound target by high power impulse magnetron sputtering technique / T.F. Zhang, Q.M. Wang, J. Lee, P. Ke, R. Nowak, K.H. Kim // Surface and Coatings Technology. – 2012. – Vol. 212. – P. 199–206.
18. The effect of Al composition on the microstructure and mechanical properties of WC-TiAlN superhard composite coating / J.S. Yoon, H.Y. Lee, J.G. Han, S.H. Yang, J. Musil // Surface and Coatings Technology. – 2001. – No. 142–144. – P. 596–602.
19. Гончаров В.Д., Лисенков А.А. Создание электрофизического оборудования на основе вакуумно-дугового разряда // Вакуумная техника и технология. – 2008. – Т. 18, № 2. – С. 67–74.
20. Preparation of CuAlO2 thin films by radio frequency magnetron sputtering and the effect of sputtering on the target surface / T. Ehara, R. Iizaka, M. Abe, K. Abe, T. Sato // Journal of Ceramic Science and Technology. – March 2017. – Vol. 8, iss. 1. – P. 7–12.
21. Mubarak A., Hamzah E., Toff M.R.M. Study of macrodroplet and growth mechanisms with and without ion etchings on the properties of TiN coatings deposited on HSS using cathodic arc physical vapour deposition technique // Materials Science and Engineering: A. – 2008. – Vol. 474 (1–2). – P. 236–242.
22. Батраков А.В. Электрическая изоляция и разряд в вакууме [Электронный ресурс] / Нац. исслед. Том. политехн. ун-т (ТПУ), Ин-т физ. выс. техн. (ИФВТ). – Томск: TPU Moodle, 2014. – URL: https://stud.lms.tpu.ru/course/info.php?id=251] (дата обращения: 18.05.2020).
23. Барченко В.Т., Ветров Н.З., Лисенков А.А. Технологические вакуумно-дуговые источники плазмы / Минобрнауки России, С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина). – СПб.: ЛЭТИ, 2013. – 242 с.

Проведен обзор существующих способов доставки негабаритных грузов при помощи водного, железнодорожного, автомобильного, авиационного и дирижабельного транспорта. Проведен анализ мирового опыта создания летательных аппаратов легче воздуха и выявлены наиболее актуальные задачи для аппаратов данного типа в области ракетно-космической техники, в частности транспортировка негабаритных элементов сверхтяжелых ракет-носителей с заводов-изготовителей на космодром «Восточный», поиск и спасение космонавтов, эвакуация отработавших ступеней с полей падения к точкам утилизации и перевозка негабаритных ферменных конструкций. Определены цели и задачи настоящей работы: обзор существующих проектов транспортных дирижаблей и изучение их конструкций, разработка компоновки транспортного дирижабля для доставки ступеней сверхтяжелых ракет-носителей с заводов-изготовителей на космодром «Восточный», расчет характеристик основных систем и детализация конструкции транспортного средства. В качестве исключительных конструкторских решений опробованы силовая схема газовых оболочек на основе наддуваемых спиральных пневмоконструкций, которые позволяют термостатировать несущий газ и складывать оболочку для хранения, а также тангенциальная система обдува аэродинамической оболочки, позволяющая снизить лобовое сопротивление аппарата. На основе разработанной компоновки была создана упрощенная математическая модель аппарата, позволяющая определить оптимальные проектные параметры. Данные параметры были использованы при детальной проработке каждой из систем, затем производился итерационный расчет. В результате работы разработан облик транспортного дирижабля для доставки негабаритных элементов с заводов-изготовителей на космодром «Восточный» и определены его основные технические параметры: грузоподъемность – 100 т, крейсерская скорость – 126 км/ч, дальность полета – 10 тыс. км.

Ключевые слова: транспорт, воздухоплавание, аппараты легче воздуха, дирижабль, грузоперевозки, транспортировка элементов РКТ, ракетная техника, сверхтяжелый класс, негабаритные грузы, космодром «Восточный», спасение космонавтов, утилизация отработавших ступеней.

Дидковский Аркадий Александрович (Москва, Россия) – студент кафедры «Стартовые ракетные комплексы» ФБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, e-mail: DidkovskiyAA@yandex.ru).

Мухина Екатерина Дмитриевна (Москва, Россия) – студентка кафедры «Стартовые ракетные комплексы» ФБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5).

Станишевский Глеб Юрьевич (Москва, Россия) – студент кафедры «Стартовые ракетные комплексы» ФБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5).

1. Основные положения основ государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденные Президентом Российской Федерации от 19 апреля 2013 г. [Электронный ресурс]. – № Пр-906. – URL: http://www. roscosmos.ru/media/files/docs/3/osnovi_do_2030.doc (дата обращения: 16.10.2020).
2. Zolin A., Didkovsky A. Development of the transport airship for cargo delivery to the Vostochny Cosmodrome // AIP Conf. Proceed., Moscow, Russia, 28 January – 1 February 2019. – Moscow: AIP Publishing LLC, 2019. – Vol. 2171, no. 1. – P. 120004.
3. Kirilin A. Do new generation airships change a paradigm in transport logistics? // Proceed. of the 10th Int. Airship Convention & Exhibition, Friedrichshafen, Germany, 16–18 April, 2015. – Friedrichshafen, Germany, 2015. – Paper 17. – P. 1–14.
4. Кирилин А.Н. Создание воздушной транспортной системы на основе дирижаблей нового поколения для освоения труднодоступных регионов России // Ежемесячный национальный авиационный журнал «Крылья Родины». – 2019. – № 1–2. – С. 38–39.
5. Prentice B.E., Knotts R. Cargo airships: international competition // Journal of Transportation Technologies. – 2014. – No. 4 (3). – P. 187–195.
6. Кирилин А.Н. Дирижабли. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2013. – 415 c.
7. Грумондз В.Т., Семенчиков Н.В., Яковлевский О.В. Аэромеханика дирижабля. – М.: Наука, 2017. – 424 с.
8. Azouz N., Bestaoui Y., Lemaitre O. (2002, November). Dynamic analysis of airships with small deformations // Proceed. of the Third Int. Workshop on Robot Motion and Control. RoMoCo'02, Bukowy Dworek, Poland, 11 November 2002. – Bukowy Dworek, Poland, IEEE, 2002. – P. 209–215.
9. Bolkcom C. Potential military use of airships and aerostats // Library of Congr. Washington DC Cong. Res. Serv. – 2006. – RS21886. – 6 p.
10. Colozza A. Airships for planetary exploration. – 2004. – NASA/CR–2004-213345. – 10 p.
11. Dick H., Robinson D. The golden age of the great passenger airships: Graf Zeppelin and Hindenburg. – Washington, DC: Smithsonian Institution Press, 1991. – 226 p.
12. Thermal calculation of airship hull protection from snow / A.N. Kirilin, A.A. Boldyreva, S.F. Timushev, A.V. Tsipenko // Global Journal of Pure and Applied Mathematics. – 2016. – Vol. 12, no 1. – P. 602–615.
13. Бутылин И.Д., Фомин В.М., Щуров А.А. Управление отрывом пограничного слоя // Ученые записки ЦАГИ. – 1991. – Т. XXII, № 2. – С. 6.
14. Овчинников В.А. Устойчивость оптимально управляемого ламинарного пограничного слоя на плоской пластине // Математическое моделирование и краевые задачи. – 2005. – Ч. 2. – С. 194–197.
15. Виленский Я.Г. Управление пограничным слоем крыла // Труды ЦАГИ. – 1945. – № 565. – С. 48.

