Том 8, № 3-1 (2009): Специальный выпуск

Рассмотрены основные закономерности и особенности нанесения срабатываемых, износостойких и жаропрочных покрытий на детали газового тракта турбины, компрессора и камеры сгорания ГТД газотермическим плазменным и ионно-плазменным вакуумным методами. Показаны основные доработки и элементы модернизации оборудования для газотермического и ионно-плазменного вакуумного метода. Для расчета температур, текущих и остаточных напряжений рассмотрены реальные случаи и приемы при напылении.

Для учета влияния поля центробежных сил и неравномерного нагрева диска при исследовании динамики рабочих колес турбомашин с помощью метода волновых динамических жесткостей разработан одномерный осесимметричный изопараметрический дисковый конечный элемент. Разработана и отлажена программа по расчету вращающихся неравномерно нагретых дисков.

Установлено, что, несмотря на свою простоту, квазиизобарное установившееся горение в газотурбинном двигателе имеет ряд существенных недостатков. В высокой степени необратимый процесс подвода тепла совместно с неизбежными потерями давления полного торможения очевидно приводят к ухудшению характеристик двигателя и ограничивают эффективность термодинамического цикла. Этот недостаток, присущий традиционному горению в газотурбинных двигателях, может быть в значительной степени нивелирован применением горения с повышением давления. Основным преимуществом камер сгорания с повышением давления является то, что может быть существенно увеличена эффективность термодинамического цикла, величина которой главным образом будет зависеть от выбора конкретного конструктивного исполнения. Термодинамическое преимущество горения с повышением давления проанализировано и представлено как функция степени повышения давления в камерах сгорания для различных схем газотурбинных двигателей. Целью этой статьи является обобщение результатов научных исследований, проведенных в данной сфере. Производится оценка предлагаемого процесса горения с повышением давления по таким критериям как эффективность, сложность исполнения и применения в газотурбинном двигателе.

Рассмотрено влияние элементов конструкции (длины камеры, диффузора и эжектора), оказываемое на тяговые характеристики пульсирующего детонационного двигателя (ПДД). Изложена сущность вычислительного эксперимента, приведены его результаты. Кроме того приведены обобщенные результаты огневых испытаний демонстратора ПДД.

Рассматривается задача повышения чувствительности датчиков встроенного контроля параметров частиц износа в рабочей жидкости гидросистем. Предложен алгоритм обработки экспериментальных данных о распределении дисперсного состава частиц износа. Приведена методика прогнозирования распределения дисперсного состава частиц износа размером менее 5мкм по данным о распределении более крупных частиц.

В статье изложен опыт создания стенда для испытания пульсирующих детонационных двигателей. Описаны структура и функции стенда, возможности использованных технических и программных средств, режимы работы стенда, отображение и обработка информации, порядок проведения огневых испытаний.

В статье анализируются результаты опытно-экспериментальной подготовки тьюторов по авторской технологии подготовки тьюторов к использованию дистанционных и телекоммуникационных технологий в обучении.

Представлено экспериментальное оборудование, разработанное для решения трибологических проблем, возникающих при использовании узлов трения, работающих в среде тяжелых жидких металлов в качестве теплоносителей для контуров ядерных энергетических установок. Проведены исследования фреттинг-коррозии теплообменных труб в узлах сопряжения с дистанционирующими решетками (ДР) создана установка, моделирующая виброизнос пары трения «твэл-ДР» с целью обоснования вибропрочности и ресурса парогенератора реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Разработана установка для исследования и ресурсных испытаний цилиндрических зубчатых зацеплений с эвольвентным профилем и подшипников скольжения, работающих в реакторах на быстрых нейтронах в среде свинцового теплоносителя. Созданы экспериментальные образцы циркуляционных насосов реакторных установок, с помощью которых исследованы процессы изнашивания стальных и чугунных подшипниковых опор скольжения, работающих в среде свинца, а также эвтектических сплавов свинец—висмут и свинец—литий. Показана возможность работы зубчатых зацеплений, изготовленных из стали 40X13 и чугуна СЧ 20, в свинцовом теплоносителе на протяжении 500 и 400 ч соответственно при температуре 450°С, содержании термодинамически активного кислорода в свинце, близком к насыщению, контактном напряжении в зацеплении 758 МПа, частоте вращения шестерни 500 мин-1 или менее и передаточном числе зацепления 1,5 (окружная скорость шестерни и колеса на делительной окружности 2,1 м/с).

Выполнен теоретический анализ спектра вибрации, генерируемой расцентровкой валов, соединённых шлицевыми и зубчатыми муфтами. Впервые показано при каких условиях возможна генерация третьей гармоники частоты вращения роторов. Результаты анализа подтверждены экспериментальным материалом.

Рассматриваются проблемы учёта на этапах выбора конструкционных материалов, особенностей технологии изготовления деталей и эксплуатационных факторов, влияющих на многоцикловую усталость.

