2017. Т. 24. № 3

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Комов А. А.

Рассматриваются проблемы, связанные с применением реверса тяги двигателей ПС-90А-76 на самолете Ил-76МД-90А. Эти проблемы не только увеличивают стоимость жизненного цикла самолета и влияют на безопасность полетов, но и снижают его конкурентоспособность. Приводятся расчетные и экспериментальные данные, показывающие, что основная причина возникающих проблем – неудовлетворительная внешняя аэродинамика силовой установки на пробеге самолета с применением реверса тяги. Рассматриваются причины, по которым самолет ИЛ-76МД-90А обладает меньшей конкурентоспособностью по сравнению с военно-транспортным самолетом США С-17. Представлены разработанные мероприятия, которые позволят повысить конкурентоспособность самолета ИЛ-76МД-90А.

Ключевые слова: внешняя аэродинамика силовой установки, реверс тяги, посторонние предметы, оптимизация обратной тяги, оптимизация истечения реверсивных струй

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Бакланов А. В.

Рассматриваются особенности конструкции и организации процессов в серийной камере сгорания для форсированной газотурбинной установки (ГТУ) НК-16-18СТ. Раскрыты особенности форсирования двигателя и показано влияние увеличения скорости на входе в камеру сгорания на выбросы вредных загрязняющих веществ. Показаны особенности экологической модернизации камеры сгорания, и выполнены этапы ее доводки, которые включили в себя перераспределение отверстий по длине жаровой трубы, организацию локального дозированного вдува и оптимизацию форсунки жаровой трубы.

Ключевые слова: камера сгорания газотурбинного двигателя (ГТД), конструкция жаровой трубы, модернизация, снижение выбросов вредных веществ

Пиунов В. Ю., Назаров В. П., Коломенцев А. И.

Вывод космических аппаратов информационного и навигационного назначения на рабочие орбиты с высокой точностью позиционирования, перевод научно-исследовательских аппаратов с опорных орбит на отлетные траектории для полета в дальний космос и другие сложные задачи освоения космического пространства обеспечиваются ракетными транспортными системами, в состав которых входят специализированные средства выведения, получившие наименование «разгонные блоки». К маршевым двигателям разгонных блоков предъявляются требования по повышенной энергетической эффективности и надежности, длительному пребыванию в режиме стартовой готовности, продолжительному времени работы и многократному запуску.

Максимальной энергетической эффективностью обладают ракетные двигатели, работающие на криогенной топливной паре «жидкий кислород – жидкий водород». На основе опыта проектирования и отработки камеры двигателя КВД1 рассмотрены два варианта конструкции камер с применением выдвижных насадков сопел. Для этих вариантов, соответствующих двум вариантам модернизации двигателя, проведена оптимизация по выбору геометрической степени расширения сопла. Выполнен расчет параметров рабочего процесса и оптимизация основных характеристик камеры. Рассматривается возможность повышения удельного импульса путем выбора оптимального соотношения расходов компонентов топлива и выбора максимального (оптимального) давления в камере двигателя.

В результате теоретических и расчетно-аналитических исследований определены принципиальные проектные решения двух вариантов камер кислородно-водородных двигателей, создаваемых на базе жидкостных ракетныхдвигателей (ЖРД) КВД1.

Ключевые слова: разгонные блоки, кислородно-водородные двигатели, оптимизация по удельному импульсу тяги ЖРД

Гоза Д. А.

Представлены результаты разработки лабораторной модели перспективного термокаталитического двигателя малой тяги на экологически чистом монотопливе. Определены основные конструктивные параметры лабораторной модели, такие, как камера сгорания, каталитический пакет, система узла впрыска. Проведено исследование влияния выбора каталитического пакета лабораторной модели двигателя на стабильность функционирования изделия при огневых испытаниях.