При проектировании ТРДД особое внимание уделяется повышению экономичности при помощи увеличения показателей эффективности основных узлов. Аэродинамическая эффективность узла турбины зависит от уровня потерь полного давления и кинетической энергии, которые определяются масштабами вторичных течений в межлопаточных каналах решеток турбин. Существует множество исследований и статей на тему вторичных течений, в которых нередко одним и тем же вихревым структурам приписывают различные названия, что говорит о существовании проблемы отсутствия единой модели вторичных течений и рассогласовании названий компонентов вторичных течений при локализации англоязычных моделей на русском языке.

Цель данной обзорной статьи заключается в рассмотрении существующих классификаций потерь и наиболее распространенных моделей вторичных течений в решетках турбин, среди которых модель Ванга, модель Голдштейна и Спорса, модель Шарма и Батлера и пр. На основании рассмотренных источников выделена наиболее полная классификация потерь, сопоставлены друг с другом компоненты вторичных течений из различных моделей, описан механизм их возникновения и дана наиболее полная номенклатура вторичных течений в решетках турбин.

Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, турбина, турбина высокого давления, аэродинамика, вторичные течения, вихрь, потери полного давления, потери кинетической энергии, рабочая лопатка, сопловой аппарат, терминология вторичных течений, классификация вторичных течений.

Пискунов Станислав Евгеньевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29); инженер-конструктор – расчетчик отдела расчетно-экспериментальных работ по турбинам АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: piskunov-se@avid.ru).

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

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

1. Дунайцев А.А., Солонин В.И. Влияние вторичных течений на процессы тепломассообмена в пучках оребренных стержней газоохлаждаемого реактора // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2017. – № 3. – С. 65–67.
2. Белова С.Е., Сухов М.С. Влияние интенсивности вторичных течений на газодинамическую эффективность охлаждаемой сопловой лопатки со ступенчатой кромкой // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – 2018. – Т. 1. – C. 33–35.
3. Вятков В.В., Курдюков А.В., Ремизов А.Е. Выбор способа борьбы с вторичными течениями в лопаточных венцах газовых турбин // Вестник РГАТУ. – 2016. – № 1 (36). – C. 3–4.
4. Кащенко А.А. Локальный теплообмен на торцевых поверхностях решетки профилей соплового аппарата турбины при интенсивных вторичных течениях // Автомобильный транспорт. – 2015. – № 36. – С. 48–53.
5. Flow visualization in a linear turbine cascade of high performance turbine blades / H.P. Wang, S.J. Olson, R.J. Goldstein, E.R.G. Eckert // Journal of Turbomachinery. – 1997. – Vol. 119, no. 1. – P. 1–8.
6. Сакорнсин Р., Попов С.А. Улучшение аэродинамических характеристик комбинированного крыла путем добавления треугольного выступа // Труды МАИ. – 2013. – № 65. – С. 29.
7. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1991. – Ч. 2. – 304 с.
8. Разработка конструктивных мероприятий, обеспечивающих снижение вторичных потерь в венцах газовой турбины / В.В. Вятков, Т.В. Томилина, Д.В. Карелин, С.А. Ковалев // Омский научный вестник. – 2012. – № 2 (110). – С. 157–160.
9. Абианц В.Х. Теория авиационных газовых турбин. – М.: Гос. изд-во оборон. пром-сти, 1953. – 217 с.
10. Жирицкий Г.С. Авиационные газовые турбины. – М.: Гос. изд-во оборон. пром-сти, 1950. – 517 с.
11. Основы проектирования турбин авиадвигателей / А.В. Деревянко, В.А. Журавлев, В.В. Зикеев [и др.]; под ред. С.З. Копелева. – М.: Машиностроение, 1988. – 328 с.
12. Локай В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов: Теория, конструкция и расчет: учеб. для втузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1991. – 512 с.
13. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. – М.: Машиностроение, 1970. – 614 с.
14. Копелев С.З., Тихонов Н.Д. Расчет турбин авиационных двигателей (Газодинамический расчет. Профилирование лопаток). – М.: Машиностроение, 1974. – 268 с.
15. Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М. Теория и расчет авиационных лопаточных машин: учеб. для вузов / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. – 2 изд., испр. и доп. – Самара, 2003. – 344 с.
16. Батурин О.В. Конспект лекций по учебной дисциплине «Теория и расчет лопаточных машин» / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. – Самара, 2011. – 241 с.
17. Hawthorne W.R.  Rotational flow through cascades // The Quartet Journal of Mechanics and Applied Mathematics. – 1955. – Vol. 8, iss. 3. – P. 266–279.
18. Lampart P. Investigation of endwall flows and losses in axial turbines. Part I. Formation of endwall flows and losses // Journal of Theoretical and Applied Mechanics. – January, 2009. – No. 47 (4). – P. 829–853.
19. Самохвалов Н.Ю., Хайрулин В.Т., Тихонов А.С. Верификация расчетных трехмерных моделей образования вторичных вихревых течений в межлопаточных каналах турбин ГТД по данным испытаний тестового профиля Т106 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 2 (49). – C. 41–53.
20. Langston L.S. Crossflows in a turbine cascade passage // Journal of Engineering for Power. – 1980. – Vol. 102, no. 4. – 80-GT-5. – P. 866–874.
21. Sharma O.P., Butler T.L. Prediction of endwall losses and secondary flows in axial flow turbine cascade // ASME Journal Turbomachinery. – 1987. – No. 109. – P. 229–236.
22. Marchal Ph., Sieverding C.H. Secondary flows within turbomachinery bladings // AGARD-CP-24. – 1977. – P. 11.
23. Goldstein R.J., Spores R.A. Turbulent transport on the endwall in the region between adjacent turbine blades // ASME Journal Heat Transfer. – 1988. – No. 110. – P. 862–869.
24. Ingram G.L. Endwall profiling for the reduction of secondary flow in turbines: doctoral thesis / Duhram University. – Duhram, 2003. – 214 p.
25. Lei Qi, Zhengping Zou Unsteady flows in turbines // Noise Control, Reduction and Cancellation Solutions in Engineering. – 2012. – Р. 71–98.
26. Patdiwala U.J., Patel H.C., Paresh K. Parmar review on tip clearance flow and secondary flow losses in linear turbine cascade // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE). – 2014. – Vol. 11, iss. 3. – P. 33–37.
27. Герасименко В.П., Осипов Е.В., Шелковский М.Ю. Эффекты радиального зазора в турбомашинах // Авиакосмическая техника и технология. – 2004. – № 8 (16). – C. 133–140.
28. Ле Тиен Зыонг, Нестеренко В.Г. Разработка и исследование конструктивных способов повышения КПД в концевых участках рабочих лопаток ТВД авиационных ГТД // Международный научно-исследовательский журнал. – 2018. – № 1. – С. 73–84.
29. Особенности вихревой структуры потока в окрестности бандажа с одним гребнем / И.В. Афанасьев, А.В. Грановский, Е.Ю. Марчуков, И.А. Манаев, А.Е. Шунин // ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА. – 2019. – № 7. – С. 43–50.
30. Афанасьев И.В., Грановский А.В. Расчетное исследование влияния формы бандажной полки на эффективность ступени газовой турбины // ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА. – 2018. – № 3. – С. 15–22.
31. Aerothermal optimization of fully cooled turbine blade tips / V. Andreoli, J. Braun, G. Paniagua, Cis De Maesschalck, M. Bloxham, W. Cummings, L. Langford // Journal Of Turbomachinery. – 2019. – Vol. 141. – P. 061007-1.
32. Яковлева С.Ю. Повышение КПД ступени газовой турбины при воздушном наддуве радиального зазора рабочего колеса: дис. … канд. техн. наук / Рыб. гос. авиац. техн. ун-т им. П.А. Соловьева. – Рыбинск, 2016. – 138 с.

