2021. Т. 28. № 1

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Комов А. А., Ечевский В. В.

Реверс тяги применяется в авиации достаточно давно. Однако до сих пор используемые термины, касающиеся реверса тяги, требуют уточнения ввиду неточности формулировки и понимания. В статье рассматриваются вопросы, связанные с определением реверсовооруженности самолета, оптимального значения обратной тяги и эффективности применения реверсивного устройства (РУ) на торможении самолетов. Показана методика расчета коэффициента эффективности РУ на торможении самолетов, а также методика определения значения обратной тяги, необходимой для самолетов различных заданных компоновок.

Ключевые слова: реверс тяги, защищённость двигателя, коэффициент реверсирования, оптимальное значение обратной тяги, реверсовооруженность самолета, коэффициент эффективности применения реверса тяги

Мошков П. А., Самохин В. Ф.

Рассмотрена проблема шума на местности легких винтовых самолетов. Представлен перечень основных работ в области аэроакустики, выполняемых при проектировании самолета разработчиком и поставщиками силовой установки. Выполнен анализ базы данных сертификационных акустических испытаний EASA. Рассмотрено влияние числа лопастей воздушного винта и глушителей шума выхлопа поршневых двигателей на уровни шума легких винтовых самолетов на местности.

Ключевые слова: легкий винтовой самолет, шум на местности, аэроакустическое проектирование, технологии снижения шума

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Неручек А. О., Котляров Е. Ю.

Выполнен анализ альтернативной компоновки радиационного теплообменника (РТО) лунного посадочного модуля (ПМ). Имеющийся в составе существующего (на стадии производства) ПМ РТО состоит из двух частей, установлен над негерметичным приборным отсеком и ориентирован рабочими поверхностями в зенит. С помощью указанного РТО осуществляется регулируемый отвод излишков тепла из приборного отсека ПМ. Выбранные габариты и конфигурация РТО ограничивают рабочие пространства установленного на ПМ оборудования, в частности камер, антенн, навигационных приборов и манипуляторов. С помощью специально разработанной математической модели сравниваются характеристики существующего РТО и РТО в конфигурации, предлагаемой в рамках настоящей работы. Одну из частей РТО предлагается переместить в слабоосвещенную боковую зону ПМ, где изначально планировалась установка панели солнечной батареи.

Ключевые слова: лунный посадочный модуль, радиационный теплообменник, приборный отсек, система обеспечения теплового режима

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Кишкин А. А., Зуев А. А., Делков А. В., Шевченко Ю. Н.

Рассмотрен аналитический подход к интегрированию уравнений импульсов динамического пространственного пограничного слоя для поверхностей обтекания криволинейной формы в естественной криволинейной ортогональной системе координат с наличием поперечного градиента давления. Получены уравнения импульсов параболического типа, пригодные для решения задачи течения в радиальном секторе межлопаточного канала газовых турбин. Представлены уравнения в более общем виде, в отличие от известных частных решений. Отмечено, что при рассмотрении задачи течения с теплообменом (что наиболее актуально для межлопаточного канала неохлаждаемых газовых турбин) необходимо совместное решение полученных уравнений импульсов с интегральным соотношением уравнения энергии температурного и динамического пространственного пограничного слоя. Для рассматриваемого радиального сектора межлопаточного канала уравнения решены конечно-разностным методом. Используемый подход подтверждается верификацией результатов моделирования и визуализации донных линий тока в круговом радиальном модельном канале.

Ключевые слова: динамический пограничный слой, уравнения импульсов, межлопаточный канал, проточная часть турбонасосного агрегата, газовая турбина

Филинов Е. П., Кузьмичёв В. С., Ткаченко А. Ю., Остапюк Я. А.