Ключевые слова: жидкостные ракетные двигатели малой тяги, термокаталитический двигатель, экологически чистое монотопливо, «зеленое топливо», динитрамид аммония, нитрат гидроксиламмония, камера сгорания, узел впрыска, каталитический пакет

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Максимов Н. А., Солодовникова Д. А., Шаронов А. В.

Рассматривается мобильная система фиксации и учета повреждений воздушных судов (ВС) при внешним предполетном осмотре, который является одной из основных составляющих предполетного технического обслуживания. Аппаратурная реализация такой системы предполетного осмотра, выявляющего внешние повреждения воздушного судна, использует возможности серийных мобильных устройств типа смартфонов и планшетов, оснащенных фотокамерами высокого разрешения. Выявленные повреждения фиксируются и передаются в серверную часть системы, которая осуществляет их обработку и занесение ее результатов в различные эксплуатационные документы. Поэтому создание такой системы фактически сводится к разработке соответствующего программного обеспечения, позволяющего сократить время самого внешнего предполетного осмотра и выполнения рутинных операций заполнения документации, а следовательно, и время на подготовку воздушных судов к эксплуатации. Кроме того, разработанное программное обеспечение позволяет осуществлять сбор статистической отчетности и систематизацию информации о повреждениях конкретных воздушных судов, а потому оперативно принимать меры по их устранению.

Ключевые слова: система учета повреждений, воздушное судно, предполетный осмотр, программное обеспечение, эксплуатационная документация, мобильные устройства

Чухлебов Р. В., Лошкарев А. Н., Сидоренко А. С., Дмитриев В. Г.

Представлены методика и результаты летных и лабораторных вибрационных испытаний авиационного изделия при действии вибрации в условиях совместного полета с носителем. В процессе летных испытаний определены характеристики динамических нагрузок на конструкцию авиационного изделия, размещенного на внешней подвеске носителя, в типовом полете. При лабораторных испытаниях решается задача корректного моделирования реальных вибрационных нагрузок. Определены вероятностные характеристики вибронапряжений и виброускорений элементов конструкции авиационного изделия при динамическом нагружении, моделирующем условия всех этапов типового полета. Установлено соответствие режимов нагружения изделия при лабораторных испытаниях с реальным вибрационным нагружением в типовом полете по основным вероятностным характеристикам виброускорений.

Ключевые слова: конструкция, авиационное изделие, лабораторные и летные испытания, случайная вибрация, вибрационное ускорение, режим испытаний

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Пашко А. Д., Донцов А. А.

Предложена методика оценки ошибок определения угла пеленга и дальности до управляемой ракеты, а также ошибок определения параметров движения активного элемента защиты с целью обеспечения требуемой вероятности поражения ракеты на траектории сближения. Рассматривается подход, при котором снижается вероятность поражения обороняемого летательного аппарата (ЛА) за счет нейтрализации управляемой ракеты активными элементами защиты. Проведена оценка влияния ошибок определения координат ЛА на точность определения координат ракеты.

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

Попов А. С.

Рассматривается модельная задача об изменении параметров орбиты космического аппарата, представляющего собой систему из двух масс, расталкиваемых и сближаемых периодически формируемой связью в плоскости орбиты. Расталкивание осуществляется на круговой орбите в противоположные стороны с относительной скоростью, меньшей начальной круговой. Стягивание системы масс происходит в противоположной относительно притягивающего центра точке. Полученная в результате орбита представляет собой эллипс с параметрами, отличающимися от исходных. Подобные устройства позволяют реализовать альтернативные реактивному способы изменения параметров орбиты. В рассматриваемом устройстве изменение параметров орбиты происходит без расходования запаса рабочего тела на борту. В ряде случаев это может помочь увеличить срок службы космических аппаратов.

Ключевые слова: космическая тросовая система, баллистика космических аппаратов, межорбитальный перелет, маневрирование космических аппаратов

Верещагин Ю. О.