Проведено численно-экспериментальное исследование закономерностей влияния наиболее вероятных дефектов типа локальных расслоений внутри многослойных цилиндрических крупногабаритных корпусов на деформационные и прочностные характеристики корпусов вблизи их торцевого соединения. Проведен статистический анализ несплошностей при изготовлении отверстий под штифто-шпилечное соединение на переднем и заднем узлах стыка. Для формирования выборки были обработаны результаты сопроводительных паспортов более 200 корпусов. По результатам ультразвуковой дефектоскопии определены площади несплошностей на переднем и заднем узлах стыка и в результате статистической обработки построены диаграммы распределения несплошностей. Изготовлены физические модели корпусов в виде многослойных цилиндрических колец с наличием в структуре вероятных дефектов типа локальных расслоений и проведены по стандартной методике испытания колец для исследования влияния локальных расслоений на деформационные и прочностные характеристики кольца. Установлена связь между относительным пределом прочности и коэффициентом несплошности (отслоений) композитной структуры кольца с использованием полученных экспериментальных данных.
Разработана математическая модель и на ее основе осуществлено численное исследование закономерностей влияния локальных расслоений внутри многослойной структуры корпуса на напряженно-деформированное состояние в окрестности штифто-шпилечного соединения торцов корпусов в условиях статического нагружения. Результаты численного моделирования подтверждают установленную из экспериментальных исследований на кольцевых образцах с локальными расслоениями зависимость величины относительного предела прочности от коэффициента несплошности. Дефект в виде расслоения, с одной стороны, приводит к снижению механических характеристик материала, а с другой стороны, приводит к концентрации напряжений в зоне расслоения. Суммарный эффект от расслоения выражается в увеличении соответствующих напряжений, характеризующих состояние нагруженной конструкции и, соответственно, снижение ее несущей способности. Установленная функциональная зависимость может служить основой для экспресс-тестирования и оценки возможного снижения ресурса реальной многослойной цилиндрической оболочки корпуса.

Ключевые слова: композиционный материал, штифто-шпилечное соединение, прочность, расслоение, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, цилиндрическая оболочка, дефекты, разрушение, деформации, кольцевой образец, коэффициент несплошности.

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

Ознобишин Алексей Борисович (Пермь, Россия) – начальник сектора ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: oab730@iskra.perm.ru).

Рогожникова Елена Николаевна (Пермь, Россия) – инженер-конструктр ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: rogoznikova@59.ru).

1. Болотин В.В., Гольденблат И.И., Смирнов А.Ф. Строительная механика. Современное состояние и перспективы развития: учеб. – 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1972. – 191 с.

2. Григолюк Э.И., Куликов Г.М. Развитие общего направления в теории многослойных оболочек // Механика композитных материалов. – 1988. – № 2. – С. 287–298.

3. Композиционные материалы: справ. / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин [и др.]; под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. – М.: Машиностроение, 1990. – 510 с.

4. Елпатьевский А.Н., Васильев В.В. Прочность цилиндрических оболочек из армированных материалов. – М.: Машиностроение, 1972. – 168 с.

5. Первушин Ю.С., Жернаков В.С.  Основы механики, проектирования и технологии изготовления изделий из слоистых композиционных материалов: учеб. пособие / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2008. – 303 с.

6. Зиновьев П.А., Смердов А.А. Предельные возможности многослойных композитных структур // Известия РАН. Механика твердого тела. – 1994. – Т. 1. – С. 7–17.