Адекватное моделирование системы охлаждения турбины имеет существенное значение при оптимизации параметров двигателя на этапе концептуального проектирования, поскольку на данном этапе закладываются параметры и характеристики, определяющие будущность проекта в целом. В данной статье приведены результаты анализа и обобщения опубликованных экспериментальных и теоретических данных по конвективному, пленочному и пористому охлаждению лопаток турбин авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Результатом работы являются полученные обобщенные зависимости относительного потребного расхода охлаждающего воздуха по каждому типу охлаждения лопаток турбин авиационных ГТД, а также универсальная зависимость, обобщающая данные по всем типам охлаждения рабочих лопаток и сопловых аппаратов, пригодная при решении задач оптимизации параметров двигателя при проектировании. Кроме того, в работе приведены данные о зависимости количества воздуха на охлаждение дисков турбин и утечек охлаждающего воздуха от максимальной температуры газа перед турбиной, а также данные о влиянии относительного суммарного количества воздуха, охлаждающего сопловой аппарат и рабочее колесо, на снижение изоэнтропического КПД турбины.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, концептуальное проектирование, охлаждение турбины, оптимизация параметров рабочего процесса, потребный расход воздуха на охлаждение, охлаждение лопатки, охлаждение диска, КПД турбины

Каплин М. А., Митрофанова О. А., Берникова М. Ю.

Представлен обзор и текущий статус работ по созданию в ОКБ «Факел» перспективных плазменных двигателей сверхмалой мощности ПлаС-10 и ПлаС-10С для применения в составе малых космических аппаратов. Выполнено исследование мирового технического уровня разработок плазменных двигателей. Сформулированы основные требования, определяющие конкурентоспособность и высокий потенциал коммерциализации разрабатываемых в ОКБ «Факел» двигателей на мировом космическом рынке. Изложена краткая хронология этапов разработки, продемонстрированы экспериментальные результаты испытаний лабораторной модели двигателя. Сформулированы дальнейшие задачи по проекту.

Ключевые слова: холловский двигатель, плазменный двигатель, ускоритель плазмы, сверхмалая мощность, сверхмалые размеры, малый космический аппарат, CubeSat

Бакланов А. В.

Экспериментально решается проблема снижения выбросов вредных загрязняющих веществ на выходе из камеры сгорания. Представлено описание стендового оборудования. Рассмотрены три варианта горелок, различающихся конструкцией соплового насадка, при этом геометрия завихрителя и распылителя остается неизменной. Представлены результаты огневых испытаний трех горелок с различными сопловыми насадками. Произведено сравнение структуры пламени. Выполнена оценка параметров горелок, и выбрана горелка, имеющая минимальное значение концентрации оксидов азота и оксидов углерода в пробах продуктов сгорания. Исследовано температурное поле на выходе из отсека камеры сгорания с тремя видами горелок. Представлены результаты измерения выбросов вредных загрязняющих веществ на выходе из отсека с горелками различного конструктивного исполнения. Определена полнота сгорания. По результатам проведенных работ сделаны выводы о наиболее приемлемом для использования на двигателе варианте горелки.

Ключевые слова: камера сгорания, диффузионное горение, эксперимент, форсунка, горелка, экология

Аунг К. М., Коломенцев А. И., Мартиросов Д. С.

Представлена система уравнений динамической и статической математических моделей регулятора расхода компонента топлива в газогенератор жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), описывающая процессы с сосредоточенными параметрами. Получены типичные настроечная и нагрузочная характеристики регулятора, амплитудно- и фазочастотные характеристики для случаев возмущений по углу привода дроссельной части регулятора и перепаду давления при реакции по расходу. Результаты могут быть использованы при проектировании регуляторов расхода и диагностике его состояния при испытаниях.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, математическая модель регулятора расхода, настроечная и нагрузочная характеристики регулятора, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики регулятора

Соцков И. А.

Построена математическая модель турбулентного трехмерного течения продуктов сгорания в ракетном двигателе твердого топлива (РДТТ). Полученная модель отличается от существующих включением выражения для определения коэффициентов и параметров, характеризующих средневзвешенное состояние для условий течения продуктов в РДТТ и тензоры определенно-направленных скоростей деформаций. Это позволяет выполнить более точное численное моделирование.

