Численное моделирование акустических процессов в интерферометре при высоких уровнях звукового давления представляет собой один из способов исследования процессов снижения шума резонансными звукопоглощающими конструкциями (ЗПК). Для исследований были созданы разборные образцы ЗПК на основе отдельных модульных резонаторов Гельмгольца с единичным отверстием по центру образца. С помощью комбинаций данных резонаторов был собран двух- и трехслойный образец ЗПК. Полученные образцы были испытаны на интерферометре с нормальным падением волн при уровнях звукового давления 130, 140 и 150 дБ. Численное моделирование акустических процессов в интерферометре для указанных образцов и уровней звукового давления выполнялось на основе полной системы уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости. Для отработки методики и экономии вычислительного времени на данном этапе исследований расчеты проводились в осесимметричной постановке. Производилось сравнение действительной и мнимой частей импеданса образца, полученных с помощью численного моделирования и измеренных в эксперименте. Отмечено хорошее качественное и количественное совпадение результатов численного моделирования с экспериментом на низких частотах.

Ключевые слова: аэроакустика, авиационный двигатель, звукопоглощающие конструкции, интерферометр, импеданс, резонатор Гельмгольца, численное моделирование, уравнения Навье–Стокса. 

Храмцов Игорь Валерьевич (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: igorhrs92@mail.ru).

Кустов Олег Юрьевич (Пермь, Россия) – инженер лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: kustovou@yandex.ru).

Федотов Евгений Сергеевич (Пермь, Россия) – инженер лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: tesla.prog@rambler.ru).

Пальчиковский Вадим Вадимович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: vvpal@bk.ru).

Синер Александр Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: asiner@mail.ru).

1. Leylekian L., Lebrun M., Lempereur P. An overview of aircraft noise reduction technologies. Advanced nacelle acoustic lining concepts development. NASA Technical report CR-2002-211672. – August 2002.
2. Соболев A.Ф. Звукопоглощающие конструкции с расширенной полосой затухания дня каналов авиационных двигателей // Акустический журнал. – 2000. – Т. 46, № 4. – С. 536–544.
3. Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акустический журнал. – 2007. – Т. 53, № 6. – С. 861–872.
4. Yu J., Ruiz M., Kwan H.W. Validation of Goodrich perforate liner impedance model using NASA Langley test data // AIAA Paper. – 2008. – № 2008-2930.
5. Melling T. The acoustic impedance of perforates at medium and high sound pressure levels // Journal of Sound and Vibration. – 1973. – Vol. 29, iss. 1. – P. 1–65.
6. Абалакин И.В., Горобец А.В., Козубская Т.К. Вычислительные эксперименты по звукопоглощающим конструкциям // Математическое моделирование. – 2007. – Т. 19, № 8. – С. 15–21.
7. Комкин А.И., Миронов М.А., Юдин С.И. Собственная частота резонатора Гельмгольца на стенке прямоугольного канала // Акустический журнал. – 2014. – Т. 60, № 2. – С. 145–151.
8. Комкин А.И., Быков А.И. Инерционная присоединенная длина горла резонаторов Гельмгольца // Акустический журнал. – 2016. – Т. 62, № 3. – С. 277–287.
9. Eldredge J.D., Shoeybi M., Bodony D.J. Numerical investigation of the acoustic behavior of a multi-perforated liner // AIAA Paper. – 2007. – № 2007-3683.
10. Zhang Q., Bodony D.J. Impedance predictions of 3D honeycomb liner with circular apertures by DNS // AIAA Paper. – 2011. – № 2011-2727.
11. Na W., Boij S., Efraimsson G. Simulations of acoustic wave propagation in an impedance tube using a frequency-domain linearized Navier-Stokes solver // 20th AIAA/CEAS Aeroacoustic Conference, Atlanta, Georgia, 2014. – AIAA Paper. – 2014. – № 2014-2960.
12. Aircraft fan noise absorption: DNS of the acoustic dissipation of resonant liners / J.M. Roche, L. Leylekian, G. Delattre, F. Vuillot // 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2009. – AIAA Paper. – 2009. – № 2009-3146.
13. A computational and experimental study of slit resonators / C.K.W. Tam, H. Ju, M.G. Jones, W.R. Watson, T.L. Parrott // Journal of Sound and Vibration. – 2005. – Vol. 284. – P. 947–984.
14. Fedotov E.S., Khramtsov I.V., Kustov O.Y. Numerical simulation of the processes in the normal incidence tube for high acoustic pressure levels // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1770. doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4964062
15. Chung J.Y., Blaser D.A. Transfer function method of measuring in-duct acoustic properties. I. Theory // Journal of Acoustical Society of America. – 1980. – Vol. 68, № 3.
16. Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. Интерферометр для высоких уровней акустического давления // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – 2015. – Т. 1. – С. 157–160.
17. Сравнительный анализ акустических интерферометров на основе расчетно-эксперимен­таль­ных исследований образцов звукопоглощающих конструкций / Е.С. Федотов, О.Ю. Кустов, И.В. Храм­цов, В.В. Пальчиковский // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 48. – С. 89–103.
18. Ипатов М.С., Остроумов М.Н., Соболев А.Ф. Влияние спектра высокоинтенсивного источника звука на звукопоглощающие свойства облицовок резонансного типа // Акустический журнал. – 2012. – Т. 58, № 4. – С. 465–472.
19. Федотов Е.С., Кустов О.Ю., Храмцов И.В. Исследование влияния вида акустического сигнала на определение импеданса образцов звукопоглощающих конструкций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 50. – С. 113–127.
20. Новые алгоритмы вычислительной гидродинамики для многопроцессорных вычислительных комплексов / В.М. Головизнин, М.А. Зайцев, С.А. Карабасов, И.А. Короткин. – М.: Изд-во МГУ
    им. М.В. Ломоносова, 2013. – 427 с.

Надежная и долгосрочная работа подшипников в опорах газотурбинных двигателей невозможна без подвода к ним достаточного количества масла, которое обеспечивает не только смазку, но и охлаждение элементов подшипника. При подводе недостаточного количества масла к подшипнику возможен его перегрев и разрушение. Для повышения эффективности охлаждения и смазки подшипников с большим значением коэффициента быстроходности применяют подвод масла через внутреннюю обойму. Одним из способов реализации данного подхода является применение маслозахвата. Однако влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на эффективность работы маслозахвата недостаточно изучено.

В ходе исследования работы были проанализированы условия работы маслозахвата и определены основные факторы, влияющие на эффективность его работы. Для определения степени влияния этих факторов на эффективность работы маслозахвата была разработана и изготовлена специальная установка, позволяющая управлять некоторыми эксплуатационными и конструктивными факторами. По результатам экспериментального исследования на установке были получены зависимости эффективности работы маслозахвата от относительной скорости струи масла для различных направлений струй. Определены направления струй масла, обеспечивающие наибольшую и наименьшую эффективность работы маслозахвата. Обнаружено значительное влияние траектории движения масла относительно маслозахвата на эффективность его работы.

Ключевые слова: маслозахват, подшипник, газотурбинный двигатель, скорость струи масла, направление струи масла, эффективность, экспериментальное исследование, экспериментальная установка, траектория движения масла, подвод масла.

Ардашкин Илья Викторович (Пермь, Россия) – инженер-конструктор отдела турбин АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: ardaskin-iv@avid.ru), аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29).

Борисов Евгений Алексеевич (Пермь, Россия) – инженер-конструктор отдела турбин АО «ОДК-Авиадвигатель» (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 93, e-mail: borisov-ea@avid.ru), аспирант кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29).

1. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандарцкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник. – М.: Машиностроение, 2008. – Т. 1. – 201 с. – (Газотурбинные двигатели).
2. Беломытцев О.М., Пищальников А.Б. О влиянии натяга и контактных напряжений от натяга на проскальзывание в цилиндрических роликоподшипниках в опорах газотурбинных двигателей // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. – 2014. – № 5(47), ч. 2. – С. 182–188.
3. Безъязычный В.Ф., Шеховцева Е.В. Конструкция опоры вала ГТД с повышенной интенсивностью смазки // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. – М., 2013. – № 11. – С. 17–22.
4. Шеховцева Е.В. Усовершенствование смазки подшипниковой опоры вала // Вестник МГТУ. – 2016. – Т. 19, № 4. – С. 813–821. – doi: 10.21443/1560-9278-2016-4-813-82
5. Демидович В.М. Исследование теплового режима подшипников ГТД. – М., Машиностроение, 1978. – 172 с.
6. Фалалеев С.В., Старцев Н.И., Новиков Д.К. Конструирование основных узлов и систем авиационных двигателей и энергетических установок [Электронный курс]: электрон. учеб. пособие / Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (Нац. исслед. ун-т). – Самара, 2011. – URL: http://www.ssau.ru/files/education/uch_posob/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1% 80%D1%83%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D1%85%D0%A4%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B5%D0%B2%20%D0%A1%D0%92.pdf (дата обращения: 15.09.2017).
7. Боев А.А., Петрухин А.Г., Шкловец А.О. О перспективном методе подвода масла к подшипниковому узлу ГТД // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2013. – Т. 15, № 6(4). – С. 1022–1026.
8. Петров Н.И. Экспериментальные исследования по обеспечению оптимального теплового состояния межроторных подшипников [Электронный ресурс] // Авиадвигатели XXI века: материалы конф. – Электрон. дан. – М.: Циам, 2010. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – С. 574–577.
9. Кикоть Н.В. Исследование работоспособности и теплового состояния межроторного роликоподшипника / Н.В. Кикоть, Г.И. Колобов, Н.Э. Абашкина, О.Н. Фомина, Н.И. Петров, Г.М. Косинов, Н.В. Цыкунов // Конверсия в машиностроении. – М., 2007. – № 4–5. – С. 35–40.
10. Боев А.А., Петрухин А.Г., Михайлов А.А. Испытание подвода масла к подшипниковому узлу газотурбинного двигателя через маслозахватное кольцо // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. – 2015. – Т. 14, № 3. – Ч. 2. – С. 460–466. doi: 10.18287/2412-7329-2015-14-3-460-466
11. Prediction of gas turbine oil scoop capture efficiency / S.K. Prasad, O. Buyukisik, P. Sangli, D. Pugh // ASME 2014 Gas Turbine India Conference. – Paper № GTINDIA2014-8329. – Р. V001T05A004. – 8 p. doi:10.1115/GTINDIA2014-8329
12. Oil scoop simulation and analysis using cfd and sph / E. Korsukova, A. Kruisbrink, H. Morvan, P.P. Cageao, K. Simmons // Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2016, June 13–17, 2016, Seoul. – GT2016-57554. – 8 p.
13. Factors affecting the behaviour and efficiency of a targetted jet delivering oil to a bearing lubrication system / C.W. Lee, G.R. Johnson, P.C. Palma, K. Simmons, S.J. Pickering // Proceedings of ASME Turbo Expo 2004 Power for Land, Sea, and Air June 14-17, 2004, Vienna. – GT2004-53606. – 9 p.
14. Experimental investigation into the efficiency of an aero engine oil jet supply system / M.B. Krug, D. Peduto, W. Kurz, H.-J. Bauer // Proceedings of ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition June 16–20, 2014, Düsseldorf. – GT2014-26208. – 10 p.
15. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Изд-во лит-ры по строит-ву, 1965. – 270 с.

Проведены экспериментальные исследования ракетного двигателя малой тяги на газообразных экологически чистых компонентах топлива: кислороде и метане. В работе дается подробное описание конструкции исследуемого двигателя и схемы смесеобразования. Рассмотрено несколько режимов подачи компонентов в камеру сгорания: прямая схема подачи (режим № 1), обратная (режим № 2) и газогенераторный режим (режим № 3); и два варианта конструкции огневого днища из разных материалов. Для каждого из режимов проведена серия огневых запусков. Получены экспериментальные зависимости давления в камере сгорания от расходов и соотношения компонентов для различных схем ввода кислородно-метанового топлива. При использовании устройства измерения тяги на режиме № 2 и режиме № 3 получена экспериментальная зависимость вырабатываемой тяги от давления в камере сгорания. Максимальное время работы двигателя с непрерывной подачей компонентов составило 16 с на режиме № 3 при давлении в камере сгорания 6,4·10⁵ Пa и тяге двигателя 84 Н. Для данного эксперимента составлена карта распределения температур на поверхности камеры сгорания. По результатам всего комплекса проведенных испытаний построена зависимость эффективности рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя малой тяги, определяемой расходным комплексом, от соотношения компонентов. На основе проведенного исследования даются некоторые рекомендации по схеме подачи компонентов топлива в камеру сгорания и использованию конструкций огневого днища.

Ключевые слова: ракетный двигатель малой тяги, газообразный метан, газообразный кислород, огневые эксперименты, завесное охлаждение.

Чудина Юлия Сергеевна (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, A-80, ГСП-3, Волоколамское ш., д. 4, е-mail: y.chudina@mai.ru, y.chudina@gmail.com).

Боровик Игорь Николаевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, A-80, ГСП-3, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: borra2000@mail.ru).

Козлов Александр Александрович (Москва, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Ракетные двигатели» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (125993, г. Москва, A-80, ГСП-3, Волоколамское ш., д. 4, e-mail: kozlov202@yandex.ru).

1. Беляев Е.Н., Черваков В.В. Математическое моделирование ЖРД. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. – 280 с.

2. Математическое моделирование процессов в современных ЖРД / Б. Каторгин, В. Чванов, Е. Беляев, В. Черваков // Двигатель. – 2002. – июль-август. – № 4(22). – С. 13–16.

3. Ваулин С.Д., Салич В.Л. Методика проектирования высокоэффективных ракетных двигателей малой тяги на основе численного моделирования внутрикамерных процессов // Вестник ЮУрГУ. Сер.: Машиностроение. – 2012. – Вып. 19, № 12. – С. 43–50.

4. Numerical investigation of flow and combustion in a single element GCH4/Gox rocket combustor / C. Roth, O. Haidn, A. Chemnitz, T. Sattelmayer, Y. Daimon, G. Frank, H. Muller, J. Zips, M. Pfitzner, R. Keller, P. Gerlinger, D. Maestro, B. Cuenot, H. Riedman, L.Selle // 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propultion Conference. Propultion and Energy forum. July 25–27. – Salt Lake City, 2016. – 12 p.

5. De Giorgi M.G., Leuzzi Al. CFD Simulation of mixing and combustion in LOX/CH4 spray under suoercritical conditions // 39th AIAA Fluid Dinamics Conference. 22–25 June 2009. – San Antonio, 2009. – 14 p.

6. Schulze M., Schmid M., Sattelmayer T. Influence of atomization quality modulation on flame dynamics in a hybergolic rocket engine // International jornal of spray and combustion dynamics. – 2016. – Vol. 8(3). – Р. 149–164.

7. Lempke M., Keller R., Gerlinger P. Influence of spatial discretization and unsteadiness on the simulation of rocket combustion // International journal for numerical methods in fluids. – 2015. – P. 1–32.

8. Лапицкий В.И. Математическое моделирование и эксперименальное исследование характеристик камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги на метане и кислороде: дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – 163 с.

9. Shaikh T., Patidar L., Chowdhury A. Experimental and numerical investigation of combustion in a hydrocarbon and gaseous oxygen fuelled rocket // Applied Thermal Engineering. – 2017. – vol. 110, 5 January. – P. 1554–1567.

10. Экспериментальное исследование характеристик ЖРД тягой 500Н на топливе керосин – ВПВ / Ю.С. Чудина, И.Н. Боровик, А.А. Козлов, Д.Ю. Богачева, А.Г. Воробьев, И.А. Заранкевич, В.П. Ташев, И.С. Казеннов / Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2014. – Июль-август. – № 4(97). – С. 83–98.

11. Разработка 200Н ЖРД МТ на топливе кислород–метан / Ю.С. Коватёва, А.Г. Воробьев, И.Н. Боровик, А.А. Козлов // Молодежь. Техника. Космос: тр. III Общерос. молодеж. науч.-техн. конф. / Балт. гос. техн. ун-т. – Спб., 2011. – С. 32–33.

 12. Жидкостной ракетный двигатель малой тяги на топливе газообразный кислород и газообразный метан – разработка, проектирование, испытания и анализ полученных результатов / Ю.С. Коватёва, А.Г. Воробьев, И.Н. Боровик, А.Н. Хохлов, И.С. Казеннов // Вестник МАИ. – 2011. – Т. 18, № 3. – С. 45–54.

13. Чудина Ю.С. Рабочие процессы в ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород и метан: дис. … канд. техн. наук. – М., 2014. – 167 с.

14. Модернизация испытательного огневого стенда для исследования рабочих процессов в жидкостных ракетных двигателях малых тяг на экологически чистых компонентах топлива / А.Г. Воробьев, И.Н. Боровик, А.Н. Хохлов, М.М. Лизуневич, С.А. Сокол, Н.К. Гуркин, И.С. Казеннов // Вестник МАИ. – 2010. – № 17(1). – С. 97–103.

15. Разработка и модернизация пневмогидросистемы, системы измерения и управления стендом для испытания ЖРД МТ / Н.К. Гуркин, И.С. Казеннов, М.М. Лизуневич, А.Н. Хохлов // Молодежь. Техника. Космос: тр. III Общерос. молодеж. науч.-техн. конф. / Балт. гос. техн. ун-т. – Спб., 2010. – С. 52–54.

16. Жуковский А.Е. Испытания жидкостных ракетных двигателей: учеб. пособие для авиац. спец. вузов / А.Е. Жуковский, В.С. Кондрусев, В.Я. Левин, В.В. Окорочков; под ред. В.З. Левина. – М.: Машиностроение, 1981. – 199 с.

17. Бершадский В.А., Коломенцев А.И. Основы технологии стендовых испытаний двигательных установок жидкостных ракет. Комплексная отработка. – М.: Изд-во МАИ, 2016. – 164 с.

18. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей: учебник / А.П. Васильев, В.М. Кудрявцев, В.А. Кузнецов, В.Д. Курпатенков, А.М. Обельницкий, В.М. Поляев, Б.Я. Полуян; под ред. В.М. Кудрявцева. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 1983. – 703 с.

19. Козлов А.А., Воробьев А.Г., Боровик И.Н. Жидкостные ракетные двигатели малой тяги. – М.: Изд-во МАИ, 2013. – 208 с.

