УДК 681.5 ББК 30.83

DOI 10.51955/23121327_2022_2_19

Николай Григорьевич Филиппенко

Денис Викторович Баканин

Владимир Сергеевич Бычковский

Аннотация. Данная работа посвящена разработке системы управления процессом исследования теплофизических свойств и фазовых превращений в полимерных и композитных материалах. Использование полимерных материалов взамен цветных и нержавеющих металлов является необходимым и перспективным процессом при производстве и ремонте узлов и механизмов летательных аппаратов. Особое развитие эта тенденция получила в последние десятилетия не только в авиации, но и целиком в транспортном машиностроении. Замена металлов пластиками и композитами на их основе снижает главный показатель в изделиях данной отрасли, а именно его вес. Зачастую при проектировании и использовании летательных аппаратов становится просто невозможным изготовить конкурентоспособные изделия без применения полимеров и композитов в их конструкции. Прочностные данные полимеров в ряде конструкций ЛА компенсируются ресурсами их использования, которые не всегда измеряются значительными временными показатели. Тем не менее, несмотря на уникальные возможности новых конструкционных полимеров, остается открытым вопрос об их изменяющихся электро-физико-химических свойствах в процессе воздействия на них температурных нагрузок и других факторов внешнего воздействия в период эксплуатации. Представленный авторами алгоритм автоматизированного управления процессом высокочастотной электротермии позволил получать более точные результаты исследований. Реализованный алгоритм автоматизированной системы управления в виде программного комплекса позволил получить новые и уточнить уже имеющиеся результаты ранее проведенных экспериментов в отношении конструкционных материалов, используемых при изготовлении и ремонте летательных аппаратов и других транспортных средств.

Ключевые слова: транспорт, полимерные материалы, композиты, теплофизические свойства автоматизированная система управления научных исследований, фазовые превращения.

Скачать 701,6 kB

УДК 621.45.022 ББК 39.55

DOI 10.51955/2312-1327_2022_1_73

Сергей Викторович Скоробогатов

Дмитрий Васильевич Вострецов

Аннотация. Полёт воздушного судна является основным производственным процессом любой авиакомпании. Для того чтобы обеспечить конкурентоспособность и хорошие экономические показатели, время налёта должно в значительной мере превышать совокупное время, которое воздушное судно проводит на земле. Полёт воздушного судна осуществляется за счёт энергии силовой установки, в основе которой находятся тепловые двигатели – тепловые машины, позволяющие преобразовать тепловую энергию в полезную механическую работу. Подвод тепла к рабочему телу в таких двигателях практически повсеместно происходит путём сжигания углеводородного топлива: керосина или авиационного бензина. В процессе сжигания выделяются продукты сгорания, часть из которых наносит существенный вред окружающей среде. Вопрос повышения экологичности авиационных двигателей сегодня является актуальным и злободневным, а несоответствие двигателей международным нормам ИКАО по объёму вредных выбросов накладывает ограничения на продажу и эксплуатацию отечественных воздушных судов за рубежом. В связи с этим, поиск путей повышения экологичности авиационных двигателей является приоритетным направлением авиационной отрасли.

Ключевые слова: камера сгорания, авиационный газотурбинный двигатель, выбросы вредных веществ, экологичность.

Скачать 2,9 MB

УДК 551.50 ББК 39.15

Даниленко Н. В.

В статье рассмотрены вопросы циркуляции сред Земли в поле её вращения относительно Полярной оси NS. В основу исследования циркуляции сред Земли положен закон Био-Савара в его простейшей форме на базе бесконечно длинного вихря, нашедший широкое применение в аэродинамике профилей крыла, в газовой динамике и в гидродинамике. В процессе применения закона Био-Савара к материальным средам Земли, находящимся в поле её суточного вращения, установлена закономерность взаимосвязи циркуляции скорости Г исследуемой элементарной частицы с относительной высотой (глубиной) ±Н её расположения по отношению к осреднённой поверхности Земли и с географической широтой. Сущность этой закономерности представлена математическим выражением в физических параметрах нашей планеты. Полученная интенсивность циркуляции  скорости Г сред Земли переведена в безразмерные критериальные параметры. На их основе предложены вихревые характеристики сред Земли. Дана их классификация. Разработан пакет следствий вихревых характеристик, по сущности которых предложен рабочий процесс мало известных в природе вихревых явлений геофизики с точки зрения вихревой динамики свободно взвешенных сред планеты типа «Земля». Предложены следствия вихревых характеристик сред Земли и особенности рабочего процесса геофизических явлений на Солнце.

