2017. Т. 24. № 2

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Белов Г. О., Стадник Д. М.

Одним из основных источников виброакустических колебаний в аэрокосмических системах являются насосы, особенно это относится к шестеренным насосам. Для изменения конструкции насоса с целью снижения виброакустической нагруженности была создана численная модель с учетом всевозможных конструктивных особенностей насоса, а также различных процессов, в том числе кавитации. Адекватность разработанной модели подтверждена экспериментальным путём. Численное моделирование работы шестеренного насоса позволило разработать конструктивные мероприятия, направленные на решение поставленной задачи. Экспериментальная проверка предложенных мероприятий показала их большую эффективность.

Ключевые слова: пульсации давления, динамическая нагруженность, кавитационные процессы, запертый объем, разгрузочные канавки, перетечки

Комиссаренко А. И., Кузнецов В. М., Симаков С. Ю., Мурашев А. А.

Рассматриваются вопросы конструирования и проектирования метеорологической ракеты «Мера». В отличие от аналогичных ракет, ракета «Мера» выполнена по бикалиберной схеме с улучшенными характеристиками: уменьшена стартовая масса, масса головной части, увеличена высота подъема, введена возможность измерения атмосферного давления на восходящей траектории.

Ключевые слова: метеорологическая ракета, исследования атмосферы, ракетная техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Духопельников Д. В., Воробьев Е. В., Ивахненко С. Г.

Показано, что азимутальное отклонение ионов в канале холловских ускорителей под действием силы Лоренца не позволяет сфокусировать ионный пучок в пятно с гауссовым распределением плотности ионного тока. Показано, что при помощи дополнительной магнитной системы, установленной за выходом из ускорительного канала, можно компенсировать азимутальное отклонение ионов и добиться хорошей фокусировки ионного пучка. Представлен ускоритель ИИ200К, реализующий данный способ фокусировки. Изложены результаты измерения распределения плотности ионного тока по радиусу ионного пучка ускорителя ИИ200К на различных расстояниях от ускорителя.

Ключевые слова: сила Лоренца, ускоритель с анодным слоем, холловский ускоритель, фокусировка ионного пучка

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

Приведен анализ концепции распределенной силовой установки (РСУ) перспективных дальнемагистральных пассажирских самолетов, предназначенной обеспечить более глубокую интеграцию силовой установки и летательного аппарата (ЛА), а также повысить топливную эффективность ЛА. Рассмотрены возможные варианты реализации привода вынесенных вентиляторных модулей, являющихся составной частью РСУ. Сделан предварительный анализ возможности создания РСУ с газовым приводом вынесенного вентиляторного модуля в наиболее простом по реализации варианте с одним вынесенным модулем. Сформирована методика расчетных исследований, произведены оценка рациональных параметров данного типа РСУ при различном уровне потерь полного давления в переходном газовом канале к турбине вынесенного вентиляторного модуля и предварительная оценка массы распределенной силовой установки. В заключение дано сравнение основных параметров РСУ рассмотренных схем при различном уровне потерь полного давления в переходном газовом канале к турбине вынесенного вентиляторного модуля, а также сделан вывод о необходимости отнесения технологий переходных каналов и технологий систем промежуточного подогрева к категории критических.

Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, перспективный дальнемагистральный самолет, газогенератор турбореактивного двухконтурного двигателя, вентиляторный модуль, проектирование турбореактивного двухконтурного двигателя, распределенная силовая установка

Бирюков В. И., Кочетков Ю. М., Зенин Е. С.

Для различных продуктов сгорания получена универсальная зависимость в виде нормированной функции, описывающая закон действующих масс. Предложена последовательность расчета свойств конкретных продуктов сгорания с использованием замороженных и равновесных значений, полученных с помощью равновесных программ (Астра, Термо и др.). Разработана инженерная методика расчета потерь удельного импульса тяги ракетных двигателей из-за химической неравновесности.

Ключевые слова: химическая неравновесность, удельный импульс, начала термодинамики, потенциал Гиббса

Орлов М. Ю., Анисимов В. М.

Разработана расчётная методика определения влияния режима работы компрессора на рабочий процесс камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД) наземного применения с помощью программного пакета ANSYS Fluent. Построена геометрическая модель, включающая в себя направляющий аппарат (НА) предпоследней ступени, рабочее колесо (РК) и НА последней ступени компрессора высокого давления (КВД), двугорелочный сектор камеры сгорания. Для передачи значений параметров потока с одного тела на другое были созданы «интерфейсы». Расчёт был проведён в нестационарной постановке на трёх режимах работы двигателя: 0.5, 0.7, 1 от номинального. Получено влияние компрессора на поле скорости, температуры на выходе из камеры сгорания и на места образования окислов азота.