Рабочие колеса турбомашин часто работают в сложных условиях: это высокие скорости вращения и температуры, а также большие переменные нагрузки от газовых сил. Колебания рабочих колес турбомашин являются дополнительным важным фактором, который значительно влияет на их прочность и долговечность. Обычно при решении задач динамики, прочности и долговечности роторов турбомашин с использованием численных методов они моделируются как идеальные циклически-симметричные системы. Однако в реальных рабочих колесах при их изготовлении и эксплуатации всегда имеются малые отличия лопаток друг от друга (по массе, геометрии, свойствам материалов), эти малые отличия называются расстройкой параметров (mistuning). Расстройка параметров нарушает циклическую симметрию рабочих колес турбомашин, может привести к локализации колебаний и оказывать значительное влияние на их
динамические характеристики (частоты, формы колебаний, динамические напряжения) и, как следствие, на их долговечность. В статье представлены математические модели для решения задач динамики рабочих колес с расстройкой параметров. Также в программном комплексе ANSYS проведен расчет долговечности рабочего колеса фирмы Rolls-Royce. Результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Ключевые слова: рабочее колесо, турбомашина, колебания, частоты, метод конечных элементов, математическая модель, долговечность, расстройка, напряжение, Ansys.

Репецкий Олег Владимирович (Иркутск, Россия) – доктор технических наук, профессор, проректор по международным связям Иркутского государственного аграрного университета им. А.А. Ежевского (664003, г. Иркутск, пос. Молодежный, e-mail: repetckii@igsha.ru).

Рыжиков Игорь Николаевич (Иркутск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Машиностроительные технологии и материалы» Иркутского национального исследовательского технического университета (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83, e-mail: rin111@list.ru).

Нгуен Тьен Кует (Иркутск, Россия) – аспирант кафедры «Машиностроительные технологии и материалы» Иркутского национального исследовательского технического университета (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83, e-mail: cavoixanh@mail.ru).

1. Whitehead D.S. Effect of mistuning on the vibration of turbomachine blades induced by wakes,
journal of mechanical engineering science. – 1966. – Vol. 8, № 1. – Р. 15–21.

2. Dynamic response predictions for a mistuned industrial turbomachinery rotor using reduced order modeling / R. Bladh, M.P. Castanier, C. Pierre, M.J. Kruse // ASME J. Eng. Gas Turbines Power. – 2002. – Р. 311–324.

3. A compact, generalized component mode mistuning representation for modeling bladed disk vibration / S. Lim, R. Bladh, M.P. Castanier, C. Pierre // AIAA Paper. – 2003. – № 2003-1545.

4. Рыжиков И.Н., Репецкий О.В., Нгуен Тьен Кует. Один из подходов к оценке долговечности рабочих колес турбомашин // Вестник ИрГТУ. – 2015. – № 5(100). – С. 22–27.

5. Рыжиков И.Н., Репецкий О.В., Нгуен Тьен Кует. Динамика элементов роторов турбомашин на переходных режимах работы с учетом нелинейных эффектов // Вестник ИрГТУ. – 2016. – № 11. – С. 61–68.

1.  Репецкий О.В., Рыжиков И.Н., Нгуен Тьен Кует. Прогнозирование уровней напряжений
   в лопатках рабочих колес турбомашин с расстройкой параметров // Вестник ИрСХА. – 2017. – № 78. – С. 142–151.

7. Мехатроника / Б. Хайманн, В. Герт, К. Попп, О.В. Репецкий. – Новосибирск: Изд-во Сиб. отд-я РАН, 2010. – 601 с.

8. Repetckii O., Ryzhikov I., Nguyen Tien Quyet. Dynamics of gas turbine engines rotors taking into account non linear effects // Vibroengineering Procedia. – 2016. – Vol. 8. – Р. 361–365.

9. Wei S.T., Pierre C. Localization phenomena in mistuned assemblies with cyclic symmetry. Part I. Free vibration // Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design. – 1988. – Vol. 110, № 4. – Р. 429–438.

10. Wei S.T., Pierre C. Localization phenomena in mistuned assemblies with cyclic symmetry. Part II. Forced Vibration // Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design. – 1988. – Vol. 110, № 4. – Р. 439–449.

11. Temis Yu.M., Yakushev D.A. Optimal design of the compressor blade form. Problems of strength and plasticity. – 2011. – Vol. 73. – Р. 141–149.

12. Irretier H. Transient vibrations of turbine blades due to passage through partial admission and nozzle excitation resonance // Proc. IFToMM Intl. Conf. Rotor Dynamics. – Tokyo, 1986. – Vol. 1. – Р. 30.

13. Kayser A. Entwicklung eines Programmes zur Lebensdauer berechnung von Turbinenschaufeln.
B.Sc. Thesis / Institute of Mechanlcs, University of Kassel. – Kassel, 1990. – 110 p.

14. Beirow B. Grundlegende Untersuchungen zum Schwingungsverhalten von Verdichterlaufrädern in Integralbauweise. – Сottbus, 2009.

15. Zienkiewicz O.C. The finite element method: its basis and fundamentals. – Butterworth: Heinemann, 2005. – 752 p.

16. Ewins D.J. Bladed disc vibration – a review of techniques and characteristics // Proc. Inst. Mech. Engineers., International Conference of Recent Advances in Structural Dynamics. – Southampton, 1980. – Р. 187–210.

17. Lim S., Pierre C., Castanier M.P. Predicting blade stress levels directly from reduced-order vibration models of mistuned bladed disks // Journal Turbomachinery. – 2006. – Vol. 128. – Р. 206–210.

18. Petrov E.P., Iglin S.P. Search of the worst and best mistuning patterns for vibration amplitudes of bladed disks by the optimization methods using sensitivity coefficients // Proceedings of the 1st ASSMO UK Conference. Engineering Design Optimization. – Ilkley, 1999. – Р. 303–310.

19. Klauke T. Schaufelschwingungen realer integraler Verdichterräder im Hinblick auf Verstimmung und Loaklisierung. – Cottbus: Der Andere Verlag, 2008. – 169 p.

20. Panning L., Sextro W., Popp K. Design of friction dampers for mistuned bladed disks // PAMM Proa APPL. Math. Mech. – 2003. – № 3. – Р. 118–119.

Посвящено основным методам топологической оптимизации, применяемым для увеличения удельной прочности узлов аэрокосмической техники путем оптимизации их геометрических параметров. Для деталей, применяющихся в аэрокосмической отрасли, основными задачами топологической оптимизации могут являться как минимизация объема/массы при прочностных ограничениях, так и оптимизация других параметров с ограничениями по объему. Рассмотрены методы эволюционной оптимизации конструкций (ESO), метод двунаправленной эволюционной оптимизации конструкций (BESO), метод пенализации для твердого изотропного тела (SIMP), его гибридная модификация (ESO-SIMP) и метод установления уровня (Level-Set). Особенности их применения демонстрируются на примерах различных конструкций. Приведены теоретические основы для каждого из методов, области их применения. Рассмотрены их преимущества и недостатки. Кроме этого в работе представлен обзор примеров применения методов топологической оптимизации в аэрокосмической отрасли. Рассмотрены работы, посвященные оптимизации геометрических параметров таких деталей, как нервюра крыла самолета, пилон, неохлаждаемая лопатка турбины и т.д. Проведен анализ значимости появления аддитивных технологий для процесса развития методов топологической оптимизации. Дана оценка перспективности их совместного развития и вытеснения ими классических субтрактивных технологий производства.

Ключевые слова: топологическая оптимизация, метод эволюционной оптимизации конструкций, метод двунаправленной эволюционной оптимизации конструкций, метод пенализации для твердого изотропного тела, метод установления уровня, аддитивные технологии.

Башин Константин Андреевич (Пермь, Россия) – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: kostyabashin@yandex.ru).

Торсунов Роман Андреевич (Пермь, Россия) – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: roman.torsunov.14@yandex.ru).

