2017. Т. 24. № 1

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Бохоева Л. А., Курохтин В. Ю., Перевалов А. В., Рогов В. Е., Покровский А. М., Чермошенцева А. С.

Рассмотрены испытания элементов конструкций вертолета на усталостную прочность на примере испытаний образцов лопастей винта вертолета. Приведено краткое описание процесса ресурсных испытаний лопастей с одновременной видеосъемкой процесса подрастания трещин, связанного с постепенным накоплением повреждений, приводящих к образованию и развитию трещин, разрушению конструкции. Видеозаписи подрастания трещин обработаны, и получены данные о времени докритического роста трещины. Рассмотрена контрольно-измерительная система, используемая в процессе испытаний для записи значений напряжений, возникающих в испытываемых образцах вследствие приложения к ним знакопеременной изгибающей нагрузки. Определены характеристики усталостной прочности; построен график усталости; определены среднее арифметическое значение и среднее квадратическое отклонение логарифма долговечности; построено семейство кривых распределения долговечности, семейство кривых усталости, кривая распределения выносливости и определены среднее значение и среднее квадратическое отклонение предела выносливости. Полученные результаты имеют практическое значение для прогнозирования срока безопасной эксплуатации лопастей винта вертолета.

Ключевые слова: ресурсные испытания, усталостная прочность, вероятностная диаграмма, предел выносливости, лопасть

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Марахтанов М. К., Велданов В. А., Духопельников Д. В., Карнейчик А. С., Крутов И. С., Макаров А. А.

Известны случаи столкновения двух искусственных спутников Земли, когда скорость встречи космических аппаратов (КА) на пересекающихся орбитах достигала 10,5 км/с, т.е. в несколько раз больше той, которая требуется для взрыва кристаллической решетки металла, составляющего корпус КА. Исследуются параметры инерциального взрыва металлических узлов, который может возникнуть в месте контакта столкнувшихся КА. Приводятся экспериментальные и расчетные данные о скорости столкновения, обеспечивающей подобный взрыв, а также о скорости движения и температуре парообразных продуктов взрыва, достигающей 22000 К. Показано, что время, необходимое для возбуждения реакции перехода металла из твердого состояния в светящуюся атомно-паровую смесь (если переход инициирован механическим ударом), не превышает двух микросекунд. Определена относительная масса взорванного металла. Эксперименты проведены на свинцовых образцах.

Ключевые слова: столкновение космических аппаратов, инерциальный взрыв металла, температура продуктов взрыва, продолжительность перехода металла в пар

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Эзрохи Ю. А., Каленский С. М., Кизеев И. С.

Рассматриваются перспективные подходы к формированию методики оценки массы турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой (ТРДДФ) на начальной стадии его проектирования, имеющие потенциал применения с приемлемой точностью для двигателей нового поколения.

Проведен анализ существующих методик оценки массы авиационных двигателей с различной степенью их поэлементной детализации и при различных способах выбора основных закономерностей, связывающих газодинамические и массовые параметры двигателя. Выбранный на основе проведенного анализа вариант интегрального подхода скорректирован с учетом собранных статистических данных по массовым и газодинамическим параметрам ТРДДФ новых поколений.

Разработаны рекомендации по оценке массы двигателя, создаваемого на основе выполненного газогенератора, за счет использования корреляционных зависимостей масс отдельных модулей двигателя от параметров его рабочего процесса в рамках разработанной методики.

Для определения массы ТРДДФ, создаваемого на основе масштабированного или модифицированного газогенератора, сформирована комбинированная методика, сочетающая подходы как интегральной, так и «модульной» методик.

Даны рекомендации по применению сформированных методик с учетом возможности их дальнейшего развития за счет привлечения дополнительных данных, в том числе по вновь разрабатываемым двигателям.

Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой, масса ТРДДФ, перспективный самолет, газогенератор ТРДД, проектирование ТРДДФ

Мошков П. А., Самохин В. Ф.

Рассмотрены основные методы снижения шума винтомоторных силовых установок беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) самолетного типа, включающих в себя одиночные воздушные винты различной конструкции и компоновки и поршневые двигатели. На основании полуэмпирической модели предложены выражения для оценки влияния диаметра и числа лопастей на тональные составляющие шума воздушного винта при условии постоянства тяги. Акустические испытания, выполненные на аэродроме Московского авиационного института, в целом качественно подтвердили полученные соотношения. В качестве примера обеспечения снижения шума и заметности выполнена расчетно-экспериментальная оценка влияния диаметра воздушного винта на границы заметности малоразмерного БПЛА. Сформулированы пути дальнейших исследований для решения задачи создания малошумных силовых установок для этих летательных аппаратов.