Ключевые слова: камера сгорания, компрессор, направляющий аппарат, рабочее колесо, закромочные следы, эмиссия, компьютерное моделирование

Бакланов А. В.

Описываются особенности конструкции и организации процессов в укороченной камере сгорания для газотурбинной установки НК-16СТ. Представлены результаты исследований по определению пропускной способности форсунок и измерению полей концентраций углекислого газа в закрученной струе на выходе форсунок с различным конструктивным исполнением. Произведена оптимизация фронтового устройства жаровой трубы. По результатам испытаний камер сгорания с разной степенью раскрытия жаровой трубы выбрана оптимальная конструкция.

Ключевые слова: камера сгорания, конвертирование, диффузионное горение, эксперимент, форсунка, смешение, экология

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Захаров И. В., Трубников А. А., Решетников Д. А.

Рассматривается модель задающей части программно-аппаратного комплекса (ПАК) функционального контроля, конструктивно выполненная в виде стенда гармонических колебаний. Стенд гармонических колебаний в составе программно-аппаратного комплекса позволяет реализовать в условиях эксплуатирующей организации метод функционального контроля для оценки технического состояния измерителей системы наведения управляемой авиационной ракеты класса «воздух-воздух».

Ключевые слова: метод функционального контроля, программно-аппаратный комплекс, стенд гармонических колебаний, система наведения, головка самонаведения, система управления ракеты, датчики линейного ускорения, датчики углового ускорения

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Альбокринова А. С., Грумондз В. Т.

Рассматриваются вопросы динамики полета беспилотного планирующего летательного аппарата (БПЛА) с разгонным двигателем(РД) при малых скоростях и высотах старта. Исследуется влияние величины и характера изменения тяги РД на дальность полёта при ограничениях общего импульса, а также влияние возможных технологических погрешностей, приводящих к отклонению направления вектора тяги от продольной оси БПЛА, на устойчивость движения и безопасность старта БПЛА.

Ключевые слова: разгонный двигатель, эксцентриситет тяги, математическая модель движения, максимальная дальность полёта, беспилотный планирующий летательный аппарат, стабилизация, безопасность старта

Зайчик Л. Е., Десятник П. А., Желонкин В. И., Желонкин М. В., Ткаченко О. И., Яшин Ю. П.

Рассматривается проблема воспроизведения действующих на лётчика перегрузок и угловых ускорений (далее ускорений) при моделировании на пилотажном стенде задачи дозаправки самолёта топливом в полёте. Разработана методика моделирования задачи дозаправки на пилотажном стенде с подвижной кабиной, и выполнена оптимизация алгоритмов управления системой подвижности кабины для данной задачи. Проведены с участием лётчика эксперименты по сравнительной оценке моделирования задачи дозаправки на пилотажном стенде с подвижной и неподвижной кабиной. Выполнена обработка результатов эксперимента, и получены данные по влиянию ускорений на характер действий лётчика, параметры движения самолёта, качество выполнения задачи дозаправки и оценки лётчика. Показано, что воспроизведение действующих на лётчика ускорений существенно повышает адекватность моделирования задачи дозаправки реальному полёту.

Ключевые слова: пилотажный стенд, система подвижности, качество моделирования, задача дозаправки

Машиностроение и машиноведение

Технология машиностроения

Тищенко Л. А., Ковалев А. А., Чижиков С. В.

Определены основные технологические операции изготовления кремниевой электронной линзы и их характеристики, оказывающие наибольшее влияние на ее основной электронно-оптический параметр геометрическую форму сечения электронного пучка. Рассмотрено влияние условий хранения электронной линзы на отклонение геометрической формы сечения электронного пучка. Выявлены возможные причины увеличения со временем отклонения геометрической формы сечения электронного пучка, а также разработаны технологические рекомендации по технологическому процессу изготовления электронной линзы и условиям ее хранения для снижения скорости роста отклонения геометрической формы сечения электронного пучка.

Ключевые слова: электронно-лучевая (безмасочная) литография, кремниевая электронная линза, форма электронного пучка

Тамаркин М. А., Верченко А. В., Кишко А. А.