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

1. Оганесян П.А., Шевцов С.Н. Оптимизация топологии конструкций в пакете ABAQUS // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2014. – Т. 16. – С. 543–549.
2. Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимизация конструкции деталей и узлов ГТД // Вестник СГАУ. – 2011. – № 3-1. – С. 183–188.
3. Боровиков А.А., Тененбаум С.М. Топологическая оптимизация переходного отсека КА //
   Аэрокосм. науч. журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана: электрон. журн. – 2016. – № 05. – С. 16–30.
4. Васильев Б.Е., Магеррамова Л.А. Анализ возможности применения топологической оптимизации при проектировании неохлаждаемых рабочих лопаток турбин // Вестник СГАУ. – 2015. – № 3-1. – С. 139–147.
5. Шевцов С.Н. Методы оптимизации конструкций: курс лекций / Донск. гос. техн. ун-т. – Ростов н/Д, 2010. – С. 97.
6. Jikai Liu, Yongsheng Ma. A survey of manufacturing oriented topology optimization methods //
   Advances in Engineering Softwar. – 2016. – August.  – Р. 161–175.
7. Deaton J.D., Grandhi R.V. A survey of structural and multidisciplinary continuum topology optimization: post 2000 // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2014. – January. – Vol. 49, iss. 1. – Р. 1–38.
8. Altair Hyper-Works. – URL: http://www.altairhyperworks.com (дата обращения: 15.09.2017).
9. Abaqus. – URL: https://www.3ds.com/products-services/simulia (дата обращения: 15.09.2017).
10. Simulation Driven Product Development / ANSYS. – URL: http://www.ansys.com (дата обращения: 15.09.2017).
11. MSC Nastran. Расчет и оптимизация конструкций [Электронный ресурс]. – URL: http://www.mscsoftware.ru (дата обращения: 15.09.2017).
12. Munk D.J., Vio G.A., Steven G.P. Topology and shape optimization methods using evolutionary algorithms: a review // Struct Multidisc Optim. – 2015. – September. – Vol. 52, iss. 3. – Р. 613–631.
13. Optimum shape design of rotating shaft by ESO method / Y.H. Kim,  A. Tan, B.S. Yang [et al.] // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2007. – July. – Vol. 21, iss. 7. – Р. 1039–1047.
14. Bi-directional evolutionary structural optimization on advanced structures and materials: A сom­pre­hen­sive review / L. Xia, Q. Xia, X. Huang [et al.] // Archives of Computational Methods in Engineering. – Р. 1–42.
15. Брюхова К.С., Максимов П.В. Алгоритм топологической оптимизации на основе метода eso // Междунар. науч.-исслед. журнал. – 2016. – № 9 (ноябрь). – C. 16–24.
16. Козик А.М., Гуж Т.С., Ильичев В.А. Современные тенденции в вопросе оптимизации металлических конструкций // Молодеж. науч. форум: техн. и матем. науки. – 2017. – Февраль. – № 2(42). – C. 51–57.
17. Кротких А.А., Максимов П.В. Исследование и модификация метода топологической оптимизации simp // Междунар. науч.-исслед. журнал. – 2016. – № 01(55). – C. 91–94.
18. Bruns T. A reevaluation of the SIMP method with filtering and an alternative formulation for solid–void topology optimization // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2005. – December. – Vol. 30, iss. 6. – Р. 428–436.
19. Sigmund O., Maute K. Struct topology optimization approaches. A comparative review // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2013. – December. – Vol. 48, iss. 6. – Р. 1031–1055.
20. A new hybrid topology optimization method coupling ESO and SIMP method / H. Jiao, Q. Zhou, S. Fan, Y. Li // Lecture Notes in Electrical Engineering Proceedings of China. Modern Logistics Engineering. – 2014. – P. 373–384.
21. Liu Z., Korvink J., Huang R. Structure topology optimization: fully coupled level set method via FEMLAB // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2005. – June. – Vol. 29, iss. 6. – Р. 407–417.
22. Шевцова В.С., Шевцова М.С. Сравнительный анализ методов оптимизации топологии (simp и level-set) на примере реконструкции крыла стрекозы // Вестник юж. науч. центра. – 2013. – Т. 9, № 1. – C. 8–16.
23. Марчук Н.И. Оптимальное проектирование конструкций с использованием топологической оптимизации ПК Ansys [Электронный ресурс] // Молодежь и наука: сб. материалов VIII Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвящ. 155-летию со дня рождения К.Э. Циолковского. – 2012. – URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2012/section35.html (дата обращения: 15.09.2017).
24. Application of a bi-level scheme including topology optimization to the design of an aircraft pylon / A. Remouchamps, M. Bruyneel, C. Fleury [et al.] // Structural and Multidisciplinary Optimization. – 2011. – December. – Vol. 44, iss. 6. – Р. 739–750.
25. Zhu J.H., Zhang W.H., Xia L. Arch. topology optimization in aircraft and aerospace structures design // Archives of Computational Methods in Engineering. – 2016. – December. – Vol. 23, iss. 4. – Р. 595–622.
26. Cысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Ученые записки цаги. – 2011. – Т. XLII, № 2. – С. 91–101.

Проводится исследование акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций (ЗПК) в интерферометрах с разным диаметром поперечного сечения канала с целью отработки методики надежной идентификации акустических характеристик ЗПК при учете распространения в канале азимутальной моды для дальнейшего применения методики к измерению крупногабаритной ЗПК портативным интерферометром. Основу проверки составляет положение о независимости импеданса локально реагирующих ЗПК от диаметра образца при нормальном падении волн.

Кратко описаны основы определения импеданса образцов ЗПК по измерениям двумя и четырьмя микрофонами в канале интерферометра. Представлена конструкция нового интерферометра с диаметром канала 50 мм. Исследован частотный диапазон работы созданного интерферометра. Разработаны и созданы однослойные и двухслойные образцы ЗПК диаметром 30 и 50 мм. Обработка результатов измерений выполнялась с применением метода передаточной функции на основе двух микрофонов и метода модальной декомпозиции на основе четырех микрофонов. Для всех исследованных образцов ЗПК наблюдается хорошее качественное согласование импедансов между соответствующими образцами диаметром 30 и 50 мм. Также в большей части частотного диапазона наблюдается хорошее количественное совпадение. Некоторые количественные расхождения объясняются трудностью воспроизводства абсолютной одинаковости условий проведения эксперимента в двух разных интерферометрах.

Ключевые слова: авиационный двигатель, шум вентилятора, звукопоглощающие конструкции, импеданс, интерферометр с нормальным падением волн, метод модальной декомпозиции, метод передаточной функции. 

Пальчиковский Вадим Вадимович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: vvpal@bk.ru).

Кустов Олег Юрьевич (Пермь, Россия) – инженер лаборатории механизмов генерации шума
и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: kustovou@yandex.ru).

Корин Иван Александрович (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: korinvanj@mail.ru).

Черепанов Иван Евгеньевич (Пермь, Россия) – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cherepanovie@sbiw.ru).

Храмцов Игорь Валерьевич (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: igorhrs92@mail.ru).

1. Chung J.Y., Blaser D.A. Transfer function method of measuring in-duct acoustic properties. I. Theo­ry. II. Experiment // Journal of the Acoustical Society of America. – 1980. – Vol. 68, № 3. – P. 907–921.
2. Скучик Е. Основы акустики. – М.: Мир, 1976. – Т. 1. – 520 с.
3. Fan noise source diagnostic test – far-field acoustic results / R.P. Woodward, C.E. Hughes, R.J. Jeracki, C.J. Miller // AIAA Paper. – 2002. – № 2002-2427.
4. Халецкий Ю.Д., Почкин Я.С. Снижение шума вентилятора авиадвигателя путем наклона лопаток спрямляющего аппарата // Акустический журнал. – 2015. – Т. 61, № 1. – С. 106–113.
5. Akoum M., Ville J.-M. Measurement of the reflection matrix of a discontinuity in a duct // Journal of the Acoustical Society of America. – 1998. – Vol. 103, № 5. – P. 2463–2468.
6. Schultz T., Cattafesta L.N., Sheplak M. Comparison of the two-microphone method and a modal decomposition method for acoustic impedance testing // AIAA Paper. – 2006. – № 2006-2695.
7. Ипатов М.С., Остроумов М.Н., Соболев А.Ф. Четырехмикрофонный метод определения импеданса образцов звукопоглощающих конструкций на интерферометре при нормальном падении звука // Труды ЦАГИ. – 2014. – Вып. 2739. – С. 58–68.
8. Jones M.G., Hoverton B.M., Ayle E. Evaluation of parallel-element, variable-impedance, broadband acoustic liner concepts // AIAA Paper. – 2012. – № 2012-2194.
9. Howerton B.M., Jones M.G., Buckley J.L. Development and validation of an interactive liner design and impedance modeling tool // AIAA Paper. – 2012. – № 2012-2197.
10. Howerton B.M., Jones M.G. Acoustic liner drag: a parametric study of conventional configurations // AIAA Paper. – 2015. – № 2015-2230.
11. Evaluation of variable-depth liner configurations for increased broadband noise reduction / M.G. Jones, W.R. Watson, D.M. Nark, B.M. Howerton // AIAA Paper. – 2015. – № 2015-2697.
12. Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. интерферометр для высоких уровней акустического давления // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – Т. 1. – С. 157–160.
13. Сравнительный анализ акустических интерферометров на основе расчетно-экспериментальных исследований образцов звукопоглощающих конструкций / Е.С. Федотов, О.Ю. Кустов, И.В. Храмцов, В.В. Пальчиковский // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 48. – С. 89–103.
14. Кустов О.Ю., Лапин И.Н., Пальчиковский В.В. О влиянии дефектов в образцах звукопоглощающихся конструкций на их акустические характеристики // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – Т. 1. – С. 112–115.
15. Расчетно-экспериментальное исследование работы интерферометра при высоких уровнях акустического давления [Электронный ресурс] / О.Ю. Кустов, И.В. Храмцов, Е.С. Федотов, А.А. Синер, В.В. Пальчиковский // Материалы 59-й Всерос. науч. конф. МФТИ с междунар. участием, 21–26 ноября 2016 года, М.; Долгопрудный; Жуковский. – URL: http://conf59.mipt.ru/static/reports_pdf/2331.pdf (дата обращения: 10.10.2017).

Рассматривается методика уравновешивающей сборки роторов, при которой проводится процесс управления векторами локальных дисбалансов и эксцентриситетов. Сформулированы научно-методические, технологические и проектно-конструкторские проблемы, которые можно решить только комплексным внедрением адаптационного информационно обеспеченного технологического процесса. Сформулирована гипотеза исследования: заданный уровень динамической устойчивости роторов может быть обеспечен адаптацией к условиям эксплуатации в ходе проектирования и изготовления, что предусматривает прогнозирование появления дисбалансов, описание процесса сборки ротора, управление векторами дисбалансов и эксцентриситетов. Поставлена цель и определены задачи для ее решения. Проведен анализ существующих подходов к решению задач обеспечения динамически устойчивой работы роторов. Выявлено, что применяемые на сегодняшний день технологические процессы не решают задачи информационного сопровождения изделий, моделирования процессов и применения адаптационных технологических процессов. Разработана и изложена методика уравновешивающей сборки роторов, позволяющая решить практические противоречия высокой точностью сборки и изготовления, снижением трудоемкости и себестоимости производства. Таким образом, актуальность поставленных задач определяет необходимость применения предложенной адаптационной информационно обеспеченной методики. Реализация методов для включения в технологический процесс требует разработки алгоритма на основе предложенной методики.