Ключевые слова: акустическая заметность, слышимость летательных аппаратов, обнаруживаемость, беспилотный летательный аппарат, шум воздушного винта, шум поршневого двигателя, винтомоторная силовая установка, методы снижения шума, акустическая локация

Воробьев А. Г., Воробьева С. С.

Проведено численное исследование пограничного слоя на стенке камеры сгорания и сопла жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРДМТ). ЖРДМТ обладают малыми диаметральными размерами; при схожести характера течения в пограничном слое с двигателями больших тяг толщина вытеснения оказывает большее влияние на реальную площадь проходного сечения сопла. Представлен расчет пограничного слоя, основанный на применении численного метода интегрирования системы дифференциальных уравнений пограничного слоя. Исходными данными для расчета послужили параметры ЖРД малой тяги, разработанного в МАИ, работающего на компонентах топлива азотный тетроксид и несимметричный диметилгидразин, тягой 200 Н. Представлены результаты расчетов параметров пограничного слоя: толщина вытеснения, профиль относительной скорости, коэффициент трения, коэффициент расхода сопла.

Ключевые слова: ЖРДМТ, пограничный слой, толщина вытеснения, профиль относительной скорости, коэффициент трения, коэффициент расхода сопла

Колодяжный Д. Ю., Нагорный В. С.

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния соответствующим образом организованного электрического поля с использованием электрического устройства воздействия на авиационный керосин (ЭУВТ), приложенного к потоку керосина на входе в форсунку, на температуру продуктов сгорания керосино-воздушной смеси. В качестве углеводородного топлива использовался авиационный керосин ТС-1. Воздух в камеру сгорания подавался при температуре 150 °С. Огневые испытания проводились на стенде Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ).

Ключевые слова: горение керосино-воздушной смеси в электрическом поле, камера сгорания авиационного двигателя, продукты сгорания

Финогенов С. Л., Коломенцев А. И.

Рассматривается солнечный тепловой ракетный двигатель (СТРкД) с различными системами «концентратор приемник» (КП) при возможном дожигании нагретого водорода. Показаны полетные характеристики СТРкД с равнотемпературной (одноступенчатой) и двухступенчатой системами КП; определены их оптимальные параметры как при наличии, так и отсутствии дожигания нагретого водорода холодным кислородом. Определены характеристики энергетически выгодных двухступенчатых приемников; представлены регрессионные зависимости для их КПД, уточняющие известные формулы применительно к реальным полетным задачам. Показаны характеристики рассматриваемых схем СТРкД с возможностью дожигания водорода. Проведено сравнение баллистической эффективности традиционных химических средств межорбитальной транспортировки и СТРкД с равнотемпературной схемой КП и двухступенчатой схемой при наличии и отсутствии дожигания нагретого водорода.

Ключевые слова: солнечный тепловой ракетный двигатель, равнотемпературный приемник, двухступенчатый приемник, система «концентратор – приемник», дожигание нагретого водорода, геостационарная орбита , разгонный блок

Силуянова М. В., Челебян О. Г.

Приведены результаты применения нового уникального метода теневой анемометрии частиц для исследования параметров факела распыливания за форсуночным модулем малоэмиссионной камеры сгорания (МКС) пневматического типа. Дается подробное описание метода PSV измерения и алгоритма вычисления при обработке полученных данных. Метода PSV относится к способу прямого измерения характеристик различных аэрозолей и обеспечивает высокую точность параметров измерения по сравнению с другими методами, его уникальность состоит в том, что, помимо основных параметров распыла, он способен определять и форму частиц путем заморозки изображения теней от находящихся капель в измерительном объеме на матрице скоростной фотокамеры и импульсной фоновой подсветкой. Испытания проводились на стенде лазерной диагностики ЦИАМ в условиях открытого пространства за форсуночным модулем с пневмораспылом топлива (керосин ТС-1). В ходе испытаний были получены распределение частиц топлива по их размерам и форме на расстоянии 30 мм от среза сопла в поперечном сечении факела распыла. Применение нового метода теневой анемометрии частиц позволило верифицировать экспериментальные данные, полученные ранее методом фазодоплеровской анемометрии, а сам метод PSV показал свою работоспособность и эффективность при измерении в условиях плотных аэрозолей.