7. Будилов И.Н. Расчет силовых и энергетических параметров разрушения в области вершины трещины в обечайке теплообменного аппарата // Вестник УГАТУ. – 2016. – Т. 20, № 2 (72). – С. 3–10.

8. Матвиенко Ю.Г. Моделирование деформирования и разрушения тел с надрезами // Вестник научно-технического развития. – 2010. – № 9 (37). – С. 37–41.

9. Бохоева Л.А., Рогов В.Е., Чермошенцева А.С. Определение критических нагрузок с помощью энергетического критерия устойчивости для локального круглого дефекта // Системы. Методы. Технологии. – 2014. – № 4 (24). – С. 32–37.

10. Гагауз Ф.М. Проблемы технологии формирования соединительных узлов конструкций летательных аппаратов из композиционных материалов // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: сб. науч. тр. ХАИ. – 2012. – № 4 (72). – С. 15–20.

11. Макаров В.Ф., Мешкас А.Е., Ширинкин В.В. Оптимизация процесса обработки высокотехнологичных композиционных материалов методом фрезерования // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: материалы VII Всерос. науч.-техн. конф., г. Уфа, 23–24 марта 2017 г. / Уфим. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2017. – С. 9–17.

12. Макаров В.Ф., Мешкас А.Е., Ширинкин В.В. Технологии, позволяющие повысить эффективность обработки композиционных материалов // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – 2015. – Т. 1. – С. 179–189.

13. Дементьев И.И., Устинов А.Н. Метод снижения остаточных напряжений в композитных элементах конструкций космических аппаратов // Альманах современной науки и образования. – 2017. –  № 6 (119) . – С. 27–31.

14. Абовский Н.П., Андреев Н.П., Деруга А.П. Вариационные принципы теории упругости и теории оболочек. – М.: Наука, 1978. – 287 с.

15. Numerical prediction of the elastic characteristics of spatially reinforced composite materials / A.N. Anoshkin, P.V. Pisarev, D.A. Ermakov, K.A. Maksimova // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. – 2017. – No. 286. – P. 012029. DOI: 10.1088/1757-899X/286/1/012029

Армированные материалы типа наполнитель тканевый–вулканизованная резина успешно могут эксплуатироваться при условии задаваемой адгезионной прочности на границе контакта субстрат–полимер (каучук). Представлены теоретические сведения об этилен-пропиленовых и этилен-пропилен-диеновых синтетических каучуках, известных на международном уровне под маркой «ЕРДМ-мономер», аримидном волокне и методах лабораторных исследований. Преимуществами использования СКЭП и СКЭПТ при изготовлении ТЗП являются: высокая теплостойкость, низкая плотность, хорошая совместимость с наполнителями (минеральными и синтетическими), совместимость с эпоксидными и фенолформальдегидными смолами, относятся к материалам коксуемого типа. Предоставлены результаты проведенных экспериментов и анализ полученных данных, а именно адгезионной прочности и теплового эффекта резин на основе СКЭПТ с аримидным наполнителем нетканой структуры. Объектом исследования являлись модифицированные теплозащитные материалы на основе СКЭПТ, а предметом исследования были выбраны резиновые смеси на основе СКЭПТ и синтетическое аримидное волокно. Для оценки физико-химических и теплофизических свойств был проведен дериватографический анализ, который включает в себя ТГА и ДТА, двух вулканизованных резинотканых образцов из резин марок 51-1615, 51-2110 совместно с аримидным волокном. Впервые были получены результаты при использовании этилен-пропилен-диеновых резин, включая модификацию фенолформальдегидной смолой, придающей более высокую эрозионную стойкость при воздействии скоростного теплового потока. Анализ результатов проведенных экспериментальных исследований показал, что применение аримидного волокна может обеспечивать более высокие прочностные и теплофизические свойства теплозащитных материалов. В целом полученные результаты могут иметь практическую значимость для опытно-конструкторских работ изделий нового поколения.

Ключевые слова: органопластиковый корпус, тепловая защита, теплозащитные покрытия, этилен-пропиленовый каучук, EPDM-мономер, адгезия, метод отрыва, аримидное волокно, ароматические полиимиды, дериватографический анализ, термический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия, энтальпия, тепловой эффект, композиционные материалы.

Шайдурова Галина Ивановна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: sgi615@iskra.perm.ru).

Орос Дмитрий Михайлович (Пермь, Россия) – руководитель группы ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: OrosDmitriy@npoiskra.ru).

Поварницына Наталья Алексеевна (Пермь, Россия) – инженер-технолог ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: PovarnitsynaNatalya@npoiskra.ru).

1. Бельских Г.Н., Майоров А.В. Разработка высокоэффективных теплозащитных материалов // Инновации. – 2014. – № 9 (191). – C. 118–120.
2. Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. – М.: Машиностроение, 1987. – 162 c.
3. Белозеров Н.В. Технология резины. – М.: Химия, 1965 – 660 с.
4. Гармонов В.И. Синтетический каучук / под ред. И.В. Гармонова. – 2-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1983. – 560 с.
5. Марк Дж., Эрман Б., Эйрич Ф. Каучук и резина. Наука и технология: монография: пер. с англ. – Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 768 с.
6. Воробей В.В., Маркин В.Б. Основы технологии и проектирования корпусов ракетных двигателей. – Новосибирск: Наука, 2003. – 163 с.
7. Нурмеева Е.К. Производство и область применения этиленпропиленовых каучуков (СКЭПТ) // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – № 15. – C. 129–133.
8. Белов В.П. Тепловая защита элементов конструкции ракетных двигателей на твердом топливе: учеб. пособие / Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2010. – 52 c.
9. Бурдюгов С.И., Шайдурова Г.И. Физико-химическое исследование теплозащитных материалов на основе СКЭПТ с арамидным наполнителем // Внутрикамерные процессы и горение в установках на твердом топливе и в ствольных системах (ICOC-2014): материалы Всерос. конф., г. Санкт-Петербург, 8–10 сентября 2008 г. – СПб., 2008. – C. 297–301.
10. Жукова С.А. Структурные эффекты плазмохимической обработки тонких полиимидных пленок и покрытий в технологии устройств микросистемной техники: дис. … канд. техн. наук / МАТИ – РГТУ им. К.Э. Циолковского. – М., 2004. – 180 с.
11. Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. – 516 с.
12. Мартин Дж.М., Смит У.К., Бхати С.Ч. Производство и применение резинотехнических изделий; под ред. В.Н. Красовского. – СПб.: Профессия, 2006. – 480 с.
13. Шаталова Т.Б., Шляхтин О.А., Веряева Е. Методы термического анализа / Москов. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. – М., 2011. – С. 72.
14. Термический анализ. Ч. 1. Методы термического анализа / В.И. Ивлев, Н.Е. Фомин, В.А. Юдин [и др.] – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2017. – 44 с.
15. Паникоровский Т.Л., Бритвин С.Н. Об использовании дифференциальной сканирующей калориметрии для исследования структурных особенностей органических и неорганических соединений / Ресурсный центр «Рентгенодифракционные методы исследования»; С.-Петерб. гос. ун-т. – СПб., 2013. – 4 с.