Приведены результаты исследований влияния скорости подачи на величину шероховатости поверхности реза при гидроабразивной резке толстолистовых авиационных материалов. Представлены результаты экспериментальных исследований образцов из стали 30ХГСА, алюминиевого сплава Д16 и композитного материала. Разработана теоретическая модель формирования профиля шероховатости поверхности реза в зависимости от величины подачи и глубины реза.

Ключевые слова: гидроабразивная резка, эрозионное разрушение металла, гранатовый абразив (песок), смесь абразивных частиц с водой, зернистость абразива, авиационные материалы, композитные материалы, подача головки режущей струи, давление режущей струи, отставание режущей струи, шероховатость и волнистость поверхности реза, микроразрушение материала, микростружка, сопло установки гидроабразивной резки

Белов О. А., Бердникова Н. А., Бабкин А. В., Козлов М. В., Белов Д. А.

Изготовление изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов (КМ) происходит на оснастке, геометрия которой повторяет форму изделия. На формообразующую оснастку выкладывают материал, затем проводят его полимеризацию при определенном давлении и температуре, которая может доходить до 200°С. В связи с этим наиболее сложной проблемой при создании высокоточных изделий из КМ является возникновение температурных деформаций. В данной работе предлагается конструкция технологической оснастки из углепластикового КМ для создания рефлектора антенны космического аппарата. Для подтверждения правильности конструктивных решений приводится тепловой и статический анализ оснастки методом конечных элементов. В аэрокосмической промышленности преобладает автоклавное формование изделий из композиционных материалов, при котором полимеризация деталей происходит посредством теплопереноса, поэтому для обеспечения равномерного прогрева детали в процессе полимеризации решается задача моделирования работы автоклава, благодаря чему появляется возможность выбрать рациональное размещение изделия внутри автоклава без проведения дорогостоящих натурных испытаний.

Ключевые слова: углепластик, теплообмен, моделирование газовой динамики, автоклавное формование, оснастка, рефлектор антенны

Организация производства

Шмидт И. А., Бормалев С. В., Мехоношин К. А.

Рассмотрены и проанализированы проблемы технологической подготовки сборочного производства авиационных двигателей. На этапе проектирования конструкторской документации активно используются PLM-решения, при этом авиационные двигатели проектируются с учетом методологии трехмерного проектирования электронной геометрической модели изделия. Анализ показал, что в существующем процессе этапы разработки конструкторской и технологической документации не связаны и на стадии технологической подготовки производства электронная структура изделия практически не используется. Это приводит к ошибкам в производстве, увеличению трудоемкости, ухудшению качества продукции. Предложена методология управления конфигурацией изделия, основанная на использовании электронной геометрической модели изделия под управлением PLM-системы TEAMCENTER. Внедрение PLM позволит создать сквозную информационную среду разработки конструкторской и технологической документации, решить задачу управления конфигурацией изделия на этапе технологической подготовки сборочного производства.

Ключевые слова: управление конфигурацией, жизненный цикл изделия, авиационный двигатель, технологическая подготовка, сборка, производство, PLM, TEAMCENTER

Электротехника

Электромеханика и электрические аппараты

Габрелян А. С., Иванов Н. С., Кондрашов Д. А., Коренчук К. Ю.

В настоящее время основной тенденцией развития транспорта является переход на электродвижение, что обусловлено повышенными требованиями к экологичности и КПД транспортных систем. Важнейшим параметром, определяющим перспективность электротранспорта, является удельная мощность электрических машин (генераторов и двигателей). Так, например, для полностью электрического самолета необходимы электрические машины с удельной мощностью свыше 20 кВт/кг [20]. Как показывают исследования, достичь таких показателей удельной мощности возможно только при использовании криогенного охлаждения и применения современных сверхпроводниковых материалов. В статье рассмотрены перспективные схемы полностью сверхпроводниковых электрических машин с высокой удельной мощностью. Представлены методики их расчета, результаты конечно-элементного моделирования и численного эксперимента.

Ключевые слова: переход транспорта на электродвижение, высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) для электротранспорта, кольцевая обмотка якоря, улучшенные массогабаритные показатели ВТСП двигателей и генераторов

Киселев М. А., Исмагилов Ф. Р., Саяхов И. Ф.

Представлены варианты конструктивных схем электроприводов поступательного движения, применяемых на летательных аппаратах. Проведены расчеты механических нагрузок, обусловленных аэродинамическими силами, воздействующими на закрылки. Предложенные конструктивные схемы позволяют улучшить массогабаритные показатели, а также повысить ресурс электропривода летательного аппарата в пассивном режиме работы.

