Что такое биротативный двигатель

Что такое биротативный двигатель

ВКЛАД ЦИАМ В ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ
АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

Владимир Алексеевич Скибин, генеральный директор

ФГУП ЦИАМ им. П.И. Баранова, д.т.н.

Главная задача ЦИАМ им. П.И. Баранова — обеспечение технологической готовности отрасли к созданию конкурентоспособных двигателей путём опережающей экспериментальной отработки ключевых технологий узлов, систем, базовых газогенераторов. По разработанным в институте математическим моделям спроектированы узлы этих двигателей: широкохордный вентилятор, высоконагруженный шестиступенчатый КВД, высокоперепадная одноступенчатая турбина ВД и др. В институте спроектирован и испытан биротативный высокоэффективный вентилятор, разработана прорывная технология интенсификации процессов горения органических и неорганических топлив, проводятся экспериментальные исследования высокоскоростных прямоточных двигателей, гиперзвукового летательного аппарата. Ученые института работают и над другими перспективными проектами.

Динамика развития авиадвигателестроения — одной из наиболее наукоёмких и высокотехнологичных отраслей промышленности — определяется комплексом разработанных и экспериментально проверенных прорывных технологий и новых технических решений в области аэро- и термодинамики, материаловедения, технологии, прочности, электроники, информатики. Внедрение инноваций требуется для обеспечения конкурентоспособности продукции в условиях непрерывно ужесточающихся мировых стандартов и расширения номенклатуры требований к авиационным двигателям по экономичности, весогабаритным характеристикам, ресурсу и надёжности, экологическим характеристикам, безопасности эксплуатации, ремонтопригодности, направленных, в конечном счёте, на снижение стоимости владения двигателем для потребителя.

Государственный научный центр ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» — головной институт по разработке и испытаниям авиационных и аэрокосмических двигателей всех типов и газотурбинных установок на основе авиационных двигателей, главной задачей которого является обеспечение технологической готовности отрасли к созданию конкурентоспособных двигателей путём опережающей экспериментальной отработки ключевых технологий узлов, систем, базовых газогенераторов. «Локомотивом» проведения этих работ является создание двух базовых двигателей нового поколения — для МС-21 и ПАК ФА — прорывных продуктов с уровнем показателей качества, соответствующих 2015 — 2016 гг.

ЦИАМ с участием НИИ и предприятий отрасли выполнил большой объём работ по созданию НТЗ для двигателей нового поколения. По разработанным в институте многодисциплинарным математическим моделям (в том числе 4D — с учётом нестационарного взаимодействия венцов), позволяющим проектировать высоконагруженные лопаточные машины с учётом генерации шума в источнике и дальнем поле, срывных явлений, особенностей турбулентных течений, механики развития трещин, поведения конструкций при сложных условиях нагружения, а также камеры сгорания с учётом детальной химической кинетики, спроектированы узлы этих двигателей: широкохордный вентилятор с к.п.д. 91…92% и облегченными (полыми, углепластиковыми или комбинированными) рабочими лопатками, высоконагруженный шестиступенчатый КВД (π * _{к ад}= 14) с применением ступеней типа «блиск», малоэмиссионная камера сгорания большого ресурса, высокоперепадная одноступенчатая турбина ВД (π * _ТВД = 4,6…5,0) и др. Проведены испытания деталей, ступеней и моделей узлов с верификацией расчётных методов. Эти работы позволили приступить к изготовлению натурных демонстрационных узлов перспективного двигателя нового поколения.

Кроме того, исходя из длительности сроков создания авиационного двигателя, в институте развёрнуты исследования по критическим технологиям прорывного характера в обеспечение существенного улучшения характеристик двигателя. Так, спроектирован и испытан биротативный высокоэффективный вентилятор со степенью сжатия π_В * = 1,5 и к.п.д. 0,935, обеспечивающий снижение шума по трём контрольным точкам на 7…9 EPNdB по сравнению с лучшими современными вентиляторами (рис. 1).

В обеспечение создания ультракомпактных низкоэмиссионных камер сгорания разработана прорывная технология интенсификации процессов горения органических и неорганических топлив, основанная на селективном возбуждении колебательных и электронных состояний реагирующих молекул электрическим разрядом либо резонансным лазерным излучением, которая позволяет даже при ультрамалом энергоподводе (примерно 10 -3 …10 -2 Дж/см 3 ) существенно (в десятки раз) сократить время воспламенения и горения, расширить пределы устойчивого горения, обеспечить более высокую эффективность сжигания топлив в малых объёмах и уменьшить в несколько раз концентрацию экологически опасных компонентов в продуктах сгорания.

В настоящее время крупнейшими авиационными разработчиками как одно из наиболее перспективных направлений в развитии авиации (прорывная технология) рассматривается создание «электрического» самолёта. В таком самолёте электрическая энергосистема является основным источником энергии для всех систем самолёта, в том числе его силовой установки. Реализация концепции «полностью электрического самолёта» приведёт к исключению гидравлических и воздушных приводов систем, позволит построить двигатель без коробки приводов, что в результате обеспечит снижение взлётной массы на 10…15%, экономию топлива на 8…12%, снижение стоимости жизненного цикла самолёта на 4…5% и увеличение наработки на отказ на 5…7%.

Работы ведущих мировых разработчиков показывают, что достигнутый уровень электрических технологий позволяет считать концепцию «электрического» самолёта осуществимой в ближайшем будущем. За рубежом, в США и Европе, уже длительное время реализуется целый ряд специальных государственных и фирменных программ в обеспечение развития этого направления. Базовым энергетическим узлом «электрического» самолёта является «электрический» газотурбинный двигатель (ЭГТД).

ГНЦ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» проводит комплекс теоретических и экспериментальных исследований, направленных на создание «электрического» ГТД уже более 10 лет. Их результаты позволили определить направления электрификации ЭГТД, основными из которых являются применение встроенного стартёра-генератора, электроприводной системы подачи топлива в камеру сгорания, электромеханизмов для органов механизации проточного тракта двигателя, электроприводной системы смазки или магнитных подшипников для подвеса роторов двигателя. Определены возможности оптимизации и улучшения основных эксплуатационных характеристик ГТД в результате исключения отбора воздуха от двигателя в самолётные системы. В результате проведенных работ показано, что могут быть уменьшены на 10…20% масса и мидель двигателя, снижена на 10…15% трудоёмкость изготовления, повышена на 2…3% топливная экономичность, повышена надёжность, уменьшены вредные выбросы в атмосферу.

Во взаимодействии с конструкторскими бюро и заводами разработаны и созданы демонстрационные образцы основных электрических систем авиационного двигателя: система автоматического управления и система смазки. Эти системы испытаны на двигателе-демонстраторе электрических технологий с электрическим приводом насосов и органов механизации проточной части. В испытаниях подтверждены основные результаты, полученные в теоретических работах. Фотография двигателя-демонстратора с электрическими системами на испытательном стенде ЦИАМ показана на рис. 2.

Кроме того, в рамках Федеральных целевых программ институт работает над широким спектром задач — от фундаментальных исследований, связанных с условиями функционирования авиационного двигателя и его элементов, до создания замкнутых многодисциплинарных систем математического моделирования, применяемых на разных стадиях его разработки, и экспериментальной отработки новых технических решений по узлам и системам.

Развитие мирового авиационно-космического двигателестроения в последнее десятилетие характеризуется повышенным интересом к разработкам гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) и силовых установок для них. Это обусловлено накопившимся достаточным объёмом знаний в области термогазодинамики высокоэнтальпийных потоков и новыми технологиями в материаловедении. Создание демонстрационных гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей, работоспособных в широком диапазоне гиперзвуковых скоростей и режимных параметров, является основой для разработки силовых установок ГЛА различного назначения и относится к числу приоритетных задач отечественного авиационно-космического двигателестроения.

В настоящее время в НИЦ ЦИАМ на крупнейшем в Европе гиперзвуковом стенде проводятся экспериментальные исследования рабочего процесса в крупномасштабных моделях высокоскоростных прямоточных двигателей, интегрированных с фюзеляжем экспериментального гиперзвукового летательного аппарата (рис. 3).

В этих экспериментах регистрируется большое количество различных параметров, в том числе эффективная тяга интегрированной системы «двигатель-ГЛА».

Разработанные и экспериментально верифицированные перспективные технологии создания гиперзвуковых прямоточных ВРД, работающих на водороде и углеводородном топливе с эффективным процессом горения в до- и сверхзвуковых потоках, обеспечат отечественным науке и промышленности лидирующие позиции в области освоения гиперзвуковых полётов в атмосфере.

Освоение прорывных технологий позволит России стать системным интегратором новых международных проектов, интенсифицировать инновационное развитие отрасли, обеспечив технологическую основу для создания и производства конкурентоспособных на внешнем и внутреннем рынках авиационных двигателей. Разработанные прорывные технологии позволят создать перспективный технологический задел для разработки наукоёмкой продукции следующих поколений в других отраслях народного хозяйства .

Что такое биротативный двигатель

533-ММ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ САМОНАВОДЯЩАЯСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТОРПЕДА СЭТ-65А. 533-MM AUTOMATED HOMING ELECTRIC TORPEDO SET-65A

Специально для АПЛ проекта 705 на базе специальной электрической торпеды СЭТ-65 НИИ-400 (ЦНИИ «Гидролрибор») разрабатывалась самонаводящаяся торпеда СЭТ-65А (Главные конструкторы B.C. Сильченков, Р.В.Беляев).
Торпеда СЭТ-65А предназначена для поражения подводных лодок во всем диапазоне глубин их хода. Применяется с подводных лодок, оснащенных торпедными аппаратами калибра 53 см. Имеет систему автоматического обслуживания, позволяющую производить дистанционную автоматизированную подготовку торпеды.
Торпеда оснащена гидроакустической активно-пассивной системой самонаведения на цель независимо от уровня ее ходовых шумов. Один из первых образцов торпