В ЦИАМ работают над созданием «сухого» авиационного двигателя
ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова", 26 августа 2019 года
В ЦИАМ завершились испытания ротора-демонстратора «сухого» малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД). Цель испытаний – оценка работоспособности газовых подшипников в системе ротора-демонстратора.
Работа является продолжением комплекса расчетно-экспериментальных исследований, проводимых в ЦИАМ в обеспечение создания двигателей будущего – перспективных МГТД с газовыми опорами.
Особенность конструкции этого двигателя – в применении газодинамических лепестковых подшипников, для которых используется не масло, а воздух. Это позволит в перспективе полностью отказаться от маслосистемы и создать «сухой» двигатель, в котором заинтересованы эксплуатанты из-за снижения стоимости двигателя и сокращения расходов на его содержание.
Кроме того, благодаря газовым подшипникам в отдельных случаях двигатель имеет облегченную упрощенную конструкцию и высокую частоту вращения ротора турбокомпрессора – 100-200 тысяч об/ мин. Традиционные шариковые и роликовые подшипники не рассчитаны на такие высокие обороты.
– В работе есть и свои особенности, – рассказывает ее руководитель Валентин Гаврилов. – Например, технология изготовления элементов газовых подшипников. Обеспечение их работоспособности при высоких температурах в условиях «сухого» трения – нетривиальная задача.
Испытаниям демонстрационной системы газового подвеса ротора предшествовал большой объем исследований по определению оптимальной конфигурации радиальных и осевых газовых подшипников, выбору их параметров, материалов элементов, включая выдерживающие «сухое» трение высокотемпературные износостойкие покрытия.
В ходе исследований была решена задача осевой неуравновешенности ротора турбомашины. Чтобы он не смещался, предложено установить в «горячей» зоне двигателя осевой газовый подшипник с лепестками из жаропрочных сплавов, обеспечивающий стабильную безрезонансную работу ротора.
Для противостояния колебаниям вала решено применить разрезные лепестки радиальных подшипников – демпферы, – позволяющие работать при перекосе.
При определении динамических свойств роторной системы в ходе испытаний применялись высокоточные датчики, фиксировавшие перемещения ротора в радиальном и осевом направлениях.
Проведенное экспериментальное исследование роторного узла с радиальными и осевым подшипниками подтвердило работоспособность выбранной конструкции.
– Разработка перспективна и для малой энергетики, – считает Валентин Гаврилов.
В дальнейшем конструкция ротора будет испытана в составе натурного демонстратора на базе серийного малоразмерного вспомогательного газотурбинного двигателя.
Работа является продолжением комплекса расчетно-экспериментальных исследований, проводимых в ЦИАМ в обеспечение создания двигателей будущего – перспективных МГТД с газовыми опорами.
Особенность конструкции этого двигателя – в применении газодинамических лепестковых подшипников, для которых используется не масло, а воздух. Это позволит в перспективе полностью отказаться от маслосистемы и создать «сухой» двигатель, в котором заинтересованы эксплуатанты из-за снижения стоимости двигателя и сокращения расходов на его содержание.
Кроме того, благодаря газовым подшипникам в отдельных случаях двигатель имеет облегченную упрощенную конструкцию и высокую частоту вращения ротора турбокомпрессора – 100-200 тысяч об/ мин. Традиционные шариковые и роликовые подшипники не рассчитаны на такие высокие обороты.
– В работе есть и свои особенности, – рассказывает ее руководитель Валентин Гаврилов. – Например, технология изготовления элементов газовых подшипников. Обеспечение их работоспособности при высоких температурах в условиях «сухого» трения – нетривиальная задача.
Испытаниям демонстрационной системы газового подвеса ротора предшествовал большой объем исследований по определению оптимальной конфигурации радиальных и осевых газовых подшипников, выбору их параметров, материалов элементов, включая выдерживающие «сухое» трение высокотемпературные износостойкие покрытия.
В ходе исследований была решена задача осевой неуравновешенности ротора турбомашины. Чтобы он не смещался, предложено установить в «горячей» зоне двигателя осевой газовый подшипник с лепестками из жаропрочных сплавов, обеспечивающий стабильную безрезонансную работу ротора.
Для противостояния колебаниям вала решено применить разрезные лепестки радиальных подшипников – демпферы, – позволяющие работать при перекосе.
При определении динамических свойств роторной системы в ходе испытаний применялись высокоточные датчики, фиксировавшие перемещения ротора в радиальном и осевом направлениях.
Проведенное экспериментальное исследование роторного узла с радиальными и осевым подшипниками подтвердило работоспособность выбранной конструкции.
– Разработка перспективна и для малой энергетики, – считает Валентин Гаврилов.
В дальнейшем конструкция ротора будет испытана в составе натурного демонстратора на базе серийного малоразмерного вспомогательного газотурбинного двигателя.
ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» – единственная в стране научно-исследовательская организация, осуществляющая комплексные научные исследования и научное сопровождение разработок в области авиадвигателестроения – от фундаментальных исследований физических процессов до совместной работы с ОКБ по созданию, доводке и сертификации новых двигателей, в том числе наземных газотурбинных установок. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии института и проходили доводку на его стендах.
Национальный исследовательский центр «Институт им. Н.Е. Жуковского» (далее – Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года №326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 г. № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.
Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.
В состав центра входят следующие федеральные государственные унитарные предприятия:
- Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (г. Жуковский, Московская область);
- Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (г. Москва);
- Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (г. Москва);
- Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина (г. Новосибирск);
- Государственный казенный научно-испытательный полигон авиационных систем (пос. Белозерский, Московская область).
Национальный исследовательский центр «Институт им. Н.Е. Жуковского» (далее – Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года №326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 г. № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.
Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.
В состав центра входят следующие федеральные государственные унитарные предприятия:
- Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (г. Жуковский, Московская область);
- Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (г. Москва);
- Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (г. Москва);
- Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина (г. Новосибирск);
- Государственный казенный научно-испытательный полигон авиационных систем (пос. Белозерский, Московская область).
АО "Авиакомпания Смартавиа"
Центр стратегических разработок в гражданской авиации (ЦСР ГА)
ООО "Авиакомпания "Победа"
Холдинг "Вертолеты России"
Холдинг "Вертолеты России"
Международный аэропорт Красноярск
АО "Газпромнефть-Аэро"
АО "Авиакомпания "Сибирь"
АО АК "РусЛайн"
АО "Международный аэропорт Шереметьево"
АО "ОДК"
Центр стратегических разработок в гражданской авиации (ЦСР ГА)
Международный аэропорт Красноярск
ОАО АК "Уральские авиалинии"
АО "ГТЛК"
АО УК "Аэропорты Регионов"
МГТУ ГА
АО УК "Аэропорты Регионов"
Госкорпорация Ростех
АО "Ред Вингс"
|
|
|
||
|
|