В производстве авиадвигателей наибольшая сложность проявляется в изготовлении деталей газовых турбин. Особенно это касается дисков и лопаток, отвечающих за вращение турбины. Они соединены между собой с помощью елочных пазов – углублениями в форме елочек. Сейчас они обрабатываются методом протягивания специальными блоками из быстрорежущих сталей, которые прорезают диски и формируют по окружности елочный профиль. Однако в современных реалиях возникают трудности с зарубежными поставками заготовок для процесса протягивания. Это влечет за собой простои производства и серьезные финансовые затраты. Ученые Пермского Политеха предлагают более эффективный способ прорезки елочных пазов в дисках газовых турбин. Он позволит почти в два раза сократить время и затраты на изготовление протяжек из дорогостоящих быстрорежущих сталей.

Статья опубликована в сборнике «Современные тенденции развития инструментальных систем и металлообрабатывающих комплексов», 2024. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Газовая турбина обеспечивает основную тягу авиадвигателя и отвечает за движение и полет самолета. Поток воздуха, попадая в двигатель, сжимается с помощью компрессора, нагревается в камере сгорания, вращает лопатки турбины и на огромной скорости выбрасывается из сопла, толкая самолет вперед.

Лопатки – ключевой элемент двигателя, они представляют собой металлические пластины, которые по окружности прикрепляются к дискам турбины. Для надежного закрепления в детали они вставляются в пазы сложного профиля – углубления в виде елочек. И в России, и за рубежом обработка таких пазов выполняется на станках с помощью заготовок многосекционных протяжек соответствующей формы. Они создаются из быстрорежущих сталей, которые эффективно прорезают диски и быстро формируют елочный профиль.

Однако с увеличением в стране объема производства новых отечественных газотурбинных двигателей возникают проблемы с изготовлением сложных высокоточных протяжек. Какой бы прочной не была стальная заготовка, после нескольких процессов протягивания она стачивается, из-за чего приходит в негодность и нуждается в переточке. Это требует большого количества времени и самих заготовок. Но их больше не поставляют из-за рубежа, а поиск новых поставщиков и испытания более прочных сталей для протягивания приводят к серьезным финансовым тратам и простою всего производства.

Ученые Пермского Политеха разработали новую технологию прорезки елочных пазов в дисках газовой турбины, которая обеспечит высокий темп производительности отечественных авиадвигателей и значительно снизит затраты на изготовление необходимых комплектов многосекционных протяжек.

– Мы предлагаем применять совмещенный метод обработки: предварительную вырезку пазов проводить различными производительными методами вырезки, а окончательную обработку – уже методом чистового профильного протягивания. Такой способ позволит почти в два раза сократить время и затраты на изготовление, настройку и переточку большого числа предварительных прорезных протяжек из дорогостоящих сталей, – объясняет доктор технических наук, декан механико-технологического факультета ПНИПУ Михаил Песин.

В качестве методов начальной прорезки пазов политехники сравнивали глубинное шлифование, фрезерование, электроэрозионную и гидроабразивную обработку. Для каждого рассчитали трудоемкость и затраты производства при обработке елочных пазов в диске турбины.

Ученые отмечают, что 80% работы ложится на удаление металла из пазов – вырезку елочки, а на чистовую протяжку остается только 20%. Но именно окончательное протягивание обеспечивает качество и точность вырезки.

Результаты расчетов показали, если изначально для вырезки пазов использовать протяжки, то процесс занимает мало времени, но стоимость их комплекта очень высокая. Применение же вместо этого других методов обработки в два раза снижает затраты, но приводит к серьезному росту трудоемкости.

Из всех только гидроабразивная обработка показала лучший результат – трудоемкость выросла всего в 1,5 раза. Окончательная проверка профиля вырезанного паза таким методом доказала его пригодность, так как углубления в образцах получились ровными и подходящими для последующего чистового елочного протягивания.

