Новая технология упрочнения металлов
Ударно-волновая технология упрочнения поверхности металлических деталей предназначена для упрочнения металлических поверхностей сложной формы, упрочнение которых традиционными методами затруднено.
Данная технология преимущественно будет использоваться в тех случаях, когда целью обработки является обеспечение высокой точности и стабильности геометрии обрабатываемой поверхности.
Методология упрочнения поверхностных слоев металлов с помощью когерентных акустических и ударных волн, получаемых с помощью газоструйного резонатора, заключается в изменении микроструктуры, субструктуры и дислокационной структуры сталей и сплавов.
Основным структурным изменением в стали является измельчение зерна и структурных составляющих, в том числе карбидов.
Область применения — прецизионные детали аэрокосмического назначения и МЭМС.
На текущем этапе работ осуществляется разработка технологического регламента для технологии упрочнения металлов с использованием установки.
Работы выполнены с привлечением гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (FASIE).
Тенденции разработки детонационных двигателей для высокоскоростных воздушно-космических летательных аппаратов и проблема тройных конфигураций ударных волн
В данной статье, Часть II. Исследования встречных ударных волн и тройных ударно-волновых конфигураций, рассматриваются актуальные задачи развития теории интерференции газодинамических разрывов в приложении к задаче совершенствования силовых установок воздушно-космических летательных аппаратов, рассчитанных на большие сверхзвуковые скорости полета. В первой части обзора была изложена история изучения детонации и различные концепции детонационных двигателей, а также воздухозаборников, рассчитанных на гиперзвуковые скорости полета. Во второй части приведен обзор работ по развитию теории интерференции газодинамических разрывов. Приведена классификация газодинамических разрывов, ударно-волновых процессов, ударно-волновых структур, тройных конфигураций ударных волн. Показано, что многие из этих процессов сопровождаются явлением гистерезиса, имеются области неоднозначности, следовательно, при проектировании двигателей и воздухозаборников необходимо уметь создавать оптимальные ударно-волновые структуры и обеспечивать их устойчивость. Большое внимание в последнее время уделяется использованию в воздухозаборниках ударно-волновых структур, с переотражением скачков уплотнения и интерференцией скачков уплотнения противоположных направлений. В настоящем обзоре им уделено основное внимание, приведены ссылки на этапные работы, последние расчетные и экспериментальные результаты. К сожалению, в зарубежных обзорах пропущены многие этапные работы советских и российских исследователей, так как они не были опубликованы на английском языке. В то же время, именно советская школа газовой динамики сформулировала теорию интерференции газодинамических разрывов в современном виде. Одной из целей настоящего обзора является восполнение этого пробела. Обзор может быть рекомендован специалистам, инженерам и научным сотрудникам, работающим в области аэрокосмической техники.
Полный текст статьи можно прочитать здесь.
«ПЛ «Турбомашины» подвела итоги деятельности за 2015 год
В 2015 году компанией «ПЛ «Турбомашины» создана динамическая модель ротора газотурбинного двигателя, разработана программа имитации ГТД, что позволило спроектировать программный комплекс системы управления реального времени положением вала газотурбинного двигателя, отвечающей всем актуальным требованиям, предъявляемым к данным системам.
За прошедший год «ПЛ «Турбомашины» создала основательный фундамент для своего дальнейшего развития. Специалистами компании, совместно и на базе Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург) в октябре 2015г. был проведен круглый стол с молодыми специалистами, на котором обсуждалось направление исследований и разработок, в том числе была затронута тема «более электрического самолета» и создание газотурбинного двигателя для такого воздушного судна.
«В настоящее время к воздушным судам предъявляются новые требования на соответствие современному техническому уровню. Одним из направлений существенного улучшения характеристик самолетов еще два десятилетия назад рассматривалось применение на борту криогенных топлив. Одним из направлений повышения эффективности воздушного транспорта на сегодня является концепция «более электрического самолета», – отметил директор компании Павел Булат. – «Совершенствовать концепцию более электрического самолета целесообразно путем увеличения КПД бортовых электромашин и снижения их веса, чем и занимаются специалисты нашей компании».