Представлены результаты работы по обоснованию способа адаптивного управления элеронами палубного самолета, обеспечивающего улучшение характеристик управляемости в поперечном канале с учетом наличия несимметрично размещенных внешних подвесок.

Ключевые слова: адаптивный алгоритм, идентификация, палубный самолет

Гуревич О. С., Гольберг Ф. Д., Петухов А. А., Зуев С. А.

Рассмотрены методы управления отбором воздуха из компрессора на охлаждение турбин авиационного газотурбинного двигателя, основанные на использовании его критичных параметров, не доступных для измерения: температуры газа в камере сгорания и скорости изменения температуры лопаток. Эти параметры определяются с помощью программного обеспечения цифровой системы автоматического регулирования «виртуальный двигатель» всережимной термогазодинамической математической модели двигателя. Показана возможность существенного повышения ресурса и экономичности двигателя при применении такого управления.

Ключевые слова: автоматического управления, отбор воздуха из компрессора, охлаждение лопаток турбины, «виртуальный двигатель»

Машиностроение и машиноведение

Машиноведение, системы приводов и детали машин

Билялетдинова Л. Р., Стеблинкин А. И.

Представлено описание математической модели динамики электромеханического рулевого привода (ЭМРП) руля высоты регионального пассажирского самолета, а также результаты математического моделирования привода. В разработанной в программном пакете MATLAB/Simulink модели привода реализованы различные подмодели нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт», а также переключаемые уровни детализации подмоделей силовой электроники, электродвигателя и механической части, благодаря чему при решении различных задач обеспечивается баланс между точностью и скоростью моделирования. В результате одна и та же «универсальная» модель может быть использована в процессе разработки электромеханической системы управления рулем самолета инженерными командами, отвечающими за решение отдельных задач. На основании результатов математического моделирования продемонстрировано влияние параметров нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт» и способа их программной реализации на качество регулирования и характеристики привода. В частности, показано, что для учета эффектов сухого трения наиболее оптимальным с точки зрения точности моделирования является разделение фаз движения (покой, движение, страгивание) по признаку малости скорости, без использования аппроксимирующих функций, заменяющих функцию sign. Также показано, что линейная жесткость шариковинтового преобразователя привода оказывает несущественное влияние на частотные характеристики привода в области частот управления рулевой поверхностью, а замена трехфазного электродвигателя однофазным при редуцировании модели ЭМРП не всегда допустима.

Ключевые слова: моделирование электромеханического привода, моделирование шариковинтовой передачи, моделирование трения, моделирование люфта редуктора

Надараиа Ц. Г., Шестаков И. Я., Фадеев А. А.

Показана схема электромеханического привода колеса шасси самолёта, внутри цилиндрических зубчатых колёс которого установлены бесколлекторные вентильно-индукторные двигатели. Приведены результаты расчётов мотор-редуктора. Экспериментальный образец такого привода показал несомненные преимущества по сравнению с другими приводами. Конструктивное решение мотор-редуктора в колесе шасси самолета не имеет аналогов в России и за рубежом.

Ключевые слова: электромеханический привод, зубчатое колесо, вентильно-индукторный двигатель

Технология машиностроения

Дюльдина Н. Е., Нехорошев М. В., Проничев Н. Д.

Для совершенствования технологического процесса изготовления деталей авиадвигателей предлагаются новые технологические решения, связанные с использованием аддитивных технологий. Предложена возможность использования электрода-инструмента (ЭИ), изготовленного на 3D-принтере, с последующей металлизацией его рабочей поверхности. Основное внимание уделено исследованию процесса электроосаждения металла на пластмассовую форму. Разработана компьютерная модель процесса электрохимического формирования металлических покрытий повышенной толщины на форму ЭИ, изготовленную из полимерных материалов.

Ключевые слова: нетокопроводящий электрод для электрохимической обработки, электроосаждение токопроводящего покрытия на полимерный электрод, рабочая поверхность электрода

Электротехника

Электротехнические комплексы и системы

Жуков П. А., Марченко М. В., Кириллов В. Ю.