Ключевые слова: форсуночный модуль, теневой метод, диаметры частиц, распыливание, аэрозоль

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Десятник П. А.

Рассматриваются ранее разработанные критерии управляемости самолета в путевом канале управления, и проводится их анализ с точки зрения применимости к современному пассажирскому самолету с развитой автоматикой. Разработана методика оценки динамических характеристик высокоавтоматизированного самолета и способы устранения резкой реакции, возникающей из-за неудовлетворительных динамических характеристик. Разработаны методики определения оптимальных характеристик чувствительности управления в путевом канале и характеристик взаимосвязи движений рыскания и крена при управлении педалями.

Ключевые слова: характеристики управляемости, высокоавтоматизированный самолет, путевой канал, чувствительность управления

Гельвиг М. Ю.

Разработан метод автоматизированного построения и сравнительного анализа зон реального обзора внекабинного пространства пилотом летательного аппарата, учитывающего возможные положения головы и бинокулярность зрения с использованием 3D CAD-систем, в частности Siemens NX8.5. Разработанный метод позволяет в интерактивном режиме проводить оптимизацию компоновочных решений кабины экипажа при проектировании летательных аппаратов (ЛА) и обеспечить максимальное соответствие фактической зоны обзора внекабинного пространства нормативным требованиям. Этот метод также может быть применен и в других областях, где существует задача определения и оптимизации обзора, например в автомобильной промышленности. Особо подчёркивается решение поставленной задачи средствами базовой 3D CAD-системы предприятия исключительно графическим путём, без привлечения дополнительного программного обеспечения и ручных операций, что делает этот метод простым и удобным в работе.

Ключевые слова: диаграмма обзора, реальный обзор, главная визирная точка, графический метод построения, 3D CAD-система

Татаренко Д. С., Корсаков А. А.

Рассматривается проблема повышения точности применения неуправляемых авиационных средств поражения по наземным целям. Выявлено, что существующие современные прицельные системы используют в бортовом баллистическом алгоритме (ББА) аппроксимирующие зависимости, которые не позволяют обеспечить высокую точность во всех условиях боевого применения и при различных сроках эксплуатации из-за введения множества допущений. Разработаны: способ баллистического обеспечения стрельбы неуправляемых авиационных средств поражения на основе определения начальных условий стрельбы и решения системы дифференциальных уравнений полной баллистической модели движения неуправляемых авиационных средств поражения (НАСП); алгоритм баллистического обеспечения неуправляемых авиационных средств поражения, позволяющий расширить диапазон условий боевого применения и повысить точность вычисления баллистических элементов траектории; алгоритм определения параметров движения снарядов на основе вторичной обработки радиолокационного спектра отраженного сигнала.

Ключевые слова: задача прицеливания, алгоритм баллистического обеспечения, полная баллистическая модель, параметры движения

Зайчик Л. Е., Гринев К. Н., Яшин Ю. П., Сорокин С. А.

Представлены результаты недавно проведенных экспериментальных исследований влияния характеристик загрузки рычага управления, таких, как градиент загрузки и демпфирование, на параметры модели летчика. Анализ влияния проводится на основе частотных характеристик модели летчика, идентифицированных в задаче компенсаторного слежения по крену. Анализ показал, что изменение градиента загрузки влияет на частотную характеристику нейромышечной системы летчика, демонстрируя тем самым адаптацию летчика к изменению усилий на рычаге управления. Благодаря этому частота среза разомкнутой системы рука-рычаг остается постоянной для градиентов загрузки, оцениваемых летчиками как оптимальные. Демпфирование загрузки не оказывает заметного влияния на частотные характеристики системы рука-рычаг.

Ключевые слова: система загрузки, рычаги управления, градиент загрузки, демпфирование, модель летчика, система рука-рычаг, нейромышечная система

Пашко А. Д., Донцов А. А.

Описан процесс пространственного движения летательного аппарата (ЛА) относительно земной системы координат системой дифференциальных уравнений, учитывающих динамику и кинематику поступательного, а также вращательного движения. Рассчитана траектория управляемой ракеты, представленная в виде дифференциальных уравнений и алгебраических зависимостей, описывающих наведение ракеты на ЛА. На основе канонического уравнения движения центра масс активного элемента защиты рассчитаны условия его отстрела для доставки в точку пространства, в которой находится управляемая ракета.