Традиционно комплектацию лопаток двигателей ГТД выполняют вручную с использованием специальных методик (сортировка по массе или по нескольким геометрическим параметрам). Использование ручной комплектации приводит к необходимости выполнения пересборок узлов и характеризуется неоптимальностью достигаемых эксплуатационных параметров. Данные, получаемые со сканеров при контроле геометрии лопаток, можно использовать для повышения качества процессов сборки компрессоров и турбин двигателя. В частности, можно проводить комплектацию деталей на основании ключевых параметров. Результаты работы позволят автоматизировать получение таких параметров.

Приведена математическая модель для выполнения компьютерного расчета площади проходного сечения сопловых аппаратов турбин. Модель используется для работы с объектами формата *.stl при обработке данных после сканирования. С использованием разработанной модели расчеты не будут зависеть от квалификации контролера, а также предлагаемый подход не потребует уникальной наладки и дорогостоящего ремонта и хранения эталонов для всех типоразмеров сопловых аппаратов. Расчет производился в трех сечениях, что повышает точность расчетов при одновременном снижении трудоемкости и стоимости измерения. Увеличение количества сечений практически не увеличивает трудоемкость расчетов, так что существенных ограничений на выполнение виртуальных замеров в четырех и более сечениях нет.

Реализация модели выполнена в математическом пакете MATLAB. Проведена апробация модели на примере обработки STL-модели сектора лопаток соплового аппарата турбины.

Ключевые слова: контроль качества, математическая модель, сопловой аппарат, оптическое сканирование, STL, площадь проходного сечения, сплайн, метод золотого сечения, сегментация, нейронная сеть, измерительная погрешность.

Печенина Екатерина Юрьевна (Самара, Россия) – аспирант, инженер кафедры «Технологии производства двигателей» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: ek-ko@list.ru).

Печенин Вадим Андреевич (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии производства двигателей» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: v.a.pechenin@ssau.ru).

Болотов Михаил Александрович (Самара, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технологии производства двигателей» ФГБОУ ВО СНИУ им. С.П. Королева (443086, г. Самара, Московское ш., д. 34, e-mail: maikl.bol@gmail.com).

1. Безъязычный В.Ф., Непомилуев В.В. Некоторые проблемы современного сборочного производства и перспективы их преодоления // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 8. – С. 18–25.

2. Осипович Д.А., Ярушин С.Г., Макеев А.Б. Исследование алгоритмов подбора лопаток при сборке сопловых аппаратов газотурбинного двигателя // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2018. – № 7 (216). – С. 313–319.

3. Осипович Д.А. Разработка технологии цифровой сборки сопловых аппаратов турбины ГТД на основе измерений лопаток фотограмметрическим методом: дис. …канд. техн. наук. – Пермь, 2019. – 178 с.

4. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики: пер. с англ. – М.: Мир, 2001. – 604 c.

5. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 252 с.

6. Cohen-Steiner D., Morvan J. Restricted delaunay triangulations and normal cycle // 19th Annu. ACM Sympos. Comput. Geom., San Diego, California, USA, June 2003. – San Diego, California, USA, 2003. – P. 312–321.

7. Discrete Differential-Geometry Operators for Triangulated 2-Manifolds / M. Meyer, M. Desbrun, P. Schröder and H. Barr // Int. Workshop on Visualization and Mathem. – Berlin, Germany, 2002. – P. 35–37.

8. Taubin G. Estimating the tensor of curvature of a surface from a polyhedral approximation // Fifth Int. Conf. on Comp.Vision, NY, July 1995. – NY: IEEE Xplore,1995. – P. 902–907.

9. Guillaume L., Florent D., Baskurt A. A new curvature tensor based segmentation method for optimized triangulated CAD // Computer-Aided Design. – 2005. – Vol. 37. – P. 975–987.

10. Segmentation of 3D meshes combining the artificial neural network classifier and the spectral clustering / F.R. Zakani, M. Bouksim, K. Arhid, M. Aboulfatah, T. Gadi // Computer Optics. – 2018. – Vol. 42 (2). – P. 312–319.

11. Николенко С.И., Кадурин А., Архангельская Е. Глубокое обучение. – СПб.: Питер, 2018. – 480 с.

12. Deep learning on point sets for 3d classification and segmentation / C.R. Qi, H. Su, K. Mo, L.J. Guibas // IEEE Conf. on Comp.Vision and Pattern Recogn. (CVPR), Computer Science, Las Vegas, NY, USA, 27–30 June 2016. – Las Vegas, NY, USA, 2016. – P. 652–660.

13. Surface recognition of machine parts based on the results of optical scanning / M.A. Bolotov, V.А. Peche­nin, N.V. Ruzanov, E.J. Kolchina // CEUR Workshop Proceed. – 2019. – 2391. – P. 342–349.

14. Ronneberger O., Fischer P., Brox T. Convolutional networks for biomedical image segmentation // Int. Conf. on Med. Image Comp. and Comp. Assisted Intervention. – Springer, Berlin, 2015. – 9351. – P. 234–241.

15. Безъязычный В.Ф., Непомилуев В.В. Технология виртуальной сборки // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2011. – № 6. – С. 3–14.

Возможность получения измерительной информации о параметрах системы автоматического управления и контроля турбореактивного двухконтурного двигателя при его функционировании в условиях полета и практически отсутствие ограничений по вычислительным затратам позволяют использовать алгоритмические методы повышения отказоустойчивости САУ и К двигателя.