Ключевые слова: центробежный компрессор, ротор, вал, рабочее колесо, дисбаланс, уравновешивающая сборка, информационное сопровождение изделий, балансировка, динамическая устойчивость.

Белобородов Сергей Михайлович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), заместитель начальника отдела ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: bsm723@iskra.perm.ru).

Цельмер Марк Леонидович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29), руководитель группы ПАО НПО «Искра» (614038, г. Пермь, ул. Академика Веденеева, д. 28, e-mail: cml723@iskra.perm.ru).

1. Бишоп Р., Паркинсон А. Применение балансировочных машин для уравновешивания гибких роторов // Конструирование и технология машиностроения. – 1972. – № 2. – С. 66–84.
2. Mekhonoshina E.V., Modorskii V.Ya. Impact of magnetic suspension stiffness on aeroelastic
   compressor rotor vibrations of gas pumping units // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1770. –
   P. 030113-1-030113-5.
3. Цимберов Д.М. Общая схема обеспечения функциональной безопасности при проектировании технологических процессов сборки перекачивающих агрегатов // Известия Тул. гос. ун-та. Технические науки. – 2014. – № 12-2. – С. 270–275.
4. Таха Х. Введение в исследование операций: в 2 кн.: пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – Кн. 2. – 496 с.
5. Корнеев Н.В. Метод и устройство вибростабилизационной обработки для снижения эксплуатационного дисбаланса гибких роторных систем // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2007. – Т. 9. – С. 707–711.
6. Цимберов Д.М. Информационная модель диагностирования газотурбинных газоперекачивающих агрегатов // Транспортное дело России. – 2014. – № 4(113). – С. 52–53.
7. Безъязычный В.Ф. Метод подобия в технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 2012. – 320 с.
8. Непомилуев В.В. Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – Рыбинск: Изд-во Рыбинск. гос. авиац. техн. ун-та, 2000. – 44 с.
9. Базров Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В. Технология сборки машин / под общ. ред. Б.М. Базрова. – М.: Спектр, 2011. – 368 с.
10. Глейзер А.И. Вероятностные методы решения конструкторско-технологических задач снижения вибраций роторных машин: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 1996. – 34 с.
11. Глейзер А.И., Корнеев Н.В. Дисбаланс и балансировка роторных систем. – Тольятти, 2004. – 240 с.
12. Урьев Е.В. Основы надежности и технической диагностики турбомашин. – Екатеринбург, 1996. – 70 с.
13. О нормировании качества балансировки гибких роторов / Е.В. Урьев, А.В. Кистойчев, Е.Ю. Дегтярева, М.М. Львов, М.А. Биялт, А.В. Швацкий, А.М. Деминов // Тяжелое машиностроение. – 2016. – № 11–12. – С. 9–18.
14. Ковалев А.Ю. Технологическое обеспечение уравновешенности высокоскоростных роторов с магнитными подшипниками на основе компенсационного метода сборки: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Рыбинск, 2013. – 16 с.
15. Белобородов С.М. Методология обеспечения динамической устойчивости валопроводов высокоскоростных газотурбинных агрегатов на основе адаптационной сборки роторов: дис. … д-ра техн.
    наук. – Пермь, 2011. – 334 с.

Рассмотрена конструкция газоотводящего устройства для корабельных морских двигателей. При проектировании газоотводящего устройства решена проблема обеспечения предельно малых осевых габаритных размеров при минимально возможных потерях полного давления.  Разработанное газоотводящее устройство имеет в составе наружный кожух, за счет которого обеспечивается эжекционная продувка воздуха из подкапотного пространства газотурбинного двигателя.

Гидравлические характеристики улиточных газоотводящих устройств определены с использованием программы Ansys CFX, моделирование течения в трехмерной постановке выполнено при использовании моделей турбулентности SST k–w с построением неструктурированной тетрагональной расчетной области. Проанализированы конструкции шести вариантов улиточных осерадиальных газоотводящих устройств. В расчетах учтены потери на распад вихревых структур в каналах системы выхлопа, размещаемых за срезом газоотводящего устройства.

В работе также выполнено сравнение результатов численного моделирования и экспериментального исследования, полученных на уменьшенных моделях газоотводящих устройств без дополнительной нагрузки. По результатам исследований проведен анализ возможных погрешностей, вносимых в модель и эксперимент, учет которых обеспечил приемлемое соответствие расчетных и экспериментальных гидравлических характеристик газоотводящего устройства в рабочем диапазоне режимов.

Проведенные исследования позволили определить совместное влияние основных геометрических параметров на гидравлические характеристики разработанного улиточного газоотводящего устройства.

Ключевые слова: численное моделирование, модель турбулентности, гидравлические характеристики, геометрические параметры, улиточные газоотводящие устройства с осерадиальным косо срезанным диффузором, газотурбинные двигатели.

Мосин Сергей Александрович (Рыбинск, Россия) – ведущий специалист службы главного конструктора ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail: sergey-mosin76@ yandex.ru).

Левитова Ольга Николаевна (Рыбинск, Россия) – кандидат технических наук, начальник конструкторской бригады выходных устройств ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail: Levi-09@mail.ru).

Кириченко Роман Евгеньевич (Рыбинск, Россия) – заместитель главного конструктора ПАО НПО «Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail: roman.kirichenko@npo-saturn.ru).

Иевлев Дмитрий Геннадиевич (Рыбинск, Россия) – заместитель начальника конструкторского отдела камер сгорания и выходных устройств ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail:dmitry.ievlev@uec-saturn.ru).

Василюк Дмитрий Константинович (Рыбинск, Россия) – начальник расчетно-эксперимен­таль­ной бригады отдела камеры сгорания и выходных устройств ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163).

Хасанов Салават Маратович (Рыбинск, Россия) – кандидат технических наук, инженер-конструктор 1-й категории конструкторского отдела камеры сгорания и выходных устройств ПАО «ОДК-Сатурн» (152903, Россия, г. Рыбинск, пр. Ленина, д. 163, e-mail:Khasanov-salavat@rambler.ru).

1. Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2002. – 616 с.
2. Aerodynamic optimization of the exhaust-ejector system on the tiltrotor using navier-stokes analysis / M. Loka, M. Robichaud, W. Di Bartolomeo, D. Loe, D. Sowers // AIAA Paper. – 2000. – № 2000-0986.
3. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. – М.: Энергия, 1970. – 384 с.
4. Вершковский С.Н., Котов А.В. Экспериментальное исследование аэродинамических характеристик модели коленообразного газоотвода газотурбинного двигателя // Авиационно-космическая техника и технология. – 2012. – № 7.
5. Выхлопные патрубки газотурбинных двигателей. Опыт создания и новые разработки / Ю.В. Бешинский, С.Н. Вершковский, О.Г. Жирицкий, Б.В. Исаков, В.А. Стародубец, В.Т. Федан // Судовое и энергетическое газотурбостроение: науч.-техн. сб.: в 2 т. – Николаев, 2004. – С. 81–84.
6. Жуков Е.Н., Хасанов С.М., Василюк Д.К. Оптимизация параметров численного моделирования для оценки гидравлических характеристик газоотводов ГТУ // Климовские чтения – 2013: перспективные направления развития авиадвигателестроения: сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – С. 12–22.
7. Japikse D., Baines N.C. Diffuser design technology. Concepts ETI, Inc. – 1998.
8. Sovran G., Klomp E. Experimentally determined optimum geometries for rectilinear diffusers with rectangular, conical, or annular cross-section // Fluid Mechanics of Internal Flows. – 1967. – P. 270–390. 
9. Klein A. Characteristics of combustor diffusers // Prog. Aerospase Sci. –  1995. – № 31.– Р. 171–271.
10. Жирицкий О.Г., Федан В.Т. Особенности конструкции, характеристики и доводка выхлопных патрубков газотурбинных двигателей НПП «Машпроект» // Известия акад. инж. наук Украины. – Николаев, 1999. – Вып. 1. – С. 189–194.
11. Stevens S., Williams G. The influence of inlet conditions on the performance of annular difference // ASME. Transactions. Journal of Fluids Engineering. – 1980. – № 102. – Р. 357–363.
12. Sutherland W. The viscosity of gas and molecular force // Phil. Mag. – 1983. – № 5. – P. 507–531.
13. Weber C., Ducros F., Corjon A. Large eddy simulation of complex turbulent flows // AIAA Paper. – 1998. – № 98-2651.
14.  Фрост У.,  Моулден Т. Турбулентность. Принципы и применения. – М.: Мир, 1980. – 536 с.
15. A correlation-based transition model using local variables. Part II. Test cases and industrial applications / F.R. Menter, R.B. Langtry, S.R. Likki, Y.B. Suzen, P.G. Huang // ASME Paper. – 2004. – GT2004-53454. 