Инженерами «Проблемной лаборатории «Турбомашины» ведутся разработки по созданию нового центробежного компрессора с применением гибридных подшипников на газовой смазке, что позволит снизить массу энергоустановки, повысить ее эксплуатационные характеристики и упростить обслуживание. Кроме того, компанией разрабатываются центростремительная турбина МГТУ на 160-400 кВт, ГТУ на 2000 кВт одновальная, с осевым компрессором.
Помимо комплексного проекта по созданию перспективных микротурбин, «Турбомашины» продолжает работу, связанную с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области технических наук: разработка элементов узлов роторов турбомашин, систем управления турбомашин, камер сгорания для них.
Тенденции разработки детонационных двигателей для высокоскоростных воздушно-космических летательных аппаратов и проблема тройных конфигураций ударных волн
В данной статье, Часть I. Исследования детонационных двигателей, рассматриваются актуальные задачи совершенствования силовых установок воздушно-космических летательных аппаратов, рассчитанных на большие сверхзвуковые скорости полета. В первой части обзора изложена история вопроса, этапные научные работы. Рассмотрена классификация детонационных двигателей, отдельное внимание уделено ротационным детонационным двигателям и непрерывно-детонационным двигателям. Подробно рассмотрены основные экспериментальные данные по детонации, имеющие наибольшее значение для проектирования детонационных двигателей. Во второй части приведен обзор работ по развитию теории детонации, математических моделей, численных методов. Изучается проблема интерференции ударных волн с образованием тройных точек, проблема регулярного и нерегулярного отражения ударных волн, неоднозначность и гистерезис в связанных с этим процессах. Продемонстрирована актуальность и значимость рассматриваемой проблемы для разработки новых типов воздухозаборников и реактивных двигателей с детонационным горением топлива.
Полный текст статьи можно прочитать здесь.
Использование элементов криогенной техники и высокотемпературной сверхпроводимости на борту перспективных летательных аппаратов
Наземная генерация, ударно-волновой компрессор
В ряде задач криогенной, авиационной и газотурбинной техники требуется большая степень сжатия газа при умеренных потерях полного давления. Типичная степень повышения давления в центробежном компрессоре составляет от 1,5 до 4. Создание степени повышения давления более 25 требует сложных многоступенчатых осевых компрессоров. Чем выше степень повышения давления, тем больше габариты установки, либо частота вращения ее ротора. Увеличение частоты вращения в традиционных конструкциях приводит к снижению КПД. На данный момент дальнейшему увеличению эффективности систем в целом препятствует низкий коэффициент восстановления полного давления традиционных центробежных компрессоров при необходимых высоких частотах вращения, т.к. образуются локальные сверхзвуковые течения на периферии лопаточного венца, усиливаются утечки через зазоры между статором и ротором. Попытки повышения эффективности приводят к удорожанию установки и снижению ее ресурса. Вследствие чего традиционные пути повышения КПД полностью исчерпаны.
Ударно-волновой компрессор как решение проблемы
Традиционные подходы повышения термодинамического КПД газотурбинных двигателей требуют все большего увеличения давления и температуры сжигания топлива в камерах сгорания, что ведет либо к увеличению габаритов компрессоров, либо к увеличению частоты вращения ротора. В ряде зарубежных модульных энергетических мини-турбин частота вращения доведена до 90.000 об/мин, что позволило получить КПД около 42%.
В современных газотурбинных и комбинированных двигателях сжатие воздуха, подводимого в камеру сгорания, осуществляется в компрессоре (радиальном или осевом), который имеет большие габариты и требует обслуживания. Дальнейшему увеличению термодинамической эффективности двигателей препятствует низкий коэффициент восстановления полного давления традиционных компрессоров при больших частотах вращения.
В качестве альтернативы традиционным решениям, применяемым в турбомашинах, предлагается использовать вместо нескольких осевых или центробежных ступеней компрессора принципиально новое устройство — волновой компрессор, сжатие в котором происходит в оптимальной системе бегущих ударных волн. При раскрутке ротора до частот вращения, обеспечивающих окружные скорости, большие скорости звука, возникает система скачков уплотнения, в которой происходит сжатие газа. Такая конструкция компрессора с ударно-волновой системой сжатия воздуха обеспечивает коэффициент восстановления полного давления, сопоставимый с таковым у осевого компрессора с 8-9 ступенями. В конструкции используются теоретически найденные оптимальные конфигурации ударных волн, обеспечивающие КПД сжатия лучше, чем у традиционных лопаточных машин.