Рассмотрено влияние внешних факторов на эффективность экранирования бортовых кабелей летательных атмосферных и космических аппаратов. Приведены результаты исследований температурных и климатических воздействий на переходные сопротивления кабельных электрических соединителей. Представлены результаты испытаний эффективности экранирования при изменении переходных сопротивлений. Показана необходимость учета на этапе проектирования экранов бортовых кабелей влияния на их эффективность экранирования температурных и климатических факторов в течение жизненного цикла кабеля.

Ключевые слова: эффективность экранирования , бортовые кабели летательных атмосферных и космических аппаратов, переходное сопротивление, электрические соединители, жизненный цикл кабеля

Электромеханика и электрические аппараты

Вышков Ю. Д., Резников С. Б.

Первоначальный запуск авиационного двигателя в наземных условиях от неподвижного состояния до режима малого газа может осуществляться электрическим пусковым устройством с питанием от бортовых или наземных источников. Бортовые источники при этом – аккумуляторы, в наземных источниках напряжение может быть повышено. Аккумуляторы ограничивают мощность электрических пусковых систем, и для запуска мощных авиационных двигателей применяются неэлектрические системы. В работе рассматривается возможность увеличения мощности электрических систем запуска авиационных двигателей за счёт использования суперконденсаторов. В результате расширяется область применения электрических пусковых установок для запуска мощных авиационных двигателей, для которых в настоящее время используются воздушные и газотурбинные пусковые установки. Проведено имитационное моделирование пуска двигателя постоянного тока с использованием суперконденсатора; показаны существенное сокращение благодаря суперконденсатору времени достижения номинальной скорости вращения двигателя и возможность увеличения мощности электрических пусковых установок.

Ключевые слова: электрическая пусковая система авиационного двигателя, суперконденсатор, электродвигатель постоянного тока, имитационная модель пуска двигателя

Сухачев К. И., Дорофеев А. С.

Статья посвящена разработке экспериментального стенда на базе магнитоиндукционной рельсовой системы. Предложена методика повышения эффективности рельсового электромагнитного ускорителя небольших твердых тел. Повышение эффективности достигается применением многоконтурных магнитных систем, с независимыми коммутаторами и накопителями, но с общей системой управления. Для определения временных параметров коммутации и параметров магнитных систем рельсотрона была разработана методика расчета рельсотрона, работающего совместно с многоконтурным подмагничиванием. На основе предложенной методики создан экспериментальный ускорительный стенд, на котором проведены эксперименты, подтвердившие эффективность многоконтурных систем.

Ключевые слова: рельсовый электромагнитный ускоритель, рельсотрон, микрометеориты, внешнее магнитное поле, ударный эксперимент

Исмагилов Ф. Р., Вавилов В. Е., Тарасов Н. Г., Айгузина В. В.

Основной целью исследований являются прямая интеграция электрической машины (генератора или стартер-генератора) на вал низкого и/или высокого давления авиационного двигателя и отказ от коробки передач. Это позволяет снизить массогабаритные показатели авиационного двигателя (АД), минимизировать затраты, связанные с его обслуживанием, и повысить аэродинамическую эффективность мотогондолы в частности и всего самолета в целом. В статье представлены конструкция и экспериментальные исследования масштабируемого высокотемпературного макета стартер-генератора для более электрического самолета. Разработана компьютерная модель масштабируемого макета, которая показала высокую точность и хорошую сходимость с результатами эксперимента. Проведена оценка эффективности охлаждения и потерь в рабочих элементах стартер-генератора. На основании результатов экспериментальных исследований и данных компьютерного моделирования спроектирован полномасштабный образец стартер-генератора, который оказался менее нагружен с точки зрения электромагнитных и тепловых нагрузок, что доказывает работоспособность предложенной концепции и ее эффективность.