Рассмотрена новая конструкция ячеистого заполнителя, изготовленного из полимерных композиционных материалов. Заполнитель обладает высокой гибкостью в двух плоскостях и позволяет осуществлять выкладку поверхностей второго порядка большой кривизны. Ячейки заполнителя имеют большую поверхность контакта и обеспечивают высокую прочность склейки с обшивками многослойных конструкций. При использовании обшивок с перфорацией ячейки заполнителя могут выполнять функцию резонаторов Гельмгольца и обеспечивать гашение акустических колебаний. Представлены результаты технологических исследований по выбору материала для формования заполнителя. Получены оценки прочности заполнителя на поперечное сжатие. Приведены результаты акустических испытаний образцов звукопоглощающих конструкций с ячеистым заполнителем и проведено сравнение эффективности их шумогашения по сравнению с конструкциями на базе гофрового и сотового заполнителей. Разработанный заполнитель может использоваться для создания звукопоглощающих конструкций современных авиационных двигателей.

Ключевые слова: авиационный двигатель, композиционные материалы, шумопоглощение, звукопоглощающие конструкции, наполнитель, ячейки, интерферометр с потоком. 

Захаров Алексей Генрихович (Пермь, Россия) – главный конструктор АО «Пермский завод “Машиностроитель”» (614014, г. Пермь, ул. Новозвягинская, д. 57, e-mail: a-zakharov@pzmash.perm.ru).

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

Копьев Виктор Феликсович (Москва, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, начальник аэроакустического отделения (НИО-9) Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского (105005, г. Москва, ул. Радио, д. 17, e-mail: vkopiev@tsagi.ru); научный руководитель лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29). 

1. Панин В.Ф., Гладков Ю.А. Конструкции с заполнителем: Справочник. – М.: Машиностроитель, 1991. – 272 с.
2. Штамм К., Витте Г. Многослойные конструкции / пер. с нем. Т.Н. Орешкиной; под ред. С.С. Кармилова. – М.: Стройиздат, 1983. – 300 с.
3. Гиммельфарб А.Л. Основы конструирования в самолетостроении: учеб. пособие для высш. авиац. учеб. заведений / под ред. А.В. Кожиной. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 367 с.
4. Справочник по композиционным материалам: в 2 кн. Кн. 2. Справочное издание / под ред. Дж. Любина; пер. с англ. А.Б. Геллера, Г.Э. Кесслера, A.M. Кнебельмана, под ред. Б.Э. Геллера. – М.: Машиностроение, 1988. – 584 с.
5. Иванов А.А., Кашин С.М., Семенов В.И. Новое поколение сотовых заполнителей для авиационно-космической техники. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 436 с.
6. Способ изготовления звукопоглощающей конструкции газового тракта: пат. 2247878 Рос. Федерация: МПК F16F 1/00 / Покатаев К.А., Ломаев В.И., Сироткин А.К., Захаров Г.Я.; заявитель и патентообладатель ФГУП «Пермский завод “Машиностроитель”». – № 2003100457/11, 05.01.2003; опубл. 10.03.2005, Бюл. № 7.
7. Расчетно-экспериментальные исследования резонансных многослойных звукопоглощающих конструкций / А.Н. Аношкин, А.Г. Захаров, Н.А. Городкова, В.А. Чурсин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 1. – С. 5–20.
8. Gaeta R.J., Ahuja K.K. A tunable acoustic liner // AIAA Paper. – № 98-2298.
9. Parrott T.L., Jones M.G. Parallel-element liner impedances for improved absorption of broadband sound in ducts // Noise Control Eng. J. – 1995. – Vol. 43(6).
10. Городкова Н.А. Аналитическое определение резонансных частот многослойных звукопоглощающих конструкций // Защита населения от повышенного шумового воздействия. – СПб., 2011.
11. Бакланов В.С., Постнов С.С., Постнова Е.А. Расчет резонансных звукопоглощающих конструкций для современных авиационных двигателей // Математическое моделирование. – 2007. – Т. 19, № 8. – C. 22–30.
12. Авиационная акустика: в 2 ч. / под ред. А.Г. Мунина. Ч. 1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов и вертолетов. – М.: Машиностроение, 1986. – 243 с.
13. Соболев А.Ф. О повышении затухания звука в канале с облицовкой локальнореагирующего типа при наличии потока // Акустический журнал. – 1994. – Т. 40, № 5. – С. 837–843.
14. Соболев А.Ф. Повышение эффективности снижения шума в канале с потоком при наличии звукопоглощающих облицовок // Акустический журнал. – 1999. – Т. 45, № 3. – С. 404–414.
15. Эксплуатационный ресурс стеклопластикового кожуха сопла авиационного газотурбинного двигателя / С.М. Рубцов, А.Н. Аношкин, А.А. Ташкинов, В.Е. Шавшуков // Конструкции из композиционных материалов. – 2007. – № 3. – С. 11–17.
16. Рубцов С.М. Полимерные волокнистые композиты в конструкции турбовентиляторного авиационного двигателя ПС-90А // Конверсия в машиностроении. – 2007. – № 3. – С. 19–26.

Посвящено изучению методических вопросов экспериментальных исследований закономерностей деформирования и разрушения трубчатых образцов углепластика в условиях сложного напряженно-деформированного состояния. В испытаниях используются образцы с концентратором напряжений в виде кругового отверстия. Рассматриваются методические аспекты проведения испытаний при совместном растяжении с кручением на основе комплексного использования универсальной двухосевой сервогидравлической испытательной системы Instron 8852 и бесконтактной трехмерной цифровой оптической системы анализа полей перемещений и деформаций Vic-3D, математический аппарат которой основан на методе корреляции цифровых изображений. Особое внимание уделено выбору способов подготовки захватных частей и закрепления образцов в захватах испытательной машины, позволяющих проводить испытания при наличии осевой нагрузки и крутящего момента вплоть до полного разрушения. Использование видеосистемы позволяет проводить измерения перемещений и деформаций в рабочей части в области концентратора без применения дополнительных датчиков. Получены опытные данные о процессах разрушения образцов с концентратором и распределении неоднородных полей перемещений при пропорциональном растяжении с кручением. Использование данной методики позволяет получать опытные данные о закономерностях деформирования и разрушения композиционных материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, которые необходимы для развития моделей механики композитов, широко применяемых в изделиях аэрокосмической техники.

Ключевые слова: композиционные материалы, испытания, сложное напряженное состояние, растяжение с кручением, трубчатые образцы, корреляция цифровых изображений.

Староверов Олег Александрович (Пермь, Россия) – научный сотрудник Центра экспериментальной механики ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cem_staroverov@mail.ru).

Струнгарь Елена Михайловна (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник Центра экспериментальной механики ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cem.spaskova@mail.ru).

Третьяков Михаил Павлович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Центра экспериментальной механики ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cem_tretyakov@mail.ru).

Третьякова Татьяна Викторовна (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук,
научный сотрудник Центра экспериментальной механики ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cem.tretyakova@gmail.com).

1. Vassilopoulos A.P. Fatigue life prediction of composites and composite structures. – 2010. – 576 р.
2. Spearing S.M., Beaumont P.W.R., Ashby M.F. Fatigue damage mechanics of composite materials. II. A damage growth model // Composites Science and Technology. – 1992. – Vol. 44. – P. 169–177.
3. Carraro P.A., Maragoni L., Quaresimin M. Prediction of the crack density evolution in multidirectional laminates under fatigue loading // Composites Science and Technology. – 2017. – Vol. 145. – P. 24–39. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.03.013
4. Sheafi E.M., Tanner K.E. Effects of test sample shape and surface production method on the fatigue behaviour of PMMA bone cement // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. – 2014. – Vol. 29(1). – P. 91–102.
5. Maragoni L., Carraro P.A., Quaresimin M. Effect of voids on the crack formation in a
   [45/-45/0]s laminate under cyclic axial tension // Composites: Part A. – 2016. – Р. 493–500. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.02.018
6. Quaresimin M., Susmel L., Talreja R. Fatigue behavior and live assessment of composite laminates under multiaxial loadings // International Journal of Fatigue. – 2010. – Vol. 32. – Р. 2–16.
7. Жигун В.И., Плуме Э.З. Оценка несущей способности углерод-углеродных композитов при плоском напряженном состоянии // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2017. – Т. 23, № 1. – С. 25–40.
8. Torsion fatigue behavior of unidirectional carbon/epoxy and glass/epoxy composites / T. Ogasawaraa, K. Ontab, S. Ogiharab, T. Yokozekic, E. Harad // Composite Structures. – 2009. – Vol. 90, iss. 4. – Р. 482–489.
9. Димитриенко Ю.И., Юрин Ю.В., Европин С.В. Прогнозирование долговечности и надежности элементов конструкций высокого давления. Ч. 1. Численное моделирование накопления повреждений // Известия вузов. Машиностроение. – 2013. – № 11. – С. 3–11.
10. Методика и экспериментальные исследования материалов при трехосном растяжении / С.В. Цветков, Г.Г. Кулиш, А.А. Смердов, А.Н. Барышев, С.В. Тащилов, И.В. Магитский, К.А. Пономарев // Вестник Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. – 2016. – № 5(110). – С. 76–88.
11. Махутов Н.А., Думанский А.М., Стрекалов В.Б. Расчетно-экспериментальное определение сопротивления усталости углепластиков и элементов конструкций из них // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. – Т. 72, № 6. – С. 41–46.
12. Degrieck J., Van Paepegem W. Fatigue damage modeling of fiber-reinforced composite materials: Review // Applied Mechanics Reviews. – 2001. – Vol. 5(4). – P. 279–300.
13. Житникова К.А., Баяндин Ю.В., Наймарк О.Б. Численное моделирование динамического нагружения композиционных материалов на основе органических волокон // Математическое моделирование в естественных науках. – 2015. – Т. 1. – С. 126–130.
14. Экспериментальное исследование жесткостных и прочностных характеристик углепластика / А.А. Смердов, О.А. Смердова, Л.П. Таирова, С.В. Цветков // Конструкции из композиционных материалов. – 2009. – № 3. – С. 68–82.
15. Шлянников В.Н., Иштыряков М.С., Яруллин Р.Р. Характеристики деформирования сплава д16т при совместном нагружении растяжением, сжатием, кручением и внутренним давлением // Труды академэнерго. – 2014. – № 3. – С. 78–90.
16. Grédiac M. The use of full-field measurement methods in composite material characterization: interest and limitations // Composites: Part A. – 2004. – Vol. 35. – P. 751–761. DOI: 10.1016/j.compositesa.2004.01.019
17. Measuring how overlap affects the strength of composite tubes in bending-torsion / eds. S. Rohde, P. Ifju, W. Ralph, R. Singh, G. Tandon, P. Thakre, P. Zavattieri, Y. Zhu // Mechanics of Composite and Multi-functional Materials. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series. – 2017. – Vol. 7. – P. 115–121. DOI: 10.1007/978-3-319-41766-0_13
18. Experimental testing of bend-twist coupled composite shafts / S.E. Rohde, P.G. Ifju, B.V. Sankar, D.A. Jenkins // Experimental Mechanics. – 2015. – Vol. 55, № 9. – P. 1613–1625. DOI: 10.1007/s11340-015-0050-0
19. Экспериментальные исследования по определению деформаций образцов из полимерного композиционного материала с применением волоконно-оптических датчиков / Н.А. Кошелева, Г.С. Шипунов, А.А. Воронков, Н.П. Меркушева, А.А. Тихонова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2017. – № 50. – С. 26–35.
20. Экспериментальное исследование влияния дефектов на прочность композитных панелей методами корреляции цифровых изображений и инфракрасной термографии / Д.С. Лобанов, В.Э. Вильдеман, Е.М. Спаскова, А.И. Чихачев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 4. – С. 159–170.
21. Wildemann V.E., Spaskova E.V., Shilova1 A.I. Research of the damage and failure processes of composite materials based on acoustic emission monitoring and method of digital image correlation // Solid State Phenomena. – 2016. – Vol. 243. – P. 163–170.
22. Ильюшин А.А., Ленский В.С. Сопротивление материалов. – М.: Физматгиз, 1959. – 373 с.