В предшествующей авторской работе в качестве резервного измерителя использовался оптимальный наблюдатель – фильтр Калмана. Его функционирование существенно зависит от вероятностных характеристик системного шума, который известен приблизительно и изменяется сложным образом во времени. Неточность этих характеристик может привести к расходимости фильтра и потере его устойчивости.

Для решения этой проблемы предлагается использовать адаптивный фильтр Язвинского, который позволяет вычислять ковариационную матрицу шума возмущения после поступления новых измерений по значениям обновляемого процесса фильтра Калмана. При этом вычислительные затраты увеличиваются незначительно.

Использование адаптивного фильтра Язвинского исключает необходимость предварительного корреляционного анализа системного шума и защищает фильтр Калмана от потери устойчивости.

Представлены результаты моделирования фильтра Язвинского, согласованного с математической моделью ТРДД, по данным летных испытаний двигателя типа ПС-90А в составе самолета Ту-214 как на стационарном, так и на переходном режиме работы двигателя. Параметры указаны в процентах от максимальных значений.

Проведен сравнительный анализ фактических ошибок оценивания вектора выхода САУ и К ТРДД при работе фильтров Калмана и Язвинского.

Результаты сравнительного анализа представлены в виде таблиц и графиков.

Показано, что предложенный алгоритм обеспечивает выполнение требований по точности определения оценок вектора выхода системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя и может быть рекомендован для использования в САУ и К ТРДД.

Ключевые слова: математическая модель, отказоустойчивость, оптимальные оценки, фильтр Калмана, фильтр Язвинского, шум возмущения.

Иноземцев Александр Александрович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии технологических наук Российской Федерации, член-корреспондент Российской академии наук, завкафедрой «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, д. 13, корп. Г, к. 220); управляющий директор – генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: office@avid.ru).

Ламанова Надежда Геннадьевна (Пермь, Россия) – доцент кафедры «Прикладная математика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: nglaman@mail.ru).

Саженков Алексей Николаевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, помощник генерального конструктора, начальник административного отдела АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: sazhenkov@avid.ru).

Грибков Игорь Николаевич (Пермь, Россия) – заместитель начальника отдела расчетно-экспери­ментальных работ и проектирования систем автоматического управления АО «ОДК-Авиадви­га­тель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: gribkov@avid.ru).

Плешивых Артур Сергеевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Прикладная математика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29); инженер-конструктор отдела расчетно-экспериментальных работ и проектирования систем автоматического управления АО «ОДК-Авиа­дви­гатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: arthur.p.s.1995@mail.ru).

1. Синтез оптимального наблюдателя, согласованного с математической моделью САУ ТРДД / А.А. Иноземцев, Н.Г. Ламанова, А.Н. Саженков, И.Г. Лисовин, И.Н. Грибков, А.С. Плешивых // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2019. – № 57. – C. 162–171.
2. Крамер Г. Математические методы статистики: пер. с англ. / под ред. А.Н. Колмогорова. – М.: Мир, 1975. – 648 с.
3. Развитие авиационных ГТД и создание уникальных технологий / В.И. Бабкин, М.М. Цхов­ре­бов, В.И. Солонин, А.И. Ланшин // Двигатель. – 2013. – № 2 (86). – C. 6.
4. Бабкин В.И., Солонин В.И. Современная методология создания конкурентоспособных авиа­ционных двигателей и место науки в этом процессе // Двигатель. – 2017. – № 1. – С. 10–13.
5. Медич Д. Статистические оптимальные линейные оценки и управление / под ред. А.С. Шаталова. – М.: Энергия, 1973. – 440 с.
6. Адаптивные фильтры / под ред. К.Ф.Н. Коуэна и П.М. Гранта. – М.: Мир, 1988. – 440 с.
7. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами: пер. с англ. / под ред. Б.Р. Левина. – М.: Мир, 1990. – 584 с.
8. Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана – Бьюси. Детерминированное наблюдение и сто­хас­тическая фильтрация. – М.: Наука, 1982. – 199 с.
9. Jazwinski A.H. Stochastic processes and filtering theory. – New York: Academic Press, 1970. – 376 p.
10. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 584 с.
11. Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов / под ред. А.А. Шевякова. – М.: Машиностроение, 1983. – 283 с.
12. Кузовков H.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. – М.: Маши­но­строение, 1982. – 216 с.
13. Изерман Р. Цифровые системы управления. – М.: Мир, 1984. – 541 с.
14. Ламанова Н.Г. Адаптивное оценивание вектора выхода САУ ГТД // Вестник Пермского госу­дарственного технического университета. Аэрокосмическая техника. – 2000. – № 4. – C. 37–42.
15. Идентификация математической модели системы автоматического управления газотурбинного двигателя / Н.Г. Ламанова, А.С. Плешивых, И.Н. Грибков, А.И. Фатыков // Вестник Пермского нацио­нального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные техно­ло­гии, системы управления. – 2019. – № 31. – C. 121–135.
16. Ламанова Н.Г. Анализ математической модели САУ ГТД // Вестник Пермского государст­вен­ного технического университета. Аэрокосмическая техника. – 1999. – № 2. – C. 76–81.
17. Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов / под ред. А.А. Шевякова. – М.: Машиностроение, 1976. – 344 с.
18. Скибин В.А., Солонин В.И., Палкин В.А. Работы ведущих авиадвигателестроительных ком­паний в обес­печение создания перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор) / ЦИАМ. – М., 2010. – 673 с.
19. Плешивых А.С., Заборских А.А., Фатыков А.И. Стенд для испытаний электронной части сис­тем автоматического управления газотурбинного двигателя // Вестник Пермского национального иссле­до­вательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2017. – № 22. – C. 90–102.

