2024. Т. 31. № 2

Описывается расчетное исследование разницы аэроакустических характеристик между одним воздушным винтом и несколькими воздушными винтами, которые имеют одинаковую суммарную тягу и потребляемую мощность. Аэродинамическое моделирование выполняется от высокой нагрузки до низкой нагрузки на лопасть с одинаковой скоростью вращения путем изменения шага. Результаты моделирования показывают, что чем выше нагрузка на винт, тем выше уровень шума, что вытекает из теории Гутина. По сравнению с одним винтом аэроакустические характеристики нескольких винтов не являются осесимметричными. Независимо от того, высока или мала нагрузка на винт, уровень шума нескольких винтов всегда выше.

Ключевые слова: шум винта, распределенная силовая установка, CFD-CAA, гармоники ЧСЛ, метод FW-H

Приведены примеры обоснования ограничений при проведении ремонта с точки зрения влияния его на вредное сопротивление. Подробно рассмотрен случай ремонта секций предкрылка крыла самолета в случаях наличия или отсутствия на них противообледенительной системы. При повреждении лобовой части секции предкрылка, например, из-за столкновения с птицей, ремонт может быть осуществлен при помощи установки накладки на внешнюю поверхность секции предкрылка. Накладка может снизить эффективность работы тепловой противообледенительной системы в зоне ремонта, что чревато возможностью образования на верхней поверхности секции предкрылка и/или крыла барьерного льда, который существенно влияет на аэродинамику самолета. В предположении, что барьерный лед образуется, проведена параметрическая оценка его влияния на сопротивление и несущие свойства самолета. Численное моделирование обтекания проведено с помощью ПО ANSYS FLUENT. Решалась система уравнений Навье%–Стокса, усредненных по Рейнольдсу и замыкаемых моделью турбулентности Спаларта–Аллмараса. Приведены примеры возможных ограничений на размер и место размещения накладки в зависимости от степени влияния на аэродинамику самолета.

Ключевые слова: самолет транспортной категории, дефекты внешней поверхности, вредное сопротивление, ремонт конструкции планера, барьерный лед

Проведены расчетно-экспериментальные исследования с целью определения особенностей поведения аэродинамических характеристик механизированного профиля крыла магистрального самолета с адаптивной механизацией задней кромки. Рассматривались конфигурации с механизацией задней кромки крыла в виде простого поворотного закрылка, закрылка Фаулера, а также поворотного закрылка с отклоняемым вниз интерцептором. Исследовано влияние поворотного закрылка в комбинации с отклоняемым интерцептором на аэродинамические характеристики профиля. Показано, что применение поворотного закрылка с отклоняемым интерцептором позволяет добиться сохранения несущих свойств профиля при одновременном упрощении кинематики выдвижения. Определены рациональные сочетания углов отклонения поворотного закрылка и интерцептора. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании механизации задней кромки крыла перспективных пассажирских самолетов.

Ключевые слова: механизация задней кромки крыла, поворотный закрылок, интерцептор, механизированный профиль крыла, аэродинамические характеристики профиля

Определена необходимость разработки методов защиты низкорасположенных турбовентиляторных двигателей от попадания посторонних предметов. Рассмотрены особенности процесса вихреобразования перед воздухозаборником низкорасположенной маршевой силовой установки магистрального самолета при воздействии бокового и встречного газовоздушного потока. Предложен эксплуатационный метод снижения интенсивности вихревого течения. Выполнено математическое моделирование процесса вихреобразования с учетом воздействия встречного газовоздушного потока. Определена зависимость интенсивности вихреобразования от скорости набегающего потока.

Ключевые слова: турбовентиляторный двигатель, воздухозаборник, интенсивность вихревого течения, попадание посторонних предметов, эксплуатационный метод защиты двигателя, вихревой жгут

Построена концептуальная модель малого космического аппарата (МКА) технологического назначения (ТН). Определены цели и показаны этапы проектирования при построении концептуальной модели. Представлено целевое и концептуальное описание МКА ТН. Проведена декомпозиция концептуальной модели МКА ТН и описаны ее элементы. Результаты работы могут быть использованы при проектировании МКА.

Ключевые слова: МКА технологического назначения, гравитационно-чувствительные процессы, проектирование КА технологического назначения, концептуальная модель МКА

Представлена методика синтеза нового класса складчатых структур. Их характерным признаком является наклон граней в одну сторону на конечном этапе трансформирования. В заключительной фазе их грани укладываются на плоскую или цилиндрическую поверхность. Определены закономерности формирования их рельефа. Они основаны на преобразовании базовых канонических структур путем придания их элементарным модулям асимметричной формы. Областью применения асимметричных структур могут быть звуко- и энергопоглощающие сэндвич-панели.

Ключевые слова: заполнитель многослойных панелей, складчатые конструкции, синтез складчатых структур, структуры с асимметричным типовым модулем, примеры складчатых архитектурных решений, звукопоглощающие сэндвич-панели, энергопоглощающие складчатые конструкции, технология изготовления складчатых заполнителей из композитов

В настоящее время для российских ученых изучение планеты Венера с помощью автоматических космических аппаратов и различных технических средств в их составе представляет собой одно из приоритетных и активно развивающихся направлений в области планетных исследований. Авторами предлагается включить в состав перспективной миссии на Венеру новое дополнительное техническое средство исследования атмосферы и поверхности этой планеты – мультироторный летательный аппарат, для чего требуется разработать схемные решения такого технического средства.
В статье рассматривается постановка задачи выбора схемных решений мультироторного летательного аппарата как нового технического средства исследования Венеры. Показано, что данная задача рассматривается в виде совокупности двух подзадач, для каждой из которых выбираются критерии эффективности и соответствующие схемным решениям схемообразующие признаки. Записаны выражения для критериев эффективности и показателей функциональной эффективности.
Корректная постановка задачи позволит максимально рационально разработать и выбрать окончательные варианты схемных решений мультироторного летательного аппарата для включения в состав перспективной экспедиции на Венеру. 

Ключевые слова: мультироторный ЛА для исследования Венеры, схемные решения мультироторного ЛА, массовый критерий эффективности, схемообразующий признак, траекторная операция на Венере, показатель функциональной эффективности мультироторного ЛА

Приводятся результаты исследования прочности и устойчивости овальных композитных цилиндрических оболочек при действии внешнего равномерного давления. Геометрически нелинейная задача для оболочки решается методом конечных элементов (МКЭ). по Геометрические размеры оболочка близки к размерам фюзеляжей современных пассажирских самолетов. Исследовано влияние овальности поперечного сечения оболочки, нелинейности исходного напряженно-деформированного состояния (НДС,) укладки монослоев по толщине на критические нагрузки и весовую эффективность композитных оболочек в сравнении с металлическими.

Ключевые слова: некруговые цилиндрические композитные оболочки, полимерные композиционные материалы, устойчивость овальной шарнирно-опертой цилиндрической оболочки, нелинейное деформирование композитных оболочек

Представлено решение научной задачи, заключающейся в разработке математической модели (ММ) электрической силовой установки (ЭСУ), обеспечивающей расчет ее характеристик во всем эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полета беспилотного летательного аппарата (БПЛА) самолетного типа. А также ее интеграции с ММ динамики полета (ДП) в общий алгоритм программы «Расчет тягово-экономических и удельно-массовых характеристик силовой установки и параметров движения летательного аппарата». При описании ММ ЭСУ особое внимание уделено структуре модели, порядку расчета, исходным данным и особенностям ее интеграции с ММ ДП. Особенности интеграции связанны с обеспечением математически универсального расчета силовых установок (СУ) в полете летательного аппарата (ЛА) с двигателями, питаемыми как жидким топливом, так и от аккумуляторных батарей (АКБ). Также представлена оценка качества получаемых доработанной программой результатов моделирования траектории полета произвольного проекта БПЛА с ЭСУ по заданной программе полета.