Разработаны фрактографический и расчетный методы моделирования кинетики трещин малоцикловой усталости при простом и сложном циклах нагружения. Методы применены для прогнозирования периода устойчивого роста усталостных трещин в дисках турбины авиадвигателей и верификации прогноза. Показано, что расчетные значения хорошо согласуются с экспериментальными данными. Установлена воспроизводимость продолжительности устойчивого роста однотипных трещин в разных дисках одной и той же конструкции при одинаковых условиях нагружения, что обеспечивает возможность надежного детерминированного прогнозирования.

В статье описан опыт применения интегрированной CAD/CAM/CAPP системы для создания высокоскоростной и высокопроизводительной обработки на предприятиях авиационной промышленности. Рассмотрены наиболее важные аспекты обработки, влияющие на эффективность выборки. Представлены новые высокопроизводительные схемы обработки. Приведены практические результаты обработки деталей из алюминиевых сплавов и жаропрочных нержавеющих сталей.

Показано влияние конструкции уплотнения на работу системы внутреннего воздухоснабжения ГТД. Сформирован подход к проектированию системы с учетом взаимовлияния газовых уплотнений и изменения радиальных зазоров. Предложены методы и средства для реализации указанных принципов при проектировании ГТД.

В статье дается ретроспектива развития аппарата плоского моделирования и приводятся некоторые нестандартные решения, реализованные в системе ADEM-VX. В частности, рассматривается возможность работы с плоскими объектами как с твердыми телами и многослойное проектирование сборочных единиц на плоскости.

Рассмотрен алгоритм расчета комбинированных энергоустановок на базе газотурбинных двигателей и твердооксидных топливных элементов. Описана расчетная схема твердооксидного топливного элемента. Приводится описание различных схем комбинированных энергоустановок на базе ГТД и ТОТЭ.

В статье представлена методика теоретического определения температурных полей при термопластическом упрочнении. В качестве примера показаны результаты расчётов для одностороннего охлаждения крупногабаритной детали типа диска турбины ГТД. Приведено сопоставление расчетных и экспериментальных температурных полей.

В работе выполнено моделирование процессов теплообмена в камерах сгорания энергетических установок. Предложен способ моделирования, основанный на методе клеточных автоматов. Отличием разработанной модели от известных является учет неоднородности коэффициента теплопроводности на рассматриваемой области. Предложенный подход позволил повысить точность определения температуры и сократить время вычислений более чем в 4 раза.

В данной работе представлена методика оценки параметров надежности ГТД с учетом внезапных отказов. По этой методике проведен анализ влияния допусков геометрических размеров, частоты вращения и плотности материала диска на интенсивность отказов.

Представлены результаты испытаний традиционной камеры сгорания с усовершенствованной конструкцией. Достигнута меньшая концентрация выбросов токсичных веществ по сравнению с серийной камерой сгорания.

Приведены результаты разработки совокупности технических решений для обеспечения высокой долговечности узлов трения газотурбинных двигателей: расчетные модели для прогнозирования изнашивания пар трения, новый склерометрический метод и устройство для оценки активационных параметров деформации и разрушения поверхностных слоев, методы упрочняющей обработки покрытий, уплотнений, деталей пар трения и др.

Исследованы штатный поршень, поршень с галерейным масляным охлаждением, стальной тонкостенный и составной поршни форсированного дизельного двигателя. В ходе расчётов, основанных на гидродинамической теории смазки, была подтверждена их работоспособность, определены гидромеханические характеристики сопряжения «поршень-цилиндр». Найдены оптимальные параметры профиля юбки для каждого поршня, позволяющие сократить потери мощности на трение, расход смазки в направлении камеры сгорания, увеличить минимальную за цикл толщину смазочного слоя.

Рассматривается проектирование систем для внутренней и внешней защиты от вибраций ручного инструмента вращательного и ударного действия. Приводятся разработанные конструкции систем защиты от вибрации и модернизированные образцы ручного инструмента. Представлены результаты их испытаний в производственных условиях.

Приведены методика и результаты расчетов долговечности двухрядного сферического роликового подшипника сателлитной шестерни планетарного редуктора. При расчете учитываются усилия в зацеплении шестерни планетарной передачи, а также центробежные силы переносного и относительного движения, как роликов, так и шестерни. Учитываются как деформации в контактах роликов, так и деформации прогиба наружного кольца, совмещенного с зубчатым венцом. Расчеты долговечности производятся по базовым контактным напряжениям. Приводятся рекомендации по повышению работоспособности подшипника.

Для обеспечения стабильности оптической оси дефектоскопической системы и исключения различий температурных характеристик источника и приемника излучения целесообразно совмещение функций источника и приемника излучения в одном элементе. Реализовать эту возможность позволяет эффект обратной связи, характерный для полупроводниковых лазеров. Работу полупроводникового лазера с внешней оптической обратной связью можно описать в рамках модели составного резонатора.

Приведена методика расчёта упругогистерезисных характеристик кольцевого демпфера из материала МР с частичным охватом коаксиального пространства между корпусом опоры и цилиндрическим вибратором. Показано, что при прецессионном нагружении опоры реализуются эллипсообразные упругогистерезисные характеристики, масштабы которых зависят от геометрических параметров опоры, плотности материала, предварительного натяга. Установлено, что объём незаполненного пространства в кольцевом демпфере деформирует эллипсную форму упругогистерезисных петель и их ориентацию в системе координат нагрузочных характеристик.