Ключевые слова: трехмерное течение топлива, ракетные двигатели твёрдого топлива, математическая модель ракетного двигателя

Васильева Н. В., Дедкова Е. В., Кутник И. В., Фокин В. Е., Чуб Н. А., Юрченко Е. С.

Визуально-инструментальные наблюдения Земли из космоса (ВИН) являются одним из наиболее информативных методов дистанционного зондирования Земли, используемых в пилотируемой космонавтике. Они предназначены для наблюдения за природными и антропогенными объектами, явлениями, происходящими в космосе, атмосфере, на земной и океанической поверхности (образование циклонов и зарождение тайфунов, вулканическая активность, грозы, лесные пожары, биопродуктивные зоны в океане, процессы в верхних слоях атмосферы и пр.) [4, 5, 17]. Опыт подготовки отечественных космонавтов к выполнению ВИН свидетельствует о важности организации этого процесса на всех этапах [12].

Ключевые слова: визуально-инструментальные наблюдения, дистанционное зондирование Земли, технические средства подготовки космонавтов, внешняя визуальная обстановка, регистрация объектов наблюдения, информационные критерии, характеристики оператора, адаптивные свойства оператора

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Иванов П. И., Криворотов М. М., Куринный С. М.

Настоящая работа посвящена вопросам информативности (информативной содержательности) летного эксперимента в процессах летных испытаний и вопросам принятия решений по результатам испытаний парашютных систем. В работе рассматривается ряд методов разноуровневой оценки информативной содержательности результатов летного эксперимента. На самом нижнем уровне иерархии информативная содержательность эксперимента количественно оценивается коэффициентом, равным отношению объема полученной в эксперименте информации к запланированному объему. Следующий над ним, более высокий уровень в иерархической структуре информативной содержательности летного эксперимента связан с вероятностным подходом к проблеме, т.е информативную содержательность эксперимента количественно можно также измерить вероятностью получения однозначного ответа на поставленный экспериментатором вопрос, что позволяет принять правильные решения по выбору направлений дальнейших исследований. Следующий, более высокий уровень в иерархической структуре информативной содержательности летного эксперимента связан с количественной оценкой информации так, как это делается в теории информации и кодирования, как без учета, так и с учетом влияния помех. Приведен оптимальный вариант типовой структурной схемы процесса принятия решения по результатам информативно-содержательных экспериментов.

Ключевые слова: цели и задачи летного эксперимента; летные испытания парашютных систем; информативная содержательность эксперимента; структура принятия решений

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Чебакова А. А., Ганяк О. И., Ткаченко О. И.

Дозаправка самолета в ручном управлении является одним из самых сложных и напряженных режимов пилотирования для летчиков. С помощью автоматизации удается повысить вероятность успешного контакта штанги и конуса по сравнению с ручным управлением.

Ключевые слова: дозаправка самолета в воздухе, автоматическая дозаправка в воздухе, автомат тяги, заправочный конус, заправочная штанга, автоматизация канала управления скоростью

Салмин В. В., Петрухина К. В., Кветкин А. А.

Рассматривается задача отыскания начальных условий старта космического аппарата, при которых суммарное время пребывания его в тени на участке выведения было бы минимальным. Предлагается модель расчета продолжительности теневых участков орбиты. В качестве математической модели управляемого движения космического аппарата под действием малой реактивной тяги приняты уравнения движения космического аппарата в оскулирующих элементах. Разработан алгоритм решения задачи поиска оптимальных начальных условий перелета. В качестве критерия оптимальности принята суммарная продолжительность пребывания космического аппарата с солнечной электроракетной двигательной установкой в тени Земли на всей траектории многовиткового перелета. В качестве оптимизируемых параметров эллиптической орбиты выбраны следующие: дата старта — аргумент перигея — долгота восходящего узла. Проведены расчеты траекторий перелета космического аппарата с высокоэллиптической на геостационарную орбиту для трех наклонений начальной орбиты, выполненных с варьированием оптимизируемых параметров. На основе результатов моделирования найдены рациональные с точки зрения сокращения времени перелета окна запуска космического аппарата и соответствующие начальные условия орбиты.