Ключевые слова: моделирование движения самолета, первичная энергия на борту, электрический самолет, приводной электрический двигатель, удельная энергия АКБ, обликовые исследования, программа полета, весовой баланс, эффективность Фарадея, потребная емкость АКБ

Показана эффективность метода вдува сжатого воздуха в камеру сгорания газогенератора для определения запаса устойчивой работы осевого компрессора высокого давления средней напорности с регулируемым входным направляющим аппаратом и направляющими аппаратами первых двух ступеней в рабочем диапазоне режимов по приведенной частоте вращения ротора nПР на примере испытаний экспериментального газогенератора в термобарокамере высотного стенда.
Подтверждена возможность достижения с помощью метода вдува сжатого воздуха в камеру сгорания газогенератора требуемой нормируемой величины запаса по коэффициенту режима в первой ступени компрессора высокого давления над предельной линией рабочих режимов с учетом производственного разброса положения линии рабочих режимов, связанного с особенностями и стабильностью производства двигателей, а также условиями эксплуатации и наработки в течение ресурса для обеспечения проверки отсутствия флаттера «срывного» типа в рабочих лопатках первой ступени компрессора. 

Ключевые слова: экспериментальный газогенератор, осевой многоступенчатый компрессор, турбореактивный двухконтурный двигатель, термобарокамера, присоединенный входной трубопровод, помпаж компрессора, запас устойчивой работы компрессора

Представлен пример параметрической доводки вспомогательной силовой установки с применением современного комплекса термогазодинамических расчетов ThermoGTE. Описаны этапы формирования математической модели вспомогательной силовой установки и дальнейшее решение научно-технической задачи определения требуемых значений расхода воздуха и частоты вращения ротора с целью выполнения требований ТЗ.

Ключевые слова: параметрическая доводка ВСУ, идентификация математической модели ГТД, тремогазодинамический расчет ВСУ в ThermoGTE, поправочный коэффициент к характеристикам узлов математической модели ВСУ, термогазодинамическая оптимизация ВСУ

Выполнено препарирование лопаток соплового аппарата и проведено определение температуры газа на выходе из камеры сгорания на различных режимах работы газотурбинного двигателя. Приведены особенности конструкции многофорсуночной камеры сгорания, работающей на природном газе, заключающиеся в двухъярусном расположении форсунок в кольцевой головке. Для различных режимов работы двигателя определены температурные поля и построены радиальные эпюры, а также относительные радиальные эпюры. Для анализа полученных результатов проведено сравнение радиальных эпюр и максимальной окружной неравномерности полученных при испытании двигателя НК-16-18СТ, НК-16СТ с серийной камерой сгорания и двигателя НК-8-2У, работающего на жидком топливе. Выполнена оценка максимальной положительной и отрицательной окружной неравномерности температурного поля этих камер.
По результатам проведенных работ сделаны выводы, что температурное поле многофорсуночной камеры сгорания работающей, на природном газе, максимально приближено по своим параметрам к параметрам температурного поля камеры сгорания НК-8-2У.

Ключевые слова: камера сгорания, двухъярусное фронтовое устройство, форсунка, температурное поле, неравномерность температур, газотурбинный двигатель.

Рассматривается метод расчетного определения действительных углов перекоса колец межроторного подшипника (МРП) и контактных напряжений смятия путем численного моделирования роторной системы двигателя АЛ-31Ф со спутным и биротативным вращением роторов. Расчетная модель для определения величины перекоса колец подшипника максимально приближена к реальным конструктивным особенностям и условиям его работы. Отмечается, что динамическая постановка задачи, реализованная в численном подходе, позволяет получить более точные результаты по напряжениям и, следовательно, долговечности подшипника [1].