Ученые Пермского Политеха планируют внедрять новую технологию в серийное производство газотурбинных двигателей. Исследование подтвердило, что процесс гидроабразивной резки перспективен для предварительной вырезки елочных пазов и может быть совмещен с методом протягивания. Разработка существенно сократит расходы материалов и обеспечит высокий темп производительности отечественных ГТД.

"В последние годы, из-за введенных санкционных ограничений, российские владельцы и эксплуатанты самолетов лишились возможности проводить капитальные ремонты двигателей за границей. Наши клиенты могут заказать капитальный ремонт двигателя своего воздушного судна, который будет выполнен высококвалифицированными специалистами в соответствии с технологическими требованиями, изложенными в оригинальных Руководствах по ремонту двигателей. Все работы проводятся на современном оборудовании", - говорится в сообщении компании.

Процесс капитального ремонта включает несколько этапов: разборку и сборку двигателя на специализированном стенде, очистку деталей и компонентов с использованием ультразвуковой ванны с цифровым управлением и безвоздушной гидроабразивной мойки (аквабластинг). Также проводится дефектация и неразрушающий контроль элементов двигателя специалистами с высоким уровнем квалификации.

Цех по ремонту авиационных поршневых двигателей расположен на базе Центра технического обслуживания "Джет Трансфер" на аэродроме "Новинки" в Серпухове, Московская область, в комплексе "Воздушная гавань".

источник

Специалисты из производственного комплекса "Салют", входящего в ОДК, представили новое программное обеспечение, которое позволяет заменить натурные испытания авиадвигателей математическим моделированием.

Это программное обеспечение, которое уже прошло тестирование и используется разработчиками силовых установок, поможет обнаруживать и корректировать автоколебания на лопатках компрессоров авиационных газотурбинных двигателей еще на стадии проектирования.

Представители "Салюта" отметили, что благодаря этому программному обеспечению в российском авиационном двигателестроении впервые корректировки будут осуществляться только с помощью математического моделирования, вместо нескольких циклов натурных испытаний, как это было ранее.

Это свидетельствует о том, что в ОДК все активнее внедряются передовые цифровые технологии, которые не только сокращают объемы необходимых натурных испытаний, но и ускоряют процесс сертификации авиадвигателей.

Применение таких технологий помогает инженерам в подготовке двигателя PD-8 для импортозамещенной версии Sukhoi Superjet 100 и, возможно, для Ил-112В.

источник

В середине сороковых годов прошлого столетия - летательный аппарат под наименованием - "хеликоптер", он же "вертолёт" начал постепенно набирать популярность и доказывать свои возможности, как в военной, так и в гражданской сфере.
До того, как одновинтовая схема (с одним несущим и хвостовым винтами) была практически повсеместно принята в вертолётостроении (в настоящее время большая часть вертолётов имеет именно такую схему), у некоторых изобретателей по всему миру возникла идея установить импульсные (или реактивные двигатели) на законцовки лопастей несущего винта. Всё это дело было связанно с простотой конструкции, в отличии от других вертолётов различных схем.

В длинный список компаний, опробовавших это решение, входит и швейцарская компания Contraves (эта компания была основана в Эрленбахе в 1936 году), построившая в 1950-х годах одноместный прототип с нестандартной системой управления. Этот вертолёт долгое время оставался малоизвестным и "окутанным завесой тайны". Удалось собрать в этой статье немногочисленные сведения об этом вертолёте.

Начиная с 1955 года, эта компания приступила к разработке одноместного прототипа, под руководством инженера Сленцеля (который позже переехал в США), проектировался он для военных целей, как вертолёт разведки и связи.

Задумывался этот вертолёт, как "быстро складывающийся" и транспортируемый в автомобиле, в частности в военном джипе. По замыслу конструктора, для управления этой моделью не требовалось практически никакого лётного опыта.

