Том 12, № 3-2 (2013): Специальный выпуск

Проанализированы дефекты бандажных полок лопаток турбины наземного двигателя НК-36СТ и намечены мероприятия по их устранению. Предложена конструкция облегчённой бандажной полки, позволяющая повышать ресурс рабочей лопатки.

Представлен анализ рабочего процесса в термокомпрессоре. Приводятся расчётные данные по изменению давления и массы газа в термокомпрессоре, а также его производительности.

В статье изложен подход к исследованию напряжённо-деформированного состояния коленчатого вала двигателя ЯМЗ-238 в концентраторах напряжений, подвергаемых упрочняющей обработке обкаткой роликами. В основе подхода лежит динамическое моделирование напряжённо-деформированного состояния галтелей коренных и шатунных шеек. Моделирование обкатки роликами в реальном времени позволяет получить расчётную эпюру остаточных напряжений, залегающих в упрочнённом поверхностном слое, после чего проводится анализ напряжённо-деформированного состояния детали с приложением граничных условий, соответствующих рабочим условиям детали в двигателе. Применение динамического метода к исследованию напряжённо-деформированного состояния коленчатого вала позволяет  произвести анализ технологии изготовления коленчатого вала и выявить очаги зарождения трещин в концентраторах напряжений с учётом повышения сопротивления усталости от упрочняющей обработки.

Для обеспечения устойчивой работы и уверенного розжига основной камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя в высотных условиях полёта разработана новая схема пусковых форсунок пневматического типа. Проведённые огневые испытания в полноразмерной малоэмиссионной КС (ПМКС) показали их принципиальную работоспособность. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования двух вариантов пусковых форсунок с целью определения сравнительных пусковых и срывных характеристик на различных высотах. 

В работе проведено численное решение полных уравнений Навье – Стокса для течения интенсивно закрученного потока по осесимметричному каналу, задиафрагмированному в сечении подвода основного потока и снабжённому дросселем на противоположном конце канала с центральным отверстием для ввода дополнительных масс газа. Получены картины течения, поля распределения термодинамических параметров. Выполнено сравнение результатов численного расчёта с экспериментальными данными вихревых труб с дополнительным потоком. Отмечено образование крупномасштабных вихревых структур. Полученные результаты численного расчёта и компьютерной визуализации могут быть в дальнейшем использованы для уточнения физической модели и методики расчёта характеристик вихревых труб.

Приведены материалы по обеспечению теплового состояния элементов жаровой трубы двухзонных камер сгорания ГТУ наземного применения. Проанализированы факторы, которые влияют на температуру колец жаровой трубы. Показано существенное влияние на температуру стенок жаровой трубы расходных характеристик и дальнобойности горелок основного контура и показано, что задача обеспечения допустимой в соответствии с ТЗ температуры стенок жаровой трубы в первую очередь сводится к задаче обеспечения оптимальной структуры потока рабочей среды во внутренней полости жаровой трубы.

Существующая в СГАУ методика одномерного расчёта камеры сгорания значительно дополнена: а) учитывается неравномерность распределения топлива в зоне горения и его сгорание в диапазоне коэффициентов избытка воздуха 0,55…1,65; б) количество парообразного топлива на каждом участке определяется с учётом размеров испаряющихся капель; в) для каждой фракции сгорающего топлива определяется равновесный состав и адиабатическая температура пламени продуктов сгорания; г) предложена схема смешения продуктов сгорания с вторичным и смесительным воздухом с целью оценки неравномерности температуры газа на выходе из камеры сгорания; д) вводится коэффициент качества смешения. Оценивается влияние полноты смешения, состава и температуры газа на количество образующихся по длине жаровой трубы окислов азота, индекс эмиссии NO и неравномерность температурного поля в выходном сечении. Обновлённая методика расчёта иллюстрируется на примере малоэмиссионной камеры сгорания авиационного ГТД.

В рамках анализа исследований теплообменников термоакустических преобразователей рассмотрены вопросы передачи тепла в теплообменных аппаратах с целью обобщения представлений о физических процессах переноса тепла в параметрах теории теплообмена, динамики жидкости и волновой теории.

Представлено расчётное исследование в программе ANSYS CFX процесса смешения реального газа в закрученных потоках вихревых горелок камер сгорания ГТД. Исследованы особенности тепломассообмена закрученного потока с окружающей средой и зоной обратных токов. Показаны качественная и количественная сходимость численного исследования и ранее проведённого физического эксперимента.

Описываются программные продукты для расчётов тепловых режимов космических аппаратов, приводятся их достоинства и недостатки. Предлагается использование комбинированного программного комплекса для формирования конструктивных элементов тепловой модели космического аппарата с учётом трудоёмкости построения такой модели.

Проведён анализ опубликованных данных и представлены результаты экспериментальных исследований авторов по действию промоторов горения – пероксидов и гидропероксидов на скорость турбулентного горения горючего ТС-1. Установлено, что возможно увеличение удельного импульса тяги модельного ИДД в 2,5 - 3,0 раза, в такой же степени и скорости горения ТВС. Обоснован механизм действия промоторов на повышение активности ТВС в процессе горения.

Проведены расчёты эмиссионных характеристик и температурной неравномерности на выходе камеры сгорания ГТУ в условиях стендовых испытаний. Результаты расчёта сравнивались с экспериментальными данными. Исследовалась адекватность применимости моделей турбулентности и горения. Показано влияние интенсивности деформации очага пламени в модели горения и постоянной закрутки в модели турбулентности RNG k-e на распределение параметров во внутрикамерном пространстве и эмиссионные характеристики. Показано хорошее совпадение результатов моделирования с экспериментальными данными.

Представлены полученные при помощи многоцелевого программного комплекса параметры газового потока в четырёх сечениях двигателя для скорости полета 8М на высоте 20 км для различных углеводородных топлив. Анализ полученных результатов позволил определить уровень требований к основным свойствам горючих, оценить возможность применения различных углеводородных топлив для ГПВРД, обосновать необходимость разработки нового топлива для ГПВРД, а также новых методов оценки его горючести. 

Проведено численное решение системы дифференциальных уравнений, описывающих движение и теплообмен в пограничном слое для моделирования теплообмена в трубе температурной стратификации. На основе численного решения выявлено, что  применение тепловых труб позволит увеличить эффективность работы трубы температурной стратификации.