Том 22, № 1 (2023)

Рассматриваются вопросы оптимизации полёта магистральных самолётов в условиях неопределённости целей и задач. На основе анализа существующего критерия выбора режима полёта рассмотрены две основные цели полёта – минимизация расхода топлива и продолжительности полёта. Исследование данного критерия позволило разработать аналитическую модель показателя эффективности с двумя частными критериями и весовым коэффициентом в качестве меры сравнительной важности между выявленными целями. Показано, что весовой коэффициент в задачах исследования лётной эффективности является мерой неопределённости задач. Рассмотрение роли весового коэффициента в целевой функции оптимизационной задачи позволило разработать эксплуатационный и траекторный методы выбора режимов полёта. Рассмотрены проблемы оптимизации крейсерского полёта и режимов изменения высоты. В работе вводится понятие оптимальной дальности крейсерского полёта в качестве критерия эшелонирования, позволяющего рационально планировать профиль полёта на различных эшелонах в условиях неопределённости задач. Порядок исследования эффективности и оптимизации полёта продемонстрирован методом математического моделирования. Результаты вычислений сопоставлены с расчётом полёта на типовых режимах, рекомендованных руководством по лётной эксплуатации. Предложенные методы исследования лётной эффективности могут быть полезны в разработке рекомендаций по эксплуатации магистральных самолётов. В работе используются методы многоцелевого подхода, исследования операций и теории принятия решений, в качестве объекта исследования был выбран дальнемагистральный самолёт Ил-96-300.

Представлены результаты одного из этапов создания модели оценки и прогнозирования изменений рабочих характеристик осевого компрессора вследствие эрозионного износа, связанного с построением и верификацией численной модели трансзвуковой компрессорной ступени для обоснования возможности её применения при расчёте различных степеней эрозионного износа лопаток. Отмечены основные подходы к моделированию турбулентных течений, их области применения и основные особенности, связанные с качеством моделирования трёхмерных потоков в проточной части турбомашин. Описаны параметры и настройки расчётной модели, для которой представлено сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными, а также с результатами других исследователей. Показана точность модели при расчёте интегральных характеристик ступени и качество моделирования локальных процессов. Отмечены возможности доработки модели с целью повышения качества результатов.

Рассматриваются особенности нелинейной модели трибосистемы «индентор-покрытие» трибометра. Показано, что с увеличением амплитуды гармонического возмущения динамическая система проходит этап удвоения цикла и переходит в режим детерминированного хаоса. На выходе из хаоса возможно установление различных синергетических режимов, устойчиво сохраняющих свои параметры даже при многократном снижении амплитуды возмущения. Представлена блок-схема реализации эволюционной модели. В результате формирования равновесной шероховатости движение системы представляет странный аттрактор. Для обоснования рандомности странного аттрактора проведен анализ амплитудно-частотной характеристики звена идеального запаздывания, охваченного локальной положительной обратной связью с коэффициентом усиления меньшим единицы. Физический смысл странного аттрактора состоит в том, что в циклическом режиме нелинейная динамическая система, у которой время цикла более чем на два порядка превышает период собственных колебаний, не может прийти к началу нового цикла точно с теми же параметрами, что и к началу текущего цикла.

Численное моделирование с целью получения температурного поля охлаждаемых рабочих лопаток и его доводки является неотъемлемым процессом современного проектирования газотурбинных двигателей, так как вопрос охлаждения при температуре газа на выходе из камеры сгорания больше 1800-2000 К становится одним из ключевых. Для обеспечения заданных параметров работы турбины в процессе её проектирования необходимо получать достоверные расчётные данные. В статье представлен алгоритм формирования расчётной модели для определения теплового состояния рабочей лопатки высокотемпературной газовой турбины высокого давления в программе Ansys. Описан процесс подготовки геометрических и сеточных моделей, приведены граничные условия, использованные для настройки проекта в Ansys CFX Pre. Приведён способ определения коэффициента эффективности охлаждения с использованием Ansys CFX Post. Получены распределения температуры и коэффициента эффективности охлаждения по поверхностям охлаждаемой лопатки. Интегральные значения коэффициента эффективности охлаждения для проектируемой лопатки при различных расходах охлаждающего воздуха сравнивались со статистическими данными. На основе сравнения сделан вывод о том, что рабочая лопатка, рассмотренная в работе, соответствует современному уровню эффективности охлаждения.

Рассматриваются особенности обработки пера компрессорных лопаток. Обсуждается проблема деформаций пера под действием остаточных напряжений, негативно влияющих на точность взаимного расположения пера относительно замка. Отмечаются способы компенсации влияния остаточных деформаций на точность при механической обработке пера и невозможность использования данного подхода при включении в технологию электрохимической обработки пера лопатки компрессора по схеме двустороннего копирования. Проведённый в работе анализ разработанной авторами схемы электрохимической обработки пера лопатки с переустановкой вспомогательной технологической базы и использованием секционных электродов показал эффективность её применения с целью компенсации деформаций пера. Предлагается измерять межэлектродные зазоры в камере обработки после перезакрепления базы с целью сокращения общего времени обработки. Предлагается использовать модернизированную схему ЭХО при проектировании станка с ЧПУ для обработки пера лопатки.