Вертолёт (который, по-видимому, так и не получил официального обозначения) имел 6-метровый двухлопастный несущий винт, приводимый в движение двумя импульсными реактивными двигателями, разработанными этой же компанией Contraves. Двигатели имели диаметр около 80 мм и создавали тягу около 15 кг каждый. Ротор вращался со скоростью около 600 об/мин.

Импульсные реактивные двигатели были установлены на отдельных стержнях с профилем крыла, расположенном перпендикулярно лопастям на расстоянии около 1,50 м от втулки несущего винта (смотри фото выше, то есть не на самих лопастях, такого я не видел ни в одной подобной схемы, довольно оригинально и вполне разумное решение, на мой взгляд).

Топливо подавалось к импульсным реактивным двигателям с помощью двойного поршневого насоса, который находился в 30-литровом топливном баке, а сам бак служил опорой для кресла пилота.
С помощью двух рычагов пилот регулировал подачу топлива и, соответственно тем самым увеличивал или уменьшал мощность. Расход топлива оценивался примерно: 60 литров в час.
Металлические лопасти были оснащены гидравлическими амортизаторами, и они соединялись со втулкой несущего винта с помощью шарниров.
Втулка несущего винта устанавливалась сверху металлической конструкции. Также имелся баллон со сжатым воздухом, который использовался для запуска импульсных реактивных двигателей.

Имелась у вертолёта и приборная панель, на которой были установлены некоторые важные элементы управления и приборы: - прибор, измеряющий скорость вращения НВ; - манометр, показывающий давление воздуха в баке; - двойной индикатор расхода топлива, индикатор запаса топлива (топливомер); - клапан, закрывающий подачу топлива, - и электрический выключатель.

Описать каким образом управлялся этот аппарат мне будет сложно, но я постараюсь, надеюсь Вы поймете как это работало....

Вертолёт имел нетрадиционную систему управления, основанную на простом смещении центра тяжести.
(Среди пионеров, выдвинувших эту идею, был авиационный инженер Чарльз Хортон Циммерманн (1908-1996), который в 1930-х годах пришёл к выводу, что обычного балансирования человека достаточно для управления небольшим летательным аппаратом.
Его теории были окончательно подтверждены, когда в начале 1950-х годов была построена летающая платформа Hiller VZ-1 Pawnee. Эта концепция, названная Циммерманом "кинестетическим управлением").
В прототипе Contraves сиденье пилота было установлено над баком и могло перемещаться вперёд и назад. Перемещая свой вес (а значит, и центр тяжести), пилот, пристегнутый страховочным ремнем к трубе перед грудью, мог выбирать, в каком направлении двигаться. Перемещая своё тело влево или вправо, так он получал боковое управление.

Передвигая правой рукой ручку вверх-вниз, пилот управлял углом наклона лопастей (то есть рычаг коллективного или же общего шага). Поворотом ручки пилот управлял подвижным стабилизатором (изготовленного из лёгкого алюминиевого сплава). Несущая труба стабилизатора крепилась к опоре втулки несущего винта.
У вертолёта было небольшое обычное полозковое шасси с колеёй около 100 см.
Вес пустого аппарата составлял около 30 кг, а максимальный взлётный вес оценивался в 140 кг.

Лётные испытания проводились в сельской местности близ городка Делемон. Испытания проводились на привязи, под управлением пилота - испытателя Г. Янотти. Во время одного такого испытательного полёта, летательный аппарат упал и был повреждён, восстановлению не подлежал, пилот при этом не пострадал, отделавшись незначительными ушибами.

Попытки воссоздать проект и оснастить его обычным бензиновым двигателем была отклонена, а впоследствии проект окончательно был свёрнут и забыт.
Это всё, что мне удалось найти об этом причудливом летательном аппарате...

Да ещё в дополнение сама компания Contraves начала свою деятельность в середине 1930-х , и основным её направлением было - разработка и создание зенитного оружия, каким образом она занялась проектированием вертолёта, для меня остаётся загадкой.....

источник: https://dzen.ru/a/ZlV6U00nSm24FWpa?share_to=link