Ключевые слова: конструктивные схемы электроприводов, аэродинамические нагрузки, пассивный режим работы

Электротехнические материалы и изделия

Лисов А. А., Чернова Т. А., Горбунов М. С.

Рассмотрен имитационный подход к математическому моделированию деградационных процессов электротехнических устройств. Разработаны типовые модели нелинейных деградационных процессов и характеристик устройств. Предложено выполнять оценку режимов безотказной работы электротехнических устройств и их остаточного ресурса по изменению деградационного отклонения характеристического параметра использование такого предложения упрощает моделирование, снижает объём вычислений, позволяет оценить остаточный ресурс в эксплуатации.

Ключевые слова: моделирование деградационных процессов электротехнических преобразователей, типы нелинейных функций деградационного изменения характеристических параметров, метод наименьших квадратов моделирования деградационных процессов, остаточный ресурс электротехнических устройств

Электротехнические комплексы и системы

Кузнецов П. А., Степанов О. А.

Проведен краткий анализ веерных отключений. Проанализировано влияние реактивной мощности на возникновение и распространение каскадных аварий в энергосетях. Рассмотрены проблемы эксплуатации систем компенсации реактивной мощности с точки зрения борьбы с веерными отключениями.

Ключевые слова: веерное отключение, реактивная мощность, система компенсации реактивной мощности, защита электрической сети, каскадная авария

Вавилов В. Е., Бекузин В. И., Айгузина В. В.

Представлена конструкция масштабируемого прототипа высокооборотного беспазового генератора с витым магнитопроводом статора из аморфного железа, интегрированного во вспомогательную силовую установку. Проведены экспериментальные исследования и компьютерное моделирование масштабируемого прототипа в режимах под нагрузкой и на холостом ходу. Показана целесообразность применения беспазовой конструкции генератора с витым магнитопроводом из аморфного железа в безредукторных вспомогательных силовых установках.

Ключевые слова: высокооборотный беспазовый генератор, безредукторная вспомогательная силовая установка, аморфное железо, витой магнитопровод статора

Ле Д. Т., Аверин С. В.

Предложены алгоритмы формирования напряжения на обмотках асинхронного двигателя (АД) в режиме векторной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при регулировании частоты вращения АД, обеспечивающие меньшие объемы вычислений микроконтроллера и позволяющие исключить сквозные токи в инверторе. Для исключения сквозных токов используются промежуточные состояния инвертора, которые рассматриваются как переменные векторы в переходах переключении силовых ключей транзисторов инвертора. Приведены результаты имитационного моделирования предложенного алгоритма векторной ШИМ, которые показали её работоспособность. Показано, что полученные алгоритмы формирования с использованием предложенных состояний позволили исключить сквозные токи в цепи, уменьшить колебание скорости и момента двигателя, улучшить время быстродействия электропривода. При одинаковых параметрах АД, для получения тех же характеристик электропривода по быстродействию и также синусоидальности тока статора, число формируемых векторов в каждом секторе незначительно больше, чем в традиционном.

Ключевые слова: векторная широтно-импульсная модуляция, электропривод асинхронного двигателя, трехфазный инвертор, силовой транзисторный ключ трехфазного инвертора

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Калугина М. С., Ремшев Е. Ю., Данилин Г. А., Воробьева Г. А., Пехов В. А.

Исследуется возможность использовать для входного контроля материала (титанового сплава) и корректировки физико-механических свойств методы акустической эмиссии и термоакустической обработки вместо классического метода выбора оптимального режима термообработки. Для эксперимента были выбраны сплавы разных плавок (различаются механические свойства, микроструктура и т.д.). Установлено, что метод акустической эмиссии позволяет качественно оценить микроструктуру без применения трудоемких способов и принять решение о режимах обработки. Применение термоакустической обработки в качестве дополнительной обработки сплава ТС6, ВТ16 и ВТ23, имеющего низкие механические свойства в исходном состоянии, обеспечивает измельчение зерен и повышение комплекса свойств до требуемого уровня.

Ключевые слова: титановые сплавы, акустическая эмиссия, термоакустическая обработка

Материаловедение

Чжо А. Л., Артемьев А. В., Рабинский Л. Н., Афанасьев А. В., Семенов Н. А., Соляев Ю. О.