Ключевые слова: межроторный подшипник, контактные напряжения смятия, роторная система

Рассматривается задача передачи света на солнечные панели пассивного спутника, находящегося на высокоэллиптической орбите Марса, с целью реанимации бортовой системы электропитания пассивного спутника. Задача выполняется с использованием системы светопередачи на борту активного спутника, включающей аккумулятор, параболический отражатель и светодиодную лампу. Исследуются две конфигурации светодиодной лампы с входными токами светодиодов 20 и 100 мА, и две конфигурации отражателя: симметричную и асимметричную. Предполагается, что спутники уже сблизились на необходимое расстояние с установленной ориентацией и развернутым отражателем. Анализируется частичная подзарядка аккумулятора пассивного спутника на 10% от его полной емкости, выполняемая как в статическом состоянии, так и при вращении. При этом также анализируется разряд аккумулятора активного спутника. Выявлено, что система светопередачи с низким входным током светодиодов (20 мА) и асимметричным отражателем наиболее эффективна: при отсутствии вращения пассивного спутника подзарядка до 10% достигается за 40 мин, при этом аккумулятор активного спутника разряжается на 33%. При анализе вращения пассивного спутника были смоделированы изменения освещенности солнечной панели и угла падения лучей, что позволило рассчитать эффективность подзарядки аккумулятора. Предложены две стратегии подзарядки: первая, начиная с нулевой минуты цикла вращения пассивного спутника, обеспечивает подзарядку на 10% за 73 мин, требует поддержания ориентации и расстояния в течение 264 минут и разрядки аккумулятора активного спутника на 61%. Вторая стратегия, начиная с определенного момента вращения, достигает 10% подзарядки за 77 мин, с разрядом активного спутника на 64% и поддержанием ориентации на 389 или 187 мин, в зависимости от начального времени.

Ключевые слова: обслуживание космических аппаратов, передача световой энергии, подзарядка аккумулятора, параболический отражатель, солнечные батареи

Анализируется выведение космического аппарата (КА) на рабочую гелиоцентрическую орбиту с целью обеспечить требуемое наклонение 30° к плоскости солнечного экватора за счет применения серии пассивных гравитационных маневров (ГМ) у Земли и Венеры. КА выводится на низкую околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз-2.1б». КА оснащен комбинированной двигательной установкой (ДУ), состоящей из химического разгонного блока (ХРБ) «Фрегат», участвующего в старте КА с опорной околоземной орбиты с последующим его отделением, и электроракетной двигательной установки (ЭРДУ) на базе одного двигателя «СПД-140Д». Траектории выведения оптимизируется с использованием принципа максимума Понтрягина. Выбранная схема полета позволила значительно уменьшить время выведения на заданную гелиоцентрическую орбиту с 5 до 3,206 лет, масса КА на этой орбите составила 1499,3 кг.

Ключевые слова: проектно-баллистический анализ, электроракетная двигательная установка, пассивный гравитационный маневр, рабочие гелиоцентрические орбиты

В рамках будущих проектов по исследованию и освоению Луны, спутники-ретрансляторы для связи между Землей и Луной, особенно обратной стороной и полярными регионами Луны, где планируют построить постоянные базы, вызывают значительный интерес. Резонансные орбиты, сформированные с применением солнечных парусов, имеют регулируемые формы и положения орбит при фиксированных периодах обращения и могут лучше соответствовать требованиям для размещения определенных спутников-ретрансляторов по сравнению с естественными периодическими орбитами. В данной статье разработана методика определения резонансных орбит около точки либрации L2 в системе Земля-Луна на основе круговой ограниченной модели динамики трех тел с использованием метода множественной стрельбы. Кроме того, рассмотрены изменение резонансных орбит под влиянием изменений начального положения Солнца, величины номинального ускорения от светового давления и углов установки солнечного паруса. В результате исследования получены новые типы периодических орбит для размещения спутников-ретрансляторов в системе Земля-Луна, и зависимости изменения резонансных орбит от проектных параметров и параметров управления космических аппаратов с солнечным парусом.