Ключевые слова: летательный аппарат, управляемая авиационная ракета, активный элемент защиты, баллистическая траектория

Машиностроение и машиноведение

Стандартизация и управление качеством продукции

Ряпухин А. В.

Рассмотрены проблемы: управления качеством инновационных технологических проектов создания авиационной и ракетно-космической техники (АРКТ); применения «лучших практик», которые нашли отражение в современных системах организации и управления проектами; «проектный стиль управления»; зарубежные и отечественные стандарты управления программами и портфелями. Даны определение термина «технология» и классификация технологий по группам (категориям) и их комбинациям. Рассмотрен критерий работоспособности технологии в контексте «технологической сложности». Предложена группировка задач для продвижения в области управления качеством инновационных технологических проектов (ИТП) создания АРКТ, отражающих научно-практический вклад в обеспечение качества АРКТ и проекты по: техническому перевооружению, реконструкции, расширению, модернизации действующего производства, оздоровлению и перепрофилированию предприятий.

Ключевые слова: управление качеством проектов создания АРКТ, инновационный технологический проект, система организации и управления проектом, «проектный стиль управления», стандарты управления программами и портфелями, критерий работоспособности технологии, технологическая сложность, критические технологии

Электротехника

Электротехнические комплексы и системы

Резников С. Б., Харченко И. А., Марченко М. В., Жегов Н. А.

Рассматриваются нетрадиционные схемотехнические решения для трансформаторных многофункциональных импульсных преобразователей, предназначенных для источников бесперебойного питания в составе бортовых авиакосмических электроэнергетических комплексов (ЭЭК) и систем электроснабжения (СЭС). Решения защищены приоритетом РФ.

Ключевые слова: силовая электроника, импульсные преобразователи, источники бесперебойного питания, трансформаторные конверторы и инверторы, авиационно-космические вторичные источники электропитания, электроприводы летательных аппаратов

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Косолапов Д. В., Курбаткина Е. И., Шавнев А. А.

Рассмотрен один из методов порошковой металлургии механическое легирование (МЛ), используемый для получения композиционных материалов. Проанализировано влияние технологических режимов на процесс МЛ. Приведены основные виды используемых мельниц, рассмотрено влияние формы контейнеров, мелющих тел, скорости, соотношения массы шаров к массе материала и температуры на процесс МЛ. Показано влияние технологических режимов обработки на особенности механического перемешивания, твердофазных реакций, аморфизации и фазовых превращений. Помимо влияния непосредственно технологических режимов и инструмента, предназначенного для МЛ, рассмотрено влияние на фракционный, химический и фазовый состав композиционных гранул примесей, способных как ускорять процесс образования пересыщенных твердых растворов и аморфных фаз, так и препятствовать диффузии, образовывать аморфные оксиды и фазы с обрабатываемыми материалами.

Ключевые слова: порошковая металлургия, механическое легирование, композиционные материалы, твердофазное взаимодействие

Умарова О. З., Пожога В. А., Бураншина Р. Р.

Исследовалось влияние различных режимов термической обработки на структуру, твердость и механические свойства сплава на основе алюминида титана Ti2AlNb. На основании проведенных исследований были получены данные о температурных интервалах фазовых областей и разработана схема двухступенчатой термической обработки. Установлено, что на структуру и твердость сплава большое влияние оказывает скорость охлаждения между первой и второй ступенями обработки. Увеличение скорости охлаждения приводит к увеличению твердости и прочности сплава и снижению пластических свойств. Также показано, что при снижении температуры изотермической выдержки на низкотемпературной ступени на 50°С предел прочности повышается, однако при этом происходит снижение пластических свойств.

Ключевые слова: алюминид титана, Ti2AlNb, термическая обработка орто-сплава, структура и фазовый состав алюминида титана

Материаловедение

Климов В. Г.

Рассматривается возможность использования высокотемпературных порошковых припоев в качестве износостойких слоев, наносимых посредством лазерной импульсной наплавки, как альтернатива классическим износостойким композитам с примесью карбида вольфрама. Данные материалы апробируются для последующего восстановления высоты пера лопатки турбостартера турбовинтового авиационного двигателя НК-12МП и придания торцевой кромке износостойких свойств. На основе проведенных сравнительных исследований на электронном микроскопе и микротвердомере, испытаний на локальный абразивный износ и анализа различных порошковых материалов (ВПр11-40Н, ВПр24, ВПр27, Рок-Дюр 6740) при импульсной лазерной порошковой наплавке подтверждена пригодность некоторых порошковых припоев в качестве износостойких слоёв при восстановление контактных поверхностей лопаток турбины.