Ключевые слова: генератор с дробной концентрированной обмоткой, постоянные магниты, интеграция электрической машины в АД

Металлургия и материаловедение

Обработка металлов давлением

Колесников А. В., Колесник А. В., Заболотский А. П.

Рассмотрен процесс изготовления трёхслойных конструкций из титанового сплава ВТ20 пневмотермической формовкой и диффузионной сваркой. Описаны причины возникновения дефектов в процессе формовки. Предложены расчёты оптимальных конструктивно-геометрических параметров трёхслойных конструкций для недопущения образования дефектов.

Ключевые слова: пневмотермическая формовка, сверхпластичность, клиновидные многослойные конструкции, титановый сплав ВТ20

Еремеев Н. В., Еремеев В. В., Кондюков С. Л.

Одной из значимых проблем энергетики в современном машиностроении является задача создания новых источников энергоснабжения, что особенно актуально для таких сфер деятельности человека, как авиация и ракетостроение. Основным направлением данной работы явилась разработка научно обоснованной технологии изготовления анодов на основе сплава Al-In с целью получения мелкодисперсной, изотропной структуры, обеспечивающей равномерное растворение анода, снижающей питтингообразование и улучшающей энергетические и эксплуатационные характеристики.

Ключевые слова: анод Al-In, быстро закристаллизованный алюминиевый сплав, микроструктура алюминиевого сплава Al-In, центробежное литье, прессование c применением сдвиговой деформации

Галкин В. И., Палтиевич А. Р., Шелест А. Е.

Исследуются причины возникновения дефектов в оребренных панелях из алюминиевых сплавов при их изготовлении методом изотермической штамповки. Средствами конечно-элементного математического моделирования устанавливаются управляющие параметры процесса штамповки и характер их влияния на величину утяжины в готовом изделии. Полученные результаты обработаны по методике планирования трехфакторного эксперимента. Получен полином, связывающий размер утяжины в получаемой панели с исходными параметрами технологического процесса температурой, скоростью деформирования и толщиной заготовки. Применение дисперсионного анализа позволяет определить значимые параметры в расчетном полиноме и значительно упростить его.

Ключевые слова: изотермическая штамповка, оребренные панели, математическое планирование эксперимента, трехфакторный дисперсионный анализ, функциональные зависимости, утяжина

Беспалов А. В., Петров А. П., Соколов А. В.

Рассмотрены вопросы влияния трения на процесс горячей объемной штамповки. Показаны основные источники формирования сил трения. Описано действие смазок при штамповке. Разобран механизм действия поверхностно-активных веществ в условиях штамповки и формирование пластифицированного поверхностного слоя с ультрамелкозернистой и наноразмерной структурой. Рассмотрены виды смазок, их состав и влияние добавок на обработку малопластичных труднодеформируемых сплавов. Проанализированы результаты исследований ведущих советских и российских ученых в области создания наноструктурированного состояния в поверхностном слое материала.

Ключевые слова: труднодеформируемые сплавы, объемная штамповка, поверхностно-активные вещества, наноструктурный материал, трение

Материаловедение

Бабин С. В., Фурсов А. А., Егоров Е. Н.

Рассмотрен метод повышения прочности на сдвиг и усталостной прочности адгезионного соединения стеклопластика со сплавом на основе алюминия путем создания плазменно-напыленного промежуточного слоя. Исследовалось влияние промежуточных шероховатых слоев на сдвиг и усталостную прочность адгезионного соединения стеклопластика ВПС20 на основе связующего ВС2561 с алюминиевым сплавом АВ-Т1 с помощью фенолкаучукового клея ВК-50, а также влияние на прочность композиционного соединения при непосредственном формовании стеклопластика на алюминии. Проведенная оптимизация параметров композиционного соединения стеклопластик – переходный слой – металл позволила повысить прочность соединения на 90%, усталостную прочность – на 120%.