Ключевые слова: резонансная орбита, солнечный парус, точка либрации L2, система Земля-Луна, метод множественной стрельбы, начальное положение Солнца, величина номинального ускорения от светового давления, углы установки солнечного паруса

Статья посвящена разработке комплексной методики оценки отклонений формы изделия и его ресурса в зависимости от остаточных напряжений. Отличительной особенностью методики является возможность для указанной комбинации параметров качества отслеживать влияние каждой технологической операции в отдельности. Также учтено, что остаточные напряжения формируются под воздействием совокупности силового и температурного факторов. Алгоритмы методики позволяют оптимизировать режимы и условия отдельных процессов формообразования с точки зрения качества поверхностного слоя изделий и их ресурса.

Ключевые слова: ункциональные параметры обработки, технологические остаточные напряжения, ресурс детали, качество поверхностного слоя, геометрическая точность, поверхностное пластическое деформирование

При производстве авиационной техники требуется большое количество формообразующей оснастки, в том числе и для изделий остекления, поскольку они имеют сложные формы. Для изготовления металлической оснастки из сплавов алюминия необходима длительная механическая обработка на современных станках. Применение ЧПУ-станков требует значительных капиталовложений, что повышает конечную стоимость потребительского продукта. В современном машиностроении для изготовления формообразующей оснастки начали использовать аддитивные технологии. Применение 3D-печати (FDM) в изготовлении оснастки позволяет сократить затраты на оснастку в 8 раз, а время ее изготовление в 2,5–3 раза.
В статье представлена технология изготовления оснастки для вакуум-формования изделий авиационного остекления, полученной с помощью 3D-печати из AБС-пластика. Выбор АБС-пластика объясняется не только его высокими эксплуатационными свойствами, но сравнительно низкой стоимости, а также высокой технологичностью. Для экономии АБС-пластика была напечатана только рабочая область матрицы, каналы для выкачивания воздуха и выходы под крепления. Печать матрицы осуществляли на 3D-принтере ENDER 3, с высокой плотностью заполнения (до 100%). 
Установлено, что для долговременной работы разработанной оснастки для изготовления формовок из органического стекла необходимы пластики, способные выдерживать более высокие температуры эксплуатации. 

Ключевые слова: оснастка, 3D-печать, АБС-пластик, аддитивные технологии, химическое полирование, вакуум-формование, формовка, изделия авиационного остекления

Рассмотрены теоретико-экспериментальные вопросы повышения производительности лезвийной обработки точением жаропрочных хромоникелевых сталей и сплавов для деталей газотурбинных двигателей (ГТД) и элементов конструкции ЛА путем применения инновационных наноструктурированных многослойных высокоэнтропийных покрытий на металлорежущем инструменте. С учетом правила Юм–Розери и принципов термодинамики неравновесных процессов разработаны методики формирования и получения электроискровым спеканием порошкового материала выскоэнтропийных катодов-мишеней с последующим нанесением инновационных многослойных наноструктурированных износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент для обработки жаропрочных хромоникелевых сплавов V группы обрабатываемости. Проведены серии триботехнических испытаний на трибометрах и при скоростном продольном точении ЭИ-654 и ЭИ-698 ВД с подтверждением эффективности применения высокоэнтропийных покрытий, повышающих производительность обработки в среднем на 20–25 %.

Ключевые слова: детали ГТД, элементы конструкции ЛА, высокоэнтропийные износостойкие покрытия, твердосплавные пластины для точения, жаропрочные сплавы, триботехнические испытания, износостойкость режущего инструмента, температура и составляющие усилия резания

Представлены результаты экспериментальных исследований пористости, морфологии микроструктуры объемных образцов, а также результаты испытаний на растяжение образцов, выращенных методом селективной лазерной плавки из порошка сплава AlSi10Mg. Установлены эффективные технологические параметры процесса выращивания. Предложено компоновочное решение для синтеза объемных образцов для исследования пористости. Разработан программный компонент экспресс-анализа пористости образцов по снимкам, полученным методом рентгеновской компьютерной томографии.  Приведена оценка эффективности предлагаемой методики.

Ключевые слова: аддитивное производство, оптимизация параметров аддитивного производства, исследование характеристик микроструктуры, селективная лазерная плавка металлопорошковых композиций, прочность, микроструктура и пористость аддитивно изготовленных изделий, экспресс-анализ физико-механических свойств