Можно с уверенностью сказать, что вопрос установки солнечных батарей на беспилотных летательных аппаратах является перспективным направлением развития малой авиации. Развитие этого направления исследований привело к тому, что в настоящее время созданы БПЛА, способные целый год летать в стратосфере с помощью солнечно-электрической установки при весе 75 кг. Указанный факт показывает актуальность дальнейших исследований по повышению эффективности функционирования БПЛА, снабженных солнечными панелями. В качестве основы для проведения вычислений солнечной энергетической установки и оптимизации всего долговременного летного цикла БПЛА использовано известное выражение, согласно которому широкополосная нормальная солнечная радиация находится в обратной зависимости от логарифма PM2,5. Рассмотрены два варианта выбора траектории полета в фиксированном временном интервале. В первом приближении принято, что между текущей высотой полета h и PM2,5 существует линейная инверсная зависимость, а между показателями текущего времени и синусом зенитного угла имеется прямая линейная связь. Далее введена на рассмотрение функция управления, или временная функция траектории, интеграл которой нормирован постоянной величиной. Сформирован также интегральный целевой функционал, определяющий ту суммарную радиацию, которая поступает на вход солнечных батарей БПЛА и позволяет установить предполагаемый энергоресурс полета. На основании вышеуказанного ограничительного условия и целевого функционала составлена задача безусловной вариационной оптимизации. На основе решения задачи оптимизации рассмотрены две траектории полета, соответствующие рассматриваемым режимам. Определены оптимальные режимы полета с минимальным энергоресурсом и оптимальной скоростью.

Ключевые слова: вариационная оптимизация, солнечная батарея, БПЛА, оптическая радиация, аэрозоль, энергоресурс.

Асадов Хикмет Гамид оглы (Баку, Азербайджан) – доктор технических наук, профессор, Национальное аэрокосмическое агентство (AZ1010, г. Баку, пр. Азадлик, д. 159, e-mail: asadzade@rambler.ru).

Абдуллаева Севиндж Новруз гызы (Баку, Азербайджан) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерное приборостроение» АГУНП (AZ1010, г. Баку, Азадлыг, д. 20, e-mail: Abdullayeva.s.n.@mail.ru).

Асланова Айтен Баба гызы (Баку, Азербайджан) – старший научный сотрудник отдела разработок БПЛА, ИКИПР при Национальном аэрокосмическом агентстве (AZ1118, г. Баку, ул. Рустамова, д. 47/100, e-mail: aslanova.ayten@yandex.ru).

1. Энергосистемы, системы на солнечных батареях и других источниках энергии. Применение солнечных панелей в авиации [Электронный ресурс]. – URL: ust.su/solar/media/section-inner10/7671/ (дата обращения: 10.09.2020).
2. Беспилотник на солнечных батареях PHASA первый полет [Электронный ресурс]. – URL: https://habr.com/ru/news/t/489066/ (дата обращения: 10.09.2020).
3. Китай испытал высотный беспилотник на солнечных батареях [Электронный ресурс]. – URL: https://nplus1.ru/news/2017/06/15/ch-rainbow (дата обращения: 10.09.2020).
4. Zephyr solar plane flies 7 days non-stop [Электронный ресурс] // Science & Environment. – URL:  https://www.bbc.com/news/science-environment-10664362 (дата обращения: 10.09.2020).
5. Карпович Э.В. Обеспечение энергией с помощью солнечных батарей и лазеров // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. – 2016. – Спецвып. № 2. – С. 27. – URL: http://e-journal.omgau.ru/index/php/spetsvypusk-2/31-spets02/415-00164 (дата обращения: 10.09.2020).
6. Куи Мин Хан, Маркин Л.В. Расчет взаимного затенения солнечных антенн космических летательных аппаратов // Труды МАИ. – 2017. – Вып. 93. – С. 30.
7. Макаренко С.И., Тимошенко А.В., Васильченко А.С. Анализ средств и способ противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 1. Беспилотный летательный аппарат как объект обнаружения и поражения // Системы управления, связи и безопасности. – 2020. – № 1. – С. 109–146. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10105
8. Воронков Ю.С. Авиационная система экологического мониторинга (АСЭМ) // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 11. – С. 7–11.
9. НПО им. Лавочкина представило проект БЛА на солнечной энергии [Электронный ресурс]. – URL: https://missiles2go.ru/2016/09/09/la-251_la-252_npo-im-lavochkina (дата обращения: 10.09.2020).
10. Гришин А.А., Струговец А.Г. Оценка конструкторских решений в части потерь на токосъемных устройствах при передаче электрической энергии от солнечных батарей // Труды МАИ. – 2017. – № 97. – С. 6.
11. Джахидзаде Ш.Н. Вопросы оптимизации использования дополнительных солнечных панелей для питания узлов беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. – 2019. – № 108. – С. 14. DOI: 10.34759/trd-2019-108-17
12. Хмельницкий Я.А., Салина М.С., Катаев Ю.П. Динамический расчет солнечных батарей космических аппаратов // Вестник МАИ. – 2018. – T. 25, № 2. – C. 52–60.
13. Геращенко А.Н., Махров В.П. На пути к эре электрической авиации // Вестник МАИ. – 2015. – T. 22, № 2. – С. 178–187.
14. Никитевич Н.В., Ромушкин А.Ю., Лукасов В.В. Применение солнечных батарей в авиации // Решетневские чтения. – Красноярск,  2015. – С. 427–428.
15. Jacobson M.Z., Jadhav V. World estimates of PV optimal tilt angles and ratios of sunlight incident upon tilted and tracked PV panels relative to horizontal panels // Solar Energy. – 2018. – Vol. 169. – P. 55–66.
16. Influence of aerosols pollution on the amount of collectable solar energy / D. Calinoiu, M. Paulescu, I. Ionel, N. Stefu, N. Pop, R. Boata, A. Pacurar, P. Gravila, E. Paulescu, G. Tordai-Trif // Energy Conversion and Management. – 2013. – Vol. 70. – P. 76–82.
17. Atmospheric transmittance model validation for CSP tower plants / N. Hanrieder, A. Ghennioiu, A.A. Mer­rouni, S. Wibert, F. Wiesinger, M. Sengupta, L. Zarzalejo, A. Schade // Sensors. – 2015. – No. 15. – P. 4072–4096.
18. Determination of Angstrom turbidity coefficient from direct total solar irradiance measurements / A. Louche, M. Maurel, G. Simonnot, G. Peri, M. Iqbal // Solar Energy. – 1987. – Vol. 38. – P. 89–96.
19. Quantification of the impact of aerosol on broadband solar radiation in North China / B. Hu, X. Zhao, H. Liu, Z. Liu, T. Song, Y. Wang, L. Tang, X. Xia, G. Tang, D. Ji, T. Wen, L. Wang, Y. Sun, J. Xin // Scientific Reports. – 21 March 2017. – № 7. – Р. 4485. DOI: 10.1038/srep44851
20. Solar power system for experimental unmanned aerial vehicle (UAV); design and fabrication / Torabi H. Bahrami [et al.] // 2nd Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference, Tehran, Iran, 16–17 Febrary, 2011. – Tehran, Iran, 2011. – P. 129–134.
21. Saleem M., Gopi E., Ramesh K.K. Fabrication of solar energy UAV // İnt. J. of Ambient Energy. – 2018. – Vol. 41. – P. 74–79. DOI: 10.1080/01430750.2018.1443499
22. Development and integration of a solar powered unmanned aerial vehicle and a wireless sensor network to monitor greenhouse gases / A. Malaver, N. Motta, P. Corke, F. Gonzalez // Sensors. – 2015. – Vol. 15. – P. 4072–4096. DOI: 10.3390/s150204072