Ключевые слова: соединение стеклопластик–металл, плазменное напыление, пористое покрытие, адгезионное соединение, композиционный материал, гибридные композиты, упрочнение соединений разнородных материалов

Тищенко Л. А., Ковалев А. А., Маркин А. В.

Рассмотрена структура проведения экспериментального исследования зависимости дозы энергии излучения, необходимой для полного проявления структур в фоторезисте, от толщины фоторезиста, нанесенного на кремниевые пластины. По результатам исследования проведены оценка и выбор рационального значения толщины фоторезиста с целью обеспечения и повышения стабильности процесса литографии при производстве полупроводниковых приборных структур.

Ключевые слова: фотолитография, фоторезист, энергетическая доза проявления

Покровский А. М., Чермошенцева А. С.

Представлены результаты экспериментального исследования влияния степени наполнения смолы ЭД-22 наноразмерным порошком диоксида кремния («Таркосил» Т-20) с разной концентрацией на механические свойства гетерогенного материала. Приведено краткое описание процесса технологии изготовления образцов из эпоксидной смолы и нанодисперсного порошка. Разработана методика проведения эксперимента, проведена серия испытаний. Данные исследования использованы для решения задачи упрочнения межслойных дефектов в слоистых композиционных материалах (КМ), являющихся следствием несовершенства технологии производства деталей авиационной техники и воздействия эксплуатационных нагрузок летательных аппаратов, за счет добавлении наночастиц в связующее. Найдены оптимальные степени наполнения КМ наноразмерным порошком диоксида кремния в зависимости от массовой концентрации. Представлены результаты испытания образцов из КМ с заложенными межслойными дефектами с добавлением в связующее нанодисперсных добавок различной объемной концентрацией от 0,1 до 0,5%.

Ключевые слова: композиционный материал, наноразмерный порошок, дефект, эксперимент, прочность

Экономические науки

Балясов Ю. А.

Предметом данной работы являются организация, анализ и представление данных о состоянии производственных процессов машиностроительного предприятия в условиях мелкосерийного и единичного производства с целью их мониторинга и принятия управленческих решений со стороны руководства. В статье намечен подход к созданию системы информационного сопровождения такого рода процессов; выявлены этапы формирования информации, характеризующей подготовку производственного заказа к запуску; обозначены контрольные точки, в которых целесообразно проводить замеры состояния изготовления; предложены показатели, на базе которых может быть построена система мониторинга за выполнением заказа. Отдельное внимание уделено методике оперативно-производственного планирования на основе сетевых графиков, а также преимуществам аналитической обработки в режиме реального времени (OLAP-технологий) для предоставления руководству предприятия точной и объемной картины хода производства.

Ключевые слова: информационные технологии, мелкосерийное производство, ключевые показатели эффективности, сетевые графики, мониторинг, OLAP

Мотырева Е. Е., Тарасова Е. В.

Рассмотрены особенности инновационных проектов в оборонных отраслях, определены проблемы их финансирования, доказана необходимость привлечения внебюджетных источников для финансирования наукоемких работ. В качестве инструмента распределения рисков и обеспечения дополнительными ресурсами разработок выбраны опционы. Построена модель реализации инновационного проекта с включением в нее опционов.

Ключевые слова: объекты интеллектуальной собственности, внебюджетное финансирование, реальные опционы, хеджирование рисков, инновационные проекты оборонной промышленности

Тихонов Г. В.

Представлена методика оценки и мониторинга уровня адаптации малых и средних промышленных предприятий в России к кризисным условиям как эшелона экономической динамики. Этот мониторинг является важным элементом антикризисной политики и должен способствовать выбору стратегически важных партнеров по бизнесу и производственной деятельности. Приведена обоснованность актуальности предложенной методики.

Ключевые слова: методика, мониторинг, адаптация, предприятия, эффективность

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017