Представлены результаты идентификации упругих и термоупругих характеристик монослоя в образцах углепластика, изготовленного с применением эпоксидной матрицы, содержащей 0,2 масс.% фуллереновой сажи. Свойства монослоя композитов найдены в результате механических испытаний композитов с различными схемами армирования и решения соответствующей обратной задачи. Также получены оценки свойств монослоя с использованием микромеханического аналитического и численного моделирования и решения соответствующих задач осреднения. Показано, что в отличие от прогнозируемого повышения поперечного модуля упругости монослоя, в экспериментах установлено его снижение. Также из экспериментов следует значительное снижение коэффициента Пуассона монослоя, которое не прогнозируется в расчетах. Полученные результаты свидетельствуют об охрупчивании матрицы при использовании выбранной методики наномодификации и необходимости снижения объемного содержания включений.

Ключевые слова: механические свойства углепластика, монослой, идентификация свойств, математическое моделирование, наномодификация, прочность комозита, фуллереновая сажа

Бычков А. Н., Фетисов Г. П., Кыдралиева К. А., Соколов Е. А., Джардималиева Г. И.

Методом смешения в расплаве полимера получены композиционные материалы на основе термопластичных матриц линейного полиэтилена низкой плотности, полипропилена и металлосодержащих наночастиц. Методами термического анализа и динамического механического анализа проанализированы термическая стабильность получаемых композиционных материалов, изучены их физико-механические свойства. Композиционные материалы рассматриваемого типа проявляют радиационные защитные свойства по отношению к бета-излучению. Обнаружена высокая корреляция доли проходящего бета-излучения и относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала на основе термопластичных полимерных матриц с металлосодержащим наполнителем.

Ключевые слова: металлосодержащие наночастицы, нанокомпозиционный материал, термолиз, радиационнозащитные свойства, диэлектрические свойства

Экономические науки

Просвирина Н. В.

По мере развития производства в России и увеличения доли РФ на международном рынке встает вопрос об оптимальной модели управления производственной компанией. Программа бережливого производства (БП) ведет к созданию обучающейся организации со стабильными, непрерывно совершенствующимися процессами, нацеленными на поиск непроизводственных потерь и их минимизацию. Бережливое производство становится важнейшим фактором повышения эффективности, конкурентоустойчивости предприятия и надежным способом управления всеми видами затрат. В обостренной конкурентной борьбе на внутреннем и мировом рынках ключевые факторы успеха российских предприятий авиационного двигателестроения связаны с их гибким реагированием на быстро меняющиеся потребности рынка. Для этого необходима разработка и реализация ряда мероприятий, направленных на повышение эффективности организации производства и позволяющих предприятиям выйти на мировой рынок в качестве поставщика конкурентоспособных авиационных двигателей.

Ключевые слова: инструменты бережливого производства, lean, конкурентоспособность авиационных двигателей, препятствия при внедрении lean, алгоритм внедрения lean-преобразований, процесс непрерывных улучшений

Чурилина И. В.

Работа посвящена расширению методологических подходов к управлению затратами предприятий ракетнокосмической промышленности (РКП). В ходе исследования выявлены особенности предприятий РКП. Исследованы существующие в экономической науке методы управления затратами. В качестве метода, на основе которого разрабатывается финансовый механизм управления затратами, выбирается концепция экономической добавленной стоимости (концепция EVA). Показатели концепции EVA модифицируются. Результаты исследования апробируются на примере предприятия РКП.

Ключевые слова: управление затратами, концепция экономической добавленной стоимости

Гязова М. М.

Статья посвящена вопросам развития рынка грузовых авиаперевозок в России, и в частности исследованию проблем функционирования на рынке грузового рампового самолета Ан-124-100, осуществляющего в настоящее время основную часть авиационных перевозок тяжелых нестандартных грузов в мире. Для прогнозирования экономических показателей эксплуатации самолета данного типа использована имитационная модель, разработанная с помощью программы Vensim. Сделан вывод о том, что с ростом потребности в авиационных перевозках тяжелых нестандартных грузов возрастает необходимость организации в России серийного производства грузовых рамповых самолетов, подобных Ан-124-100.

Ключевые слова: проблемы функционирования на рынке грузовых рамповых самолетов, серийное производство грузовых рамповых самолетов, прогнозирование экономических показателей эксплуатации самолета Ан-124-100 с помощью имитационного моделирования, организация авиационных перевозок тяжелых нестандартных грузов

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017