Разработан цифровой двойник установки для испытаний центробежного компрессора малоразмерного газотурбинного двигателя для определения изменения величины зазоров в газодинамическом тракте компрессора по расчетному полетному циклу. Номинальные монтажные зазоры определены по результатам аэродинамического проектирования компрессора. Кинетика зазоров по расчетному полетному циклу исследована с помощью разработанной математической модели установки, включающей в себя теплогидравлическую и термомеханическую модели. С использованием теплогидравлической модели выполнен сопряженный расчет воздушной системы и температурного состояния испытательной установки. Термомеханическая модель применена для определения деформаций и взаимных перемещений деталей ротора и статора испытательной установки под действием осесимметричных и неосесимметричных нагрузок, включая нестационарное температурное состояние. Выполнен анализ кинетики зазоров, и разработаны рекомендации для обеспечения требуемой кинетики зазоров в компрессоре на всех режимах полетного цикла.

Ключевые слова: цифровой двойник, теплогидравлическая модель, термомеханическая модель, кинетика зазоров в газотурбинном двигателе, центробежный компрессор

Целью работы являлась оптимизация конфигурации надроторного устройства (НРУ) для одновременного повышения КПД, газодинамической устойчивости вентилятора и использования НРУ в качестве глушителя шума реактивного типа. Спроектированы и экспериментально исследованы три варианта НРУ щелевого типа применительно к модели однорядного вентилятора С179-2 для двухконтурного двигателя. В аэродинамических и акустических испытаниях исследовано влияние количества рядов НРУ, геометрии щелей, их взаимного расположения и высоты кольцевой полости НРУ на основные характеристики модели вентилятора С179-2. Все исследованные НРУ существенно (на 8…16%) повышают запас газодинамической устойчивости вентилятора на средних и высоких режимах, определяемых приведенной частотой вращения (75…100%), повышение КПД составило 1…2%. Анализ узкополосных спектров шума и диаграмм направленности показал, что применение НРУ данного типа существенно улучшает акустические характеристики вентилятора. Суммарно по трем сертификационным режимам снижение звуковой мощности модели вентилятора С179-2 составило 3 дБ.

Ключевые слова: надроторное устройство, акустические характеристики, снижение уровня шума, аэродинамические характеристики, коэффициент полезного действия, газодинамическая устойчивость, перспективный вентилятор, вентилятор двухконтурного двигателя, турбореактивный двухконтурный двигатель

В работе представлены результаты прямого численного моделирования (3D) турбулентного горения предварительно перемешанной метановоздушной смеси в модельных условиях при умеренных значениях числа Рейнольдса, Ret ~ 150, и числе Карловица Ka ~ 5, проведено сравнение полученных результатов по значениям турбулентной скорости пламени с одномерными расчетами по представленной в работе математической модели, а также с результатами известных эмпирических формул-обобщений и отдельных экспериментов. Рассматриваемые в работе условия соответствуют режимам горения с локализацией основных реакций окисления в тонкой области и близки к реализуемым в модельных камерах сгорания, работающих на предварительно перемешанной смеси. Для описания химических превращений в работе использовался известный расширенный кинетический механизм окисления метана, содержащий 19 компонентов и 83 реакции. На основе результатов прямого численного моделирования выявлена и проанализирована структура фронта пламени, его толщина, форма и локальная кривизна.

Ключевые слова: прямое численное моделирование, турбулентное горение, турбулентная скорость пламени, метановоздушная смесь

Предложен вариант модели Уокера для построения кривой малоцикловой усталости с асимметрией жесткого нагружения. Модель представляет собой функцию, зависящую от размаха деформаций цикла и коэффициента асимметрии по деформациям, контролируемых при испытании стандартных цилиндрических образцов на малоцикловую усталость. Выполнена оценка качества модели на основе обработки результатов испытаний образцов из титанового сплава Ti-6Al-4V ELI и никелевого сплава ЭИ698-ВД при жестком нагружении. Предложенная модель сопоставлена с моделью Уокера, учитывающей асимметрию мягкого нагружения.

Ключевые слова: кривая малоцикловой усталости, модель Уокера, асимметрия жесткого нагружения

Рассмотрены уровни и диапазоны эмиссионных характеристик малоэмиссионных камер сгорания (МЭКС) газотурбинных установок (ГТУ), реализующих технологию сжигания бедных, предварительно перемешанных топливовоздушных смесей. Проведен анализ конструктивных характеристик МЭКС и применяемых ведущими фирмами мира систем регулирования и поддержания заданных эмиссионных характеристик во всем диапазоне условий работы ГТУ. Представлены результаты расчетных исследований влияния различных методов регулирования на характеристики ГТУ с МЭКС. Даны рекомендации применения методов регулирования в зависимости от схем организации низкоэмиссионного процесса в ГТУ.

Ключевые слова: газотурбинная установка, малоэмиссионная камера сгорания, однозонная камера сгорания, система регулирования, методы регулирования, эмиссионные характеристики, эмиссия оксидов
азота, эмиссия оксида углерода, коэффициент полезного действия

Рассмотрено текущее состояние фронтовой авиации и основные направления работ в США и Европе
по созданию авиационных комплексов шестого поколения и двигателей для их силовых установок.
Показано, что авиационные комплексы шестого поколения, с большой вероятностью, будут включать пилотируемые и беспилотные летательные аппараты различного назначения, объединенные в сетевую боевую группу (платформу), состав которой может меняться в зависимости от поставленной задачи. Эта группа будет способна, используя защищенное информационное пространство, осуществлять взаимодействие с другими воздушными, морскими и наземными платформами военного назначения. Координация действий и управление отдельными летательными аппаратами, входящими в состав сетевой боевой группы, будут осуществляться с командного пункта – пилотируемого или беспилотного истребителя шестого поколения, обладающего очень низким уровнем заметности и возможностью применения новых видов оружия, включая гиперзвуковое. В силовой установке перспективного истребителя будет применяться адаптивный двигатель, обеспечивающий ему оптимальные характеристики в различных условиях полета.

Ключевые слова: авиационный комплекс, авиационный двигатель, истребитель шестого поколения,
фронтовая авиация, критические технологии, силовая установка, беспилотный летательный аппарат

Рассмотрена методика сравнительных испытаний двигателя-эталона на открытом аттестованном стенде и в закрытом боксе испытательного стенда для определения аэродинамической силы в боксе как поправки к силе от тяги турбореактивного двухконтурного двигателя с большой степенью двухконтурности.

Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, большая степень двухконтурности, стендовые испытания, испытательный стенд, открытый стенд, закрытый стенд, испытательный бокс, сравнительные испытания, методика испытаний, аэродинамическая аттестация, аттестация испытательного
бокса, двигатель-эталон, сила тяги двигателя, поправка на внешнюю аэродинамическую силу, погрешность