Молодые ученые ЦИАМ решают интересные задачи прочности

Проблема смены поколений многие годы остается одной из острейших во всей авиационной отрасли. Однако можно найти решения этой проблемы. Один из примеров успешной кадровой политики ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» – карьера начальника сектора отделения «Динамика и прочность авиационных двигателей» Николая Николаевича Серебрякова – первого за многие годы представителя молодого поколения, который защитил в институте кандидатскую диссертацию и занял руководящую должность.

Когда Вы начали работать в ЦИАМ?

В ЦИАМ я пришел в 2005 году еще студентом МЭИ, где учился на энергомашиностроительном факультете, на кафедре «Динамика и прочность машин». Изначально в этом выборе сыграло роль то обстоятельство, что ЦИАМ находится буквально через дорогу от МЭИ. Готовил здесь работу на бакалавра, затем диплом под руководством Валентины Оттовны Бауэр. Наставники у меня были хорошие, но, главное, меня захватила эта работа, я увидел, что это – интересное, важное для страны дело, которым можно гордиться, и с которым я решил связать свою жизнь.

После длительного перерыва Вы стали первым представителем нового поколения из тех, кто защитил в ЦИАМ кандидатскую диссертацию. Почему именно Вы?

Был значительный перерыв между поколениями. Молодежь приходила и уходила. Потом появились условия, при которых выпускник технического вуза мог посвятить себя работе по специальности. Так произошло и со мной, я остался в ЦИАМ, поэтому все успел, в том числе и защитить кандидатскую диссертацию по теме «Разработка методов повышения эффективности демпфирования колебаний лопаток вентиляторов, компрессоров и турбин авиационных ГТД». Все условия для профессионального развития в институте есть. В целом же, защита диссертации – это всегда в первую очередь заслуга руководителя. У меня был блестящий руководитель, доктор технических наук, профессор Борис Федорович Шорр. Вообще, львиная доля моих знаний получена благодаря ему.

Расскажите подробнее о Вашей диссертации. В чем актуальность этой темы?

Усталостные поломки лопаток рабочих колес – достаточно распространенная и неприятная проблема, встречающаяся в процессе эксплуатации ГТД. Естественно, актуальность проблемы и определила выбор темы диссертационного исследования. Речь идет о двух типах демпфирования: демпфирования конструкционного, т.е. обусловленного силами трения, и демпфирования в материале. Конструкционное демпфирование лопаток – не новое направление исследований: демпфирующие вставки турбинных лопаток используются на реальных изделиях уже давно. Поэтому основное направление исследований было сосредоточено на развитии методов расчета эффективности демпфирования колебаний с использованием вставок, а также на организацию демпфирования в таких конструкциях, как полая лопатка вентилятора.

Второе направление – исследование демпфирования в материале. Оно имеет большое значение, поскольку в таких конструкциях, как блиск, конструкционное демпфирование отсутствует, а на нерасчетных режимах и при высокочастотных колебаниях аэродинамическое демпфирование несущественно, поэтому повышение демпфирующей способности рабочего колеса, например, с использованием специальных демпфирующих покрытий представляется потенциально эффективным, что было продемонстрировано испытаниями образцов с покрытиями и лопаток с покрытиями.

У Вас есть патент на изобретение демпфирующего устройства для лопатки вентилятора…

Я соавтор нескольких изобретений. Одно из них – демпфирующее устройство лопатки вентилятора. Это упруго-инерционное или чисто инерционное устройство, которое за счет сил трения демпфирует колебания.

В 2013 году Вы вступили в должность начальника сектора, став одним из первых руководителей среди представителей молодого поколения. Как это назначение состоялось? Оно было неожиданным для Вас?

Назначение состоялось как обычно – по итогам конкурса института на должность начальника сектора. Неожиданностью для меня это не стало, поскольку сектор долгое время работал без начальника, каких-то необычных обстоятельств при этом назначении не было.

Чем занимается Ваш сектор?

У нас очень много направлений работы, связанных с нелинейной динамикой: задачи высокоскоростного соударения, обрыв лопатки, столкновения лопатки с посторонними предметами, с птицами, льдом и градом. Есть задачи, связанные с вынужденными колебаниями лопаток в потоке воздуха, демпфированием колебаний, и еще одно важнейшее направление – силовые схемы авиационных двигателей. Везде есть свои сложности, скажем так – интересные сложности, которые надо решать. Работа радует разнообразием. Мы активно взаимодействуем с другими подразделениями института, с промышленностью, участвуем в подготовке испытаний авиатехники в части их обеспечения расчетами.