Рассматриваются вопросы экспериментального исследования мало- и многоцикловой усталости конструкционных сплавов авиационного назначения при двухосном циклическом нагружении. Приведены характеристики специализированных испытательных систем Instron 8850 и Instron E10000, отличительной особенностью которых является возможность задания произвольных законов нагружения в осевом и окружном направлениях. Представлены методики испытаний при двухосном циклическом нагружении, позволяющие изучать закономерности механического поведения и разрушения конструкционных сплавов в условиях сложного напряженного состояния. Проведены испытания жаропрочной легированной стали ЭП517Ш на малоцикловую усталость при циклическом деформировании с пропорциональным и непропорциональным изменением осевой и сдвиговой деформаций. Показано, что для фиксированных величин амплитуд осевых и сдвиговых деформаций долговечность стали ЭП517Ш существенно зависит от траектории деформирования. В случае непропорционального деформирования ресурс стали ЭП517Ш снижается в два раза по сравнению с пропорциональным нагружением. Для алюминиевого сплава Д16Т получены новые результаты испытаний на многоцикловую усталость, иллюстрирующие зависимость долговечности алюминиевого сплава Д16Т при осевом циклировании с фиксированным значением амплитуды нормальных напряжений от наличия постоянной и небольшой по величине составляющей касательного напряжения.

Ключевые слова: экспериментальное исследование, малоцикловая усталость, многоцикловая усталость, сложное нагружение, сложное напряженное состояние.

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

Вильдеман Валерий Эрвинович (Пермь, Россия) – доктор физико-математических наук, профессор, директор центра экспериментальной механики, профессор кафедры «механика композиционных материалов и конструкций» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: wildemann@pstu.ru).

Третьяков Михаил Павлович (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Центра экспериментальной механики ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: cem_tretyakov@mail.ru).

1. Узбяков Д.М. Исследование характеристик циклической трещиностойкости гранульного сплава на никелевой основе с разной фракцией гранул // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2015. – № 40. – С. 122–134.

2. Тихонов А.С., Сендюрев С.И., Хайрулин В.Т. Проектирование установки для термоциклических испытаний комплексных многослойных теплозащитных покрытий лопаток газовых турбин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 38. – С. 61–71.

3. Малоцикловая усталость и циклическая трещиностойкость никелевого сплава при нагружении, характерном для дисков турбин / А.А. Иноземцев, А.М. Ратчиев, М.Ш. Нихамкин, А.В. Ильиных, В.Э. Вильдеман, М.А. Вятчанин // Тяжелое машиностроение. – 2011. – №. 4. – С. 30–33.

4. Nikhamkin M., Ilinykh A. Low cycle fatigue and crack grown in powder nickel alloy under turbine disk wave form loading: validation of damage accumulation model // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 467. – P. 312–317.

5. Бураго Н.Г., Журавлев А.Б., Никитин И.С. Модели многоосного усталостного разрушения и оценка долговечности элементов конструкций // Механика твердого тела. – 2011. – № 6. – С. 22–33.

6. Стрижиус В.Е. Методы расчета на усталость элементов авиационных конструкций при многоосном нагружении // Научный вестник МГТУ ГА. – 2014. – № 187. – С. 65–73.

7. Влияние ориентации критической плоскости на оценку многоцикловой усталости при многоосном нагружении / A. Carpinteri, C. Ronchei, D. Scorza, S. Vantadori // Физическая мезомеханика. – 2015. – Т. 18, № 5. – С. 74–79.

8. Янкин А.С. Влияние частот бигармонического (двухчастотного) нагружения на механическое поведение имитатора твердого топлива // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 4. – С. 273–292. DOI: 10.15593/perm.mech/2015.4.16

9. Вильдеман В.Э., Ломакин Е.В., Третьяков М.П. Закритическое деформирование сталей при плоском напряженном состоянии // Механика твердого тела. – 2014. – № 1. – С. 26–36.

10.  Бабушкин А.В., Козлова А.В. Влияние предварительного циклического нагружения и температуры на остаточную прочность однонаправленных композитов // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2011. – Т. 17, № 2. – С. 235–244.

11.  Бабушкин А.В., Гордеева А.В. Экспериментальное исследование усталости порошкового структурно-неоднородного материала при двуосном (растяжение-кручение) нагружении // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2011. – № 2. – С. 48–52.

12. Разрушение жаропрочного сплава вж175 в условиях жесткого малоциклового нагружения / В.Ф. Терентьев, М.С. Беляев, М.М. Бакрадзе, М.А. Горбовец, М.А. Гольдберг // Труды ВИАМ. – 2014. – № 11. – С. 12.

13. Малоцикловая усталость при заданной деформации жаропрочного никелевого сплава ВЖ175 / М.С. Беляев, В.Ф. Терентьев, М.А. Горбовец, М.М. Бакрадзе, О.С. Антонова // Труды ВИАМ. – 2015. – № 9. – С. 1.

14. Беляев М.С., Горбовец М.А., Бакрадзе М.М. Изменение параметров упругопластического деформирования в процессе испытаний на МЦУ при жестком нагружении жаропрочного сплава ВЖ175 // Труды ВИАМ. – 2015. – № 12. – С. 4.

15. Исследование малоцикловой усталости жаропрочных сплавов при «жестком» цикле нагружения / М.А. Горбовец, М.С. Беляев, И.А. Ходинев, М.И. Лукьянова // Цветные металлы. – 2017. – № 2. – С. 91–95.

Расчет модальных характеристик (собственных частот и форм), необходимых для того, чтобы исключить резонансные колебания изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), требует надежных данных о механических характеристиках материала. Проблема состоит в большом (по сравнению с изотропными материалами) количестве характеристик упругости, а также в том, что эти параметры зависят от широкого круга структурных и технологических факторов. Данные о характеристиках материалов, приведенные в литературе, зачастую противоречивы и при проведении ответственных расчетов требуют дополнительной проверки.

Цель настоящей работы – разработка методики идентификации параметров модели упругого поведения ПКМ по результатам экспериментального модального анализа. Объект исследования – слоистый углепластик на основе равнопрочной углеродной ткани, широко применяемый в авиастроении.

Для экспериментального определения собственных частот и форм колебаний используется метод сканирующей лазерной виброметрии, для расчетного модального анализа – метод конечных элементов. Модель материала – слоистый композит с ортотропными линейно упругими слоями. Задача идентификации параметров модели материала рассматривается как задача минимизации расхождения расчетных собственных частот с экспериментальными. Для ее решения используется метод квазислучайного поиска.

Разработанная методика может быть рекомендована для определения параметров модели материала, необходимых для расчетов модальных характеристик изделий из ПКМ.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, механические характеристики, модальный анализ, метод конечных элементов.

Нихамкин Михаил Шмерович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационные двигатели» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: nikhamkin@mail.ru).

Соломонов Данил Глебович – студент ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: solomonov1198@yandex.ru).