Материал, обобщенный в данной статье, рекомендован для инженерных работников авиакосмической отрасли, а также представляет интерес для производственного персонала промышленных предприятий авиакосмической отрасли. Освещает вопросы изготовления наружных теплозащитных покрытий «чешуйчатого» типа на основе синтактных материалов с интумесцентными свойствами, используемых в производстве техники специального назначения. Проведенная работа обобщает результаты практического применения метода технологической адаптации в условиях реального производства наружных теплозащитных покрытий. Приводится описание типового технологического процесса изготовления наружного теплозащитного покрытия чешуйчатого типа из панелей на основе синтактного материала, включающего этапы изготовления отдельных панелей в формообразующей оснастке и формования теплозащитного покрытия путем укладки и приформовки отдельных панелей на силовую оболочку летательного аппарата. Автором на примере процессов модификации модельной полимерной композиции, являющейся основой синтактного материала, подтверждается эффективность применения метода технологической адаптации. Описаны решения по оптимизации производственного цикла за счет улучшения технологических свойств используемых материалов. Приведены результаты исследований, в том числе спектрального и термохимического анализа полимерных композиций, модифицированных полиизоцианатами, описаны методики исследования их свойств. Получены квазиэвтектические смеси алифатических и ароматических аминов, применение которых в качестве отвердителей реакционноспособных эпоксиуретановых полимеров, изготовленных на основе эпоксидных диановых олигомеров и полиизоцианатов, позволило разделить процесс полимеризации на две ступени. Раскрытый в статье способ включения в процессы полимеризации разделения режима обеспечивает исключение дефектов панелей на этапе приформовки, что способствует повышению качества и надежности теплозащитного покрытия.

Ключевые слова: технологическая адаптация, производство, летательный аппарат, теплозащитное покрытие, эпоксидная композиция, эвтектическая смесь, аминный отвердитель, синтактные материалы, интумесценция, температура стеклования, стехиометрическое соотношение, модификация, полиизоцианаты, инфракрасная спектроскопия, термоаналитическое исследование.

Марамыгин Александр Викторович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Вычислительная математика и механика» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: a-maramygin@pzmash.perm.ru).

1. Левшин Е.А., Усов С.Ю., Коровин Р.А. Влияние пленочных покрытий мультизеркального типа на точностные характеристики лазерных следящих систем // Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. ПК «АВИАТОР», г. Воронеж, 11–13 февраля 2015 г.: в 2 т. / ВУНЦ ВВС «ВВА». – Воронеж, 2015. – Т. 1. – 250 с.

2. Напыляемые теплозащитные покрытия на основе полиуретановых водных дисперсий, полимерных и стеклянных микросфер / О.В. Черваков, А.Н. Симбиркина [и др.] // Космическая техника. Ракетное вооружение. – 2015. – № 3 (110). – С. 65–70.

3. Разработка и перспективы применения синтактных пенопластов в качестве теплозащитных материалов ракетно-космической техники / А.М. Потапов, А.Н. Симбиркина, О.В. Черваков, В.М. Кисель // Физико-химическая механика материалов. – 2016. – Т. 52, № 1. – С. 7–13.

4. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № 1 (34). – С. 3–33.

5. Физико-механические свойства сферопластиков на основе полых стеклянных микросфер и полиакрилового связующего / В.Ю. Чухланов [и др.] // Бутлеровские сообщения. – 2017. – Т. 50, № 6. – С. 141–145.

6. Chukhlanov V.Y., Selivanov O.G. Thermophysical properties of syntactic plastic foams based on polydimethylsiloxane binder // International Polymer Science and Technology. – 2016. – Vol. 43, no. 3. – P. 39–42.

7. Каблов Е.Н., Демонис И.М., Зыков Д.К. «Доспехи» для «Бурана». Материалы и технологии ВИАМ для МКС «Энергия-Буран» / под общ. ред. академика РАН Е.Н. Каблова; Фонд «Наука и жизнь». – М., 2013. – 172 c.

8. Способ выполнения теплозащитного покрытия аэродинамической поверхности летательного аппарата: пат. RU2669147 / Каверин В.А. [и др.]. – № 201727411; заявл. 01.08.2017; опубл. 08.10.2018.

9. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Полимерные композиционные материалы: учеб. пособие. – Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2013. – Ч. 1. – 118 с.

10. Эпоксидная композиция: а.с. 749869 СССР / Лапицкий В.А. [и др.]. – Опубл. в Б.И. 1980, Бюл. № 27.

11. Эпоксидная композиция холодного отверждения: пат. RU2479601С1 / Панина Н.Н. [и др.]. – № RU2012107988/04A; заявл. 02.09.2012; опубл. 20.04.2013.

12. Эпоксиуретановый заливочный компаунд: пат. RU2545308С2 / Николаева Н.П. [и др.]. –
№ RU2013131713/05A; заявл. 09.07.2013; опубл. 27.03.2015.

13. Косточко А.В. Специальные полимеры и композиции. Избранные статьи. – Казань, 1999. – 224 с.

14. Способ отверждения эпоксидных смол: а.с. 150622 СССР / Сытина М.А., Гурджи Ф.М. – Опубл. в Б.И. 1967, Бюл. № 9. – 32 с.

15. Плиев Т.Н. Молекулярная спектроскопия: в 5 т. – Владикавказ: Иристон, 2002. – Т. 4. – 758 с.