Ключевые слова: теневые участки орбиты, высокоэллиптическая орбита, геостационарная орбита, модель тени, приближенно-оптимальный закон управления, электроракетный двигатель, выведение космического аппарата

Машиностроение и машиноведение

Технология машиностроения

Расулов З. Н., Калугина М. С., Ремшев Е. Ю., Афимьин Г. О., Аветисян А. Р., Елфимов П. В.

Представлены результаты исследования влияния холодного изостатического прессования образцов из высокохромистых жаропрочных сплавов, полученных методом селективного лазерного плавления металлических порошков, на размер, количество пор и структуру сплавов. В результате, применение холодного изостатического прессования способствует значительному уменьшению количества пор (~2 раза), а также размера пор в материалах, полученных по технологии селективного лазерного плавления (SLM). При использовании рассматриваемой технологии выявлено поверхностное упрочнение при комнатной температуре деформации SLM-сплава 316L.

Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, аддитивное производство, холодное изостатическое прессование, горячее изостатическое прессование, высокохромистые жаропрочные сплавы

Ковалев А. А., Рогов Н. В.

Рассматриваются существующие способы оценки шероховатости в зависимости от режимов обработки, а также с учётом характеристик технологической среды. На основании полученных расчётов, с использованием инструментов математической статистики, была разработана методика, учитывающая вероятностный характер рассматриваемых процессов и позволяющая связать параметры, характеризующие процесс обработки, со значениями показателей качества поверхностного слоя.

Ключевые слова: качество поверхностного слоя детали, параметры лезвийной обработки, параметры технологической среды, математическая статистика, распределение случайных величин, функция плотности распределения

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Богданов К. А.

Проведены экспериментальные исследования комбинированной электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра с наложением внешних ультразвуковых колебаний Исследования проводятся путём сравнения времени прошивки отверстий, полученных при традиционной электроэрозионной обработке без наложения ультразвуковых колебаний, и отверстий, полученных при электроэрозионной обработке с наложением ультразвуковых колебаний и с учетом зависимости от схемы подачи рабочей жидкости, входных параметров электроэрозионной и ультразвуковой установок, материала электрода-инструмента и вида обрабатываемых деталей. Проведена обработка данных на основании результатов прошивки около 1670 отверстий различных диаметров электродов из латуни и вольфрама. Сравнительный анализ традиционной электроэрозионной обработки отверстий и электроэрозионной обработки с различными схемами наложения ультразвуковых колебаний позволил найти эффективную технологию, при которой непосредственное наложение ультразвука на электрод-инструмент, а также подача рабочей жидкости поливом в зону обработки способствуют наилучшему удалению продуктов эрозии из зоны обработки и повышают производительность процесса при сохранении точности позиционирования прошиваемых отверстий. Проведена оценка шероховатости поверхности отверстий, полученных методом электроэрозионной обработки с наложением ультразвуковых колебаний на электрод-инструмент и подачей рабочей жидкости поливом в зону обработки.

Ключевые слова: внешнее ультразвуковое поле, оценка качества обработанной поверхности отверстий малого диаметра, графическая интерпретация численных значений

Материаловедение

Жигулин И. Е., Емельяненко К. А., Сатаева Н. Е.

Осуществлен анализ применения супергидрофобных покрытий для борьбы с обледенением летательного аппарата. Разработаны супергидрофобные покрытия для алюминиевого сплава Д16 и исследованы механизмы их противообледенительного действия. Проведены испытания эффективности предотвращения образования или удаления льда в контролируемых условиях обледенения. Дан анализ возможности применения полученных супергидрофобных покрытий на конструкциях летательного аппарата.

Ключевые слова: супергидрофобные покрытия, противообледенительная защита, безопасность полёта пассажирских самолётов

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020