Ключевые слова: лазерная наплавка, самофлюсующиеся припои, порошковая ванна, микротвердость, электронная микроскопия, локальный абразивный износ

Экономические науки

Захарова Л. Ф., Новиков С. В., Кудрявцев М. С.

Процедура организации и проведения конкурсов, рассмотрения конкурсных проектов носит формализовано-регламентированный характер; она основана на экспертной оценке, не учитывающей особенности высокотехнологических проектов прежде всего в части получения возможных промежуточных результатов, имеющей существенную неопределенность по конечному продукту с позиций его потребительских и функциональных параметров. Все это обусловливает высокую степень вероятности принятия неоптимальных решений. Предлагаемое в данной статье решение вышеуказанной проблемы заключается в формировании специализированной организационно исполнительской полиструктуры реализации проекта в рамках системной интеграции участников исполнителей работ по проекту.

Ключевые слова: контрактная система, научно-технический проект, конкурсный отбор, организационно-исполнительская полиструктура проекта

Захарова И. В.

Региональный авиационный кластер образуют предприятия, взаимосвязанные жизненным циклом воздушного судна: производственные и инфраструктурные предприятия, авиакомпании, научные и образовательные организации. В статье обосновывается возможность использования SWOT-анализа для характеристики кластера. Описаны факторы внешней и внутренней среды консорциума «Научно-образовательно-производственный кластер «Ульяновск-Авиа»; предлагается схема экспертной оценки данных факторов по четырем критериям; приведены расчёты рангов факторов; сделаны выводы о приоритетных угрозах для исследуемой социально-экономической системы.

Ключевые слова: региональный авиационный кластер, методика оценки, внешняя и внутренняя среда, возможности развития, угрозы

Аминова Г. А., Тихонов Г. В.

Рассматриваются проблемы усиления роли малого и среднего бизнеса (МСБ) в обрабатывающей промышленности на основе его кооперации с крупным бизнесом. Это возможно реализовать на основе организации и управления инновационно-инвестиционной деятельности в малом бизнесе. Для этого необходима мощная система государственной поддержки, которая должна включать в себя ряд мероприятий: разработку программ по развитию кооперационных связей МСБ с крупными производственными комплексами; создание условий для доступа к научно-техническим достижениям; содействие в подготовке и переподготовке профессиональных кадров.

Ключевые слова: малый и средний бизнес, инновации, инвестиционные функции МСБ, государственная поддержка МСБ, бизнес-инкубатор, институциональные механизмы

Волгина К. М., Минеева К. И., Немчинов О. А.

В современных условиях требуется всесторонний анализ ключевых факторов, влияющих на эффективность организации и планирования транспортно-складской деятельности промышленных предприятий. В статье рассмотрены особенности аэрокосмического кластера Самарской области, его структура, входящие в кластер предприятия. Проведен факторный анализ результатов хозяйственной деятельности предприятия аэрокосмического кластера, после чего сделаны обоснованные выводы о необходимости углубленного рассмотрения и оптимизации перевозочного процесса. Проведен расчет месторасположения распределительного склада для оптимизации процесса взаимодействия производителя и потребителей продукции, сделан выбор транспортного средства для доставки продукции, решена задача коммивояжера методом приращения по двум параметрам. Предложенный комплекс мероприятий позволит минимизировать расходы на осуществление транспортно-логистической деятельности и тем самым повысить эффективность работы всего предприятия.

Ключевые слова: транспортная логистика, факторный анализ, маршрут доставки, логистическая цепь, задача коммивояжера

Галкина Е. Е., Дайнов М. И., Метечко Л. Б.

Обеспечение комплексной безопасности в авиации реализуется путем внедрения на предприятиях-изготовителях интегрированной Системы менеджмента безопасности авиационной деятельности ГОСТ Р 55848-2013, включающей: Систему управления безопасностью полетов ГОСТ Р 55585-2013, Систему менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001:2015, Систему экологического менеджмента ГОСТ Р ИСО 14001:2007, а также ГОСТ Р 54934-2012/OHSAS 18001-2007 Систему менеджмента безопасности труда и охраны здоровья. В статье приведены формулы расчета экономической эффективности внедрения Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья.

Ключевые слова: система менеджмента безопасности авиационной деятельности, система управления безопасностью полетов, экономический эффект внедрения системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017