Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Специалисты ЦИАМ рассказали о том, чего удалось достигнуть и каковы планы на ближайшую перспективу. В мероприятии приняли участие представители 18 отраслевых предприятий, отделения Российской академии наук.
Итоги работы отделения «Динамика, прочность, надежность авиационных двигателей» представил его руководитель Юрий Ножницкий. Он отметил большой вклад коллектива в обеспечение безопасной и эффективной эксплуатации серийной авиационной техники, в разработку новых технологий, методов обеспечения и подтверждения прочностной надежности, что имеет большое значение для развития отечественного авиадвигателестроения.
Отделение сыграло важную роль в сертификации двигателя ПД-14 – главном отраслевом событии минувшего года. В частности, благодаря работам специалистов ЦИАМ ПД-14 стал первым отечественным двигателем с разработанным, внедренным и успешно сертифицированным устройством снижения нагрузок при обрыве лопатки вентилятора.
Большой объем работы был проделан отделением по исследованиям конструкционной прочности материалов: разрабатываются технологии снижения критичности дефектов, обеспечения и подтверждения требуемого циклического ресурса критических по последствиям разрушения деталей двигателей.
Существенных успехов удалось достичь и в развитии мультидисциплинарной оптимизации по ряду направлений — оптимизации деталей роторов турбомашин и силовых схем двигателей. В минувшем году отделение разработало новые методы проектирования, в частности, методику оценки несущей способности роторов.
Выполнен большой объем работ по углепластиковым лопаткам вентилятора. В настоящее время прочнисты ЦИАМ занимаются отработкой методов испытаний изделий из углепластика, оптимизацией технологий для последующей сертификации.
Важные работы были проведены по обеспечению вибрационной прочности двигателей. Сотрудники ЦИАМ разработали методику бесконтактной диагностики таких колебаний, работы защищены 7 патентами и широко применяются в промышленности. Планируется провести экспериментальную проверку методики расчета вибронапряжений при вынужденных колебаниях.
В отделении также активно занимаются разработкой методов виртуальных испытаний.
Юрий Ножницкий отдельно остановился на вопросах развития в отделении работ по аддитивным технологиям. Идут работы по созданию биметаллического блиска с охлаждаемыми лопатками, полых дисков, блисков с «наращением» лопаток и т.д. Кроме того, методами аддитивных технологий изготавливают керамическую оснастку для литья лопаток турбин со сложными схемами охлаждения.
В отделении проводится много экспериментальных исследований. В прошлом году отделение заняло первое место в конкурсе на лучшую работу Института за испытание двигателя на разгонном стенде на птицестойкость, впоследствии планируется издание монографии на эту тему.
Главным же успехом минувшего года для отделения, по мнению докладчика, является существенное обновление экспериментальной базы прочностных исследований.
Далее подвел итоги года инжиниринговый центр «Авиационные приводы», лидер в диагностике вертолетов и основной разработчик зубчатых передач для винтокрылой техники. В течение года специалистами центра велась работа по двум основным опытно-конструкторским работам, цель обеих — разработка бортовых систем диагностики вертолетов, включая создание нового типа датчиков вибраций.
Также в течение года инжиниринговый центр ЦИАМ участвовал более чем в 60 испытаниях, в том числе летных, занимался оснащением вертолетов собственной аппаратурой и выдавал заключения о работоспособности его основных систем, большой объем работы центра был посвящен вопросам тензометрии.
Большая работа велась и по различным НИР, которые охватили все направления деятельности центра.
Логичным продолжением диалога о диагностике и надежности стал подробный доклад отдела «Надежность, летная годность, диагностика, технико-экономический анализ».
В 2018 году ЦИАМ продолжил работу по межведомственной оценке безотказности двигателей для гражданской авиации. Специалисты ЦИАМ разработали нормативные документы по оценке безотказности двигателей, согласно которым ведется рассмотрение причин возникающих дефектов, принимается комплекс мер по устранению неисправностей и проводится контроль эффективности этих мероприятий.
Кроме того, специалисты отдела в 2018 году успешно провели цикл экспериментальных исследований по анализу и подтверждению чистоты воздуха, отбираемого от компрессора двигателя. Подобные испытания с имитацией дефекта масляной системы проводились для двигателя ПД-14. Работа проводилась при методическом руководстве ЦИАМ, что позволило своевременно завершить сертификацию ПД-14.
Также в рамках сертификации ПД-14 отдел занимался подтверждением пожарной безопасности двигателя.
Впервые в отечественной практике осуществлен полный комплекс исследований: выбор компонентов для испытаний, разработка программ испытаний, доработка стенда, сами испытания, оформление протоколов испытаний, согласование сертификационных отчетов. Проведено более 50 испытаний со сложным многофакторным воспроизведением эксплуатационных условий.
В части вопросов диагностики в минувшем году отдел разработал программный модуль принятия решений по управлению жизненным циклом двигателя на основе комплексного анализа диагностической информации, экономической эффективности и рисков. Программа получила свидетельство о регистрации.
Отдельная часть работ была посвящена технико-экономическим исследованиям с учетом рисков, а также разработке методических оценок анализа экономической эффективности жизненного цикла. Отдел также участвовал в работах по аттестации испытательных стендов.
Доклад об итогах работы в 2018 году представил отдел «Измерительная техника и метрология» ЦИАМ.
Подразделение осуществляет свою деятельность по нескольким взаимоувязанным направлениям, таким, как: разработка новых и совершенствование существующих методов и средств измерений, разработка метрологического обеспечения экспериментальных исследований и испытаний, документов в области законодательной и прикладной метрологии, аттестация испытательного оборудования.