Расскажите подробнее о перспективных работах Вашего сектора, к примеру, о создании научно-технического задела для перспективных двигателей.

Ситуация сейчас достаточно изменчива, поэтому могу рассказать только о «твердых» работах на ближайшее будущее. В 2017 году в рамках НИР «Здоровье» запланированы работы по верификации математических моделей повреждений материала на основе экспериментальных исследований по соударению мелких и средних птиц с пластинами-мишенями, разработка проекта методики расчёта последствий попадания птиц на вход в двигатель и, как естественное развитие темы диссертационного исследования, разработка метода 3D-расчета механического демпфирования в замковых соединениях лопаток и дисков, а также разработка усовершенствованного метода проектирования демпферов для повышения вибрационной прочности лопаток турбин.

Что Вам нравится в работе, а что – нет?

Несомненным плюсом работы является многообразие научных и технических задач, новые вызовы. Отрицательный момент – вал бумажной работы, связанной с оформлением договорных проектов.

Есть ли в институте условия для профессионального роста молодых специалистов? Вы продолжаете учиться?

Безусловно, условия для роста молодых специалистов есть. Недавно сотрудники нашего отдела и я в том числе проходили обучение в представительстве компании CADFEM.

В качестве руководителя чувствуете себя уверенно? Или этому нужно учиться?

По моему мнению, на должности руководителя (независимо от профессионального развития) надо учиться доверять коллективу и принимать ответственность за свои решения. Административные навыки приобретаются достаточно быстро.

Есть ли взаимопонимание со старшим поколением?

Проблемы взаимодействия молодежи и старшего поколения в ЦИАМ я не вижу. В секторе работает 11 человек. Соотношение молодежи и ветеранов института – примерно половина на половину. Есть научный костяк, старшие коллеги всегда помогут, всегда подставят плечо, если мы почувствуем себя неуверенно.

Летом 2016 года Вы получили благодарность от управляющего директора – генерального конструктора АО «Авиадвигатель» А.А. Иноземцева.

Мы решили непростую задачу расчета динамики установки для обеспечения испытаний. В таких случаях нельзя сказать, что заслуга принадлежит кому-то одному, над этой проблемой трудилось большое количество людей. Наша работа – это всегда командная работа. А задача была действительно интересная: можно ли обеспечить приемлемый уровень вибрации установки, чтобы провести испытания вентилятора двигателя ПД-14 на обрыв лопатки. Наш сектор провел соответствующие расчеты по определению амплитуд вибрации, которые подтвердили возможность безопасного проведения испытаний. Но и это еще не все: вопрос с вибрациями связан с качеством проведения испытаний. Ведь при этом проводится видеосъемка, и если лопатка касается прирабатываемого слоя, то она выбивает из него множество мелких частиц, из-за которых на видеозаписи ничего не видно. Поэтому мы проводили расчеты не только ради безопасности, но и для подтверждения качества обработки результатов. Испытания завершились успешно. Скоростная видеосъемка процесса обрыва лопатки внутри корпуса была проведена впервые в нашей стране.

С еще одной интересной сложностью Вы недавно столкнулись в Индии, где Вам пришлось убеждать зарубежных коллег в правильности методик ЦИАМ.

Специалисты сектора, который я возглавляю, провели по заказу наших индийских партнеров расчет на собственные частоты колебаний лопаток рабочих колес компрессора низкого давления. Однако у коллег был свой способ решения задачи, и они получили результат, который значительно отличался от нашего. На каком этапе расчета или создания расчетной модели эта ошибка появлялась, мы не выясняли, такой задачи перед нами не стояло. Мы показали, что, решая по нашей методике задачу на тех же самых моделях, которые они нам предоставили, мы получаем правильный результат, и в итоге индийские коллеги признали нашу правоту. С иностранными заказчиками работать непросто. Нужно быть дипломатом и при этом не сдавать позиции. Впрочем, это же относится и к работе с отечественными заказчиками.  

Работать прочнистом интересно?

Да, безусловно. Я считаю, что это одна из самых интересных профессий. Ведь с детства интересно, как что-то работает и как ломается.