1. Иноземцев А.А., Нихамкин М.Ш., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М., Машиностроение, 2008. – Т. 2. – 368 с. – (Газотурбинные двигатели).
2. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2012. – т. 14, № 4(2). – С. 686–693.
3. Технологии и задачи механики композиционных материалов для создания лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / А.Н. Аношкин, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов, А.А. Третьяков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2014. – № 4. – С. 5–44.
4. Келли А. Инженерный триумф углеволокон // Композиты и наноструктуры. – 2009.  – № 1. – С. 38–49.
5. Стреляев Д.В., Умушкин Б.П., Никонов В.В. Перспективные композиционные материалы в конструкциях авиационной и космической техники / Моск. гос. техн. ун-т гражд. авиации. – М., 2012. – 73 с.
6. Скворцов Ю.В. Конспект лекций по дисциплине механика композиционных материалов / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. – Самара, 2013. – 94 с.
7. Леонтьев Н.В. Применение системы ANSYS к решению задач модального и гармонического анализа / Нижегород. гос. ун-т им. Н.И. Лобачевского. – Н. Новгород, 2006. – 101 с.
8. Расчетно-экспериментальные исследования собственных частот и форм колебаний лопатки спрямляющего аппарата из полимерных композиционных материалов / М.А. Гринев, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев, Г.С. Шипунов, М.Ш. Нихамкин, А.А. Балакирев, И.П. Конев, А.А. Головкин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2016. – № 4. – С. 106–119.
9. Нихамкин М.Ш., Семенова И.В. Концентрация напряжений в лопатках компрессора при повреждении их посторонними предметами // Известия вузов. Авиационная техника. – 2011. – № 4. – С. 15–18.
10. Ефимик В.А. Применение метода конечных элементов к задаче обственных колебаний прямоугольных пластин и цилиндрических оболочек // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2014. – № 38. – С. 72–92.
11. Mistuning identification and model updating of an industrial blisk / D. Laxalde, F. Thouverez,
    J.-J. Sinou, J.-P. Lombard, S. Baumhauer // International Journal of Rotating Machinery. – Vol. 2007. – Article ID 17289. – 10 p. DOI: 10.1155/2007/17289
12. Ткач В.В. Применение модального анализа в многодисциплинарном исследовании ЖРД // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2010. – № 38.
13. Безмозгий И.М., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. – 2014. – № 3(6). – С. 71–80.
14. Межин В.С., Обухов В.В. Практика применения модальных испытаний для целей верификации конечно-элементных моделей конструкции изделий ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. –  2014. – № 1(4). – С. 86–91.
15. Методика уточнения конечно-элементной модели механической системы с помощью анализа чувствительности / С.М. Николаев, В.А. Жулёв, И.А. Киселёв, П.С. Воронов // Наука и образование. Электрон. журн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2014. – № 12. – С. 128–136.
16. Николаев С. М. Жулёв В. А. Киселёв И. А. Уточнение конечно-элементной модели лопатки ГТД на основе результатов вибрационных испытаний с учетом разброса модальных параметров // Наука и образование. Электрон. журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2015. – № 09. –  С. 336–351.
17. Калиненкова А.О. Исследование свойств сотового заполнителя по результатам динамических испытаний // Молодеж. науч.-техн. сб.: электрон. журнал. – 2015. – № 12.
18. ASTM D 3039/D 3039M–14. Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials / ASTM International. – West Conshohocken, PA, 19428-2959 USA, 2014.
19. ASTM D 3479. Standard Test Method for Tension-Tension Fatigue of Polymer Matrix Composite Materials / ASTM International. – West Conshohocken, PA, 19428-2959 USA, 2012.
20. Ewins D.J. Modal testing: Theory, рractice and аpplication. – 2nd ed. – Baldock: Research Studies Press LTD, 2000.
21. Heylen W., Lamens S., Sas P. Modal аnalyses. Theory and testing / Leven. University. Leuven, 2003. – 325 p.
22.  Методика экспериментального модального анализа лопаток и рабочих колес газотурбинных двигателей / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, А.Б. Сенкевич, А.Ю. Головкин, Б.П. Болотов // Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 11. – C. 2–6.
23. Вибрационные измерения в аэрокосмической отрасли [Электронный ресурс] / Advancing Measurements by Ligh. Polytec. – URL: www.polytec.com (дата обращения: 20.09.2017).
24. Экспериментальный и расчетный модальный анализ лопаток вентиляторов полой конструкции / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, И.Л. Гладкий, А.Ю. Головкин, Б.П. Болотов // Авиационная промышленность. – 2010. – № 3. – C. 8–11.
25. Компьютерное моделирование механического поведения композитной лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / М.А. Гринев, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 3. – С. 38–51.
26. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир. – 542 с.
27. Исследование НДС и оценка прочности композитной лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / М.А. Гринёв, А.Н. Аношкин, П.В. Писарев, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 4. – С. 293–307.
28. Колмогоров Г.Л., Лежнева А.А. Оптимальное проектирование конструкций: учеб. пособие /  Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2005. – 168 с.
29. Алексеева Е.В., Кутненко О.А., Плясунов А.В. Численные методы оптимизации: учеб. пособие / Новосиб. ун-т. – Новосибирск, 2008. – 128 с

Рассмотрены методы анализа остаточных напряжений в поверхностном слое деталей из титана. Проведен анализ источников по тематике остаточных напряжений в поверхностном слое деталей, получаемых путем лезвийной обработки, и их измерений. Выделена методика рентгеновской дифрактометрии для измерения остаточных напряжений в поверхностных слоях деталей, полученных путем лезвийной обработки, с помощью роботизированного комплекса Xstress Robot. Дано описание методики измерений остаточных напряжений методом рентгеновской дифрактоскопии с применением роботизированных комплексов. Приведены результаты измерений остаточных напряжений в титановом образце. Проведен анализ полученных результатов. Результаты анализа приведены в графической форме. Образец подвергался лезвийной обработке на токарном станке с ЧПУ для получения распределения остаточных напряжений в поверхностном слое. В состоянии поставки термическая обработка образца не проводилась. Остаточные напряжения контролировались на различной длине с целью получения статистически достоверной выборки. Сделан вывод о характере распределения остаточных напряжений в поверхностном слое деталей из титановых сплавов. Выявлено незначительное влияние лезвийной обработки на распределение остаточных напряжений в поверхностном слое образца. Намечены пути дальнейших исследований.

Ключевые слова: остаточные напряжения, роботизированный комплекс, рентгеновская дифрактометрия, неразрушающий контроль, титан, напряженное состояние.

Туктамышев Виталий Рафаилович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: tuktvr@gmail.com).

Колодочкина Екатерина Викторовна (Пермь, Россия) – студентка ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: katekolodochkina@rambler.ru).

Поликарпова Кристина Николаевна (Пермь, Россия) – студентка ФГБОУ ВО ПНИПУ  (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29, e-mail: mail_poli@mail.ru).

Нуртдинов Антон Сергеевич (Пермь, Россия) – заведующий лабораторией кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29).

1. Опыт применения роботизированного комплекса XSTRESS для измерения технологических остаточных напряжений / В.В. Карманов, В.Н. Трофимов, А.С. Нуртдинов, С.Н. Звонов // Вестник Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. – 2015. – № 1(49). – С. 55–59.
2. Влияние режимов механической обработки стали 09Г2С на формирование остаточных напряжений / В.Н. Трофимов, В.В. Карманов, Ю.В. Панин, А.В. Бачева // Вестник МГТУ им Г.И. Носова. – 2015. – № 3. – С. 48–53.
3. Определение остаточных напряжений при одноосной пластической деформации цилиндрического стержня / В.Н. Трофимов, В.В. Карманов, Ю.В. Панин, М.А. Корионов // Вестник Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. – 2015. – № 2. – С. 48–53.
4. Определение остаточных напряжений в элементах конструкций на основе применений электронной спекл-интерферометрии и метода конечных элементов / Л.М. Лобанов, В.А. Пивторак, В.В. Савицкий, Г.И. Ткачук // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2006. – № 4. – С. 15–19.
5. Биргер И.А. Остаточные напряжения. – М.: Машгиз, 1963. – 232 с.
6. Биргер И.А. Проблемы остаточных напряжений в элементах конструкций // Остаточные напряжения и методы их регулирования: тр. всесоюз. симпоз. – М: Изд-во Ин-та прикладной математики АН СССР, 1982. – С. 5–17.
7. Давиденков Н.Н. Рентгенография в применении к исследованию материалов / под общ. ред. проф. Г. Курдюмова. – М.; Л.: ОНТИ, 1936. – 248 с.
8. Иванов С.И. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндра // Вопросы прочности элементов авиационных конструкций / Куйбышев. авиац. ин-т. – Куйбышев, 1971. – Вып. 48. – С. 153–168.
9. Иванов С.И. Определение остаточных напряжений: дис. … д-ра техн. наук. – Куйбышев, 1972. – 308 с.
10. Иванов С.И., Григорьева И.В. Метод сегментных срезов для определения остаточных касательных напряжений в сплошных цилиндрах // Заводская лаборатория. – 1977. – Т. 43, № 41. – С. 491–492.
11. Улыбин А.В. Контроль напряженно-деформированного состояния элементов стальных конструкций с помощью резистивного электроконтактного метода // Инженерно-строительный журнал. –  2010. – № 7. – С. 21–24.
12. Колодочкина Е.В., Поликарпова К.Н. Оценка возможности исправления дефектов преднапряженного состояния путем механической обработки с целью получения заданных остаточных напряжений в деталях из титановых сплавов // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации: материалы XVII Всерос. науч.-техн. конф. – Пермь, 2016. – Т. 1. – С. 162–166.