В 2018 году специалистами отдела в рамках тематических работ проведено, к примеру, усовершенствование градуировочного комплекса для средств измерения динамических деформаций, разработана методология беспроводных измерений параметров быстропеременных деформаций вращающихся объектов на основе датчиков на поверхностно-акустических волнах, проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях томографической системы измерения температуры газа и др.
Метрологической службой ЦИАМ, головным подразделением которой является отдел, в 2018 году выполнен большой объем метрологических работ — проведены поверки (калибровки) 743 средств измерений Института и около 1000 средств измерений сторонних организаций, разработаны и аттестованы 13 методик измерений, утвержден тип трех стендовых многоканальных измерительных систем, проведена аэродинамическая аттестация 10 испытательных стендов, аттестовано 19 единиц испытательного оборудования.
Проведена большая работа для успешного прохождения очередных аудитов метрологической службы комиссиями Росаккредитации по двум направлениям деятельности и комиссией аккредитующего органа по аттестации испытательного оборудования.
В 2018 году специалисты отделения «Газовая динамика и теплофизика» выполнили большой объем работы по моделированию, вычислению характеристик и выдаче рекомендаций по совершенствованию узлов силовых установок. Отдельный блок работ они посвятили перспективным воздухозаборникам. По этому направлению удалось достичь немалых успехов — появилось облик компактного входного устройства с высокими характеристиками.
Входное устройство удовлетворяет всем требованиям для работы с двигателем изменяемого цикла: проведены расчеты и экспериментальные исследования. Работы в этом направлении будут продолжены.
Отделение также занималось сертификацией двигателя ПД-14: специалисты исследовали и анализировали течения газов в выходном устройстве при двигательных испытаниях, проводили ряд вычислительных экспериментов с помощью программных комплексов ЦИАМ. Так, сотрудники отделения дали оценку работе силовой установки в составе летательного аппарата.
Аттестация двигателей также стала одним из приоритетных направлений деятельности отделения. Ведется работа по моделированию различных метрологических устройств для аттестации стенда измерений расхода газогенератора двигателя ПД-14 и, кроме того, при участии специалистов ЦИАМ получены калибровочные коэффициенты для многоточечных приемников давления.
Часть работ выполнена в рамках создания гибридной силовой установки, большой объем исследований и разработок был направлен на создание перспективных камер сгорания, а также шумоглушащих устройств для воздушных судов.
Подробный доклад о разработках ЦИАМ в области кинетики горения и физико-химических процессов в двигателях представило отделение «Неравновесные физико-химические процессы в газовых потоках и в элементах двигателей».
В 2018 году завершен цикл работ (с привлечением сотрудников других подразделений Института) по совершенствованию авторского компьютерного кода, предназначенного для моделирования процессов в камерах сгорания высокоскоростных ВРД при сжигании различных топлив. Наряду с кодом создана обширная база данных, которая включает в себя кинетические модели горения различных видов углеводородных топлив, коэффициенты переноса, экспериментальные и расчетные данные для реакционных механизмов.
В отделении активно проводится работа по изучению кинетики горения высокоэнергетичных, в частности, борсодержащих топлив, а также проблем, связанных с их использованием. Разрабатывается матмодель для описания динамики неравновесной конденсации оксида бора. Продолжались исследования по горению алюминизированных топлив. Полученные результаты имитационного моделирования находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными. Выполнено комплексное численное исследование воспламенения и горения различных углеводородных топлив с добавками наночастиц алюминия в канале при сверхзвуковой скорости воздушного потока на входе. Изучалась также возможность применения малых атомарных металл-содержащих кластеров как составной части топливных композиций для повышения энергоэффективности процесса горения. Эти исследования проводились с использованием разработанной в отделении методологии для поиска устойчивых структур молекул на основе методов квантовой химии, Монте-Карло, генетических алгоритмов. Кстати, тематике работы отделения был посвящен прошедший летом в Сочи конференция 8-ой Международный симпозиум «Неравновесные процессы, плазма, горение и атмосферные явления» памяти сотрудника ЦИАМ, д. ф-м н. Александра Михайловича Старика.
Завершающим на отчетном научно-техническом совете стал доклад отдела «Камеры сгорания». В 2018 году специалисты ЦИАМ провели комплекс работ по двум перспективным камерам сгорания для гражданских воздушных судов и проанализировали текущие и планируемые нормы по выбросу вредных веществ. Именно они и будут определять облик перспективной гражданской авиации.
В рамках одной из НИР отдел разработал фронтовой модуль для камер сгорания двух размерностей.
Испытания прошли в ЦИАМ, в 2019-м году запланированы эксперименты при реальных условиях эксплуатации двигателей.
По другой НИР отдел разрабатывает перспективную камеру сгорания с многоточными фронтовыми устройствами, в настоящий момент активно ведется разработка нескольких кольцевых камер сгорания с разным числом форсуночных модулей для двигателей следующего поколения.
Отдел также занимается модернизацией испытательных стендов. В минувшем году выполнены подготовительные работы по созданию нового испытательного стенда, на котором будут тестироваться реальные элементы, фронтовые устройства и форсунки существующих серийных или опытных двигателей.
Большой объем работы был посвящен «неметаллическим» малоразмерным ГТД: для них создана и изготовлена на производстве ЦИАМ камера сгорания, планируются ее испытания.
Специалисты отдела также принимали участие в сертификации двигателя ПД-14 в части камер сгорания и их соответствия международным экологическим требованиям.
За год был проведен большой объем испытаний, выпущены более 20 технических отчетов и более 30 научных статей, запатентованы 3 изобретения.
Мероприятие вызвало живой отклик и интерес у представителей отрасли, диалог будет продолжен.