Ключевые слова: суточное вращение, циркуляция сред Земли, вихревые характеристики, следствия вихревых характеристик сред Земли.

Скачать 748,1 kB

УДК 621.45.022 ББК 39.55

Скоробогатов С. В.

Проектирование и производство авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и их компонентов – это крайне масштабный, комплексный процесс. По мере развития отдельных отраслей науки, внедрения технических новшеств и получения от их использования обратной связи происходит планомерное усложнение конструкторско-производственной цепочки. Это усложнение, с одной стороны, обеспечивает возможность совершенствования изделия за счёт воплощения в его конструкции новых идей и подходов, с другой – повышает наукоёмкость данной отрасли и увеличивает стоимость конечного изделия. Необходимость в совершенствовании изделия, в свою очередь, диктуется системой обеспечения и поддержания лётной годности воздушных судов (ВС), стандарты которой также совершенствуются с течением времени.

Ключевые слова: камера сгорания, авиационный газотурбинный двигатель, эксплуатационные требования, метод обоснования требований, лётная годность воздушных судов.

Скачать 2,8 MB

УДК 621.45.022 ББК 39.55

Скоробогатов С. В.

Требования, предъявляемые к авиационному двигателю в целом, в значительной степени определяются процессами, протекающими в камере сгорания (КС). Поскольку обоснование номенклатуры эксплуатационных требований базируется на закономерностях влияния целого комплекса параметров, необходимо провести факторный анализ процессов, протекающих в исследуемой КС, с целью выявления данных закономерностей как в условиях отсутствия теплового воздействия на кинетику потока, так и при наличии данного воздействия при сжигании топлива. Для этого необходимо выстроить целостную систему формирования внешнего облика объекта исследования, что, в свою очередь, подразумевает его фрагментацию на отдельные локации и детальную проработку структурной схемы КС по частям. Затем результаты от отдельных частей согласуют и объединяют в единую систему уже для целостной конфигурации объекта исследования, которая подвергается факторному анализу в ходе  расчётов. Факторный анализ как промежуточных, так и конечных результатов оптимизации по выделенным критериям позволяет обосновать перечень эксплуатационных требований, учёт которых обеспечит заданный уровень моделируемых процессов. В данной статье выполнен факторный анализ процессов, протекающих во входной части камеры сгорания с поперечной системой вихреобразования (КСПСВ).

Ключевые слова: камера сгорания, авиационный газотурбинный двигатель, эксплуатационные требования, обоснование требований, факторный анализ.

Скачать 2,4 MB

УДК 629.735.33.015 ББК 39.15

Киренчев А. Г.

Даниленко Н. В.

В статье рассмотрен вопрос возможной вихревой активации рабочего процесса подсасывающей силы крыла вблизи подстилающей поверхности. Полезный эффект реализации такого рабочего процесса может проявиться в уменьшении длины разбега и пробега воздушного судна при взлёте и посадке в поле вихревой интерференции крыла с подстилающей поверхностью аэродрома. Областью практического применения могут стать несущие поверхности судов на подводных крыльях и экранопланов и им подобных судов на малых высотах полёта. Сущность вихревой активации подсасывающей силы крыла построена на базе теоремы проф. Н. Е. Жуковского о подъёмной силе крыла и на зеркальном эффекте подстилающей поверхности, предложенном Прандтлем. В статье установлена физическая и кинематическая сущность интерференции линейного вихря с плоской подстилающей поверхностью. Эффект подобной вихревой интерференции представлен на сравнении автоперемещения вихревых дымовых колец различного диаметра при одинаковом импульсе силы, их генерирующей. Установлен факт силового взаимодействия вихревого кольца с твёрдой плоской стенкой, на базе которого построен способ вихревой активации подсасывающей силы, способной уменьшать лобовое сопротивление крыла. В качестве объекта теоретического исследования выбран линейный бесконечно длинный вихрь интенсивности Г = 2p, позволяющий упростить математическое выражение закона Био – Савара до функции скорости вихря с_в = f (1/(2h)). Представлена кинематическая вихревая характеристика вихря в виде зависимости скорости перемещения от высоты его расположения над экраном. Указаны основные следствия интерференции вихря с экраном и области их применения.  

Ключевые слова: подсасывающая сила, циркуляция скорости Г, интерференция вихря, плоский экран, перемещение вихря, вихревая характеристика.

Скачать 452,4 kB

УДК 621.45.022 ББК 39.55

Скоробогатов С. В.

Исаев А. И.

С каждым годом эксплуатационные требования, предъявляемые к авиационным силовым установкам, становятся всё жёстче. Камера сгорания, являясь одним из основных элементов двигателя летательного аппарата, определяет показатели его эффективности, экологичности и надёжности. Улучшение данных показателей возможно за счет учета эксплуатационных требований на этапе проектирования камеры сгорания.

Поскольку концепция камеры сгорания с поперечной системой образования зон обратных токов предполагает наличие множества тонкостенных элементов, а также поверхностей двойной кривизны, то процесс изготовления камеры такой конструкции представляет собой комплексную инженерную задачу.

В статье описана технология изготовления камеры сгорания предлагаемой конструкции на примере экспериментальной модели для камерного стенда.

Ключевые слова: камера сгорания, авиационный газотурбинный двигатель, эксплуатационные характеристики, технология изготовления, процесс горения.

Скачать 1,4 MB

УДК 629.7.036.3 ББК 39.15

Киренчев А. Г.

Даниленко Н. В.

В статье обозначены основные проблемы познания явления вихреобразования и его естественных и техногенных вихрей. Дано новое определение вихреобразования, построенное на физической сущности рабочего процесса. Представлено математическое обоснование рабочего процесса вихреобразования с использованием теоремы профессора Н. Е. Жуковского о подъемной силе крыла, а также уравнения сохранения энергии движения газа и теоремы Стокса о равенстве напряжения вихря и циркуляции скорости. На основании анализа уравнения сохранения энергии выявлены основные факторы генерации и аккумуляции естественных и техногенных вихрей. Исследован вопрос определяющей роли подстилающей поверхности на процесс формирования вихрей стокового типа воздухозаборников газотурбинных силовых установок воздушных судов. Отмечено влияние других внешних факторов на сущность образования техногенных вихрей. Дана классификация техногенного ВО и его вихрей по сущности рабочего процесса.

Ключевые слова: вихреобразование, техногенные вихри, интерференция вихрей, роль подстилающей поверхности, газотурбинные силовые установки, математическое обоснование вихрей силы Кориолиса, воздухозаборник.

Скачать

УДК 621.438, 004.855 ББК З363.3, 32.813, 22.18

Новикова С. В.

Кремлева Э. Ш.

В статье представлен способ повышения робастности нейросетевой модели мониторинга газотурбинного двигателя при стендовых испытаниях за счет уменьшения количества малозначащих связей нейронной сети (нейросетевой редукции). Способ основан на преобразовании задачи обучения нейросети к задаче многокритериальной оптимизации, включающей в себя критерий минимизации ошибки и критерий минимизации абсолютных значений весовых связей нейросети. Последнее требование приводит к выделению малозначащих связей, которые могут быть удалены без потери точности. В результате, способность модели к обобщению значительно возрастает, увеличивается робастность, уменьшается ошибка расчета мониторируемых параметров.

Ключевые слова: робастность модели, нейронные сети, стендовые испытания, мониторинг ГТД, редукция нейронной сети.

Скачать 219,4 kB

УДК 629.5.03-843.8 ББК 74.5

Караваев Ю.А.

Ходацкий С.А.

В статье сформулированы общие подходы к формированию методики оценки остаточного ресурса длительно эксплуатируемых ТРДД на самолетах Гражданской Авиации с учетом реальных условий эксплуатации. На примере авиационного двигателя Д-436-148 со штатной программой управления выполнен анализ влияния величины радиальных зазоров в газовой турбине на темп исчерпания ресурса модуля ТРДД – газовой турбины. В качестве параметра, определяющего темп исчерпания ресурса газовой турбины, предлагается использовать долю повреждаемости рабочей лопатки на взлетном режиме.

Ключевые слова: ресурс газотурбинного двигателя, радиальные зазоры в газовой турбине, долговечность рабочих лопаток, ползучесть.

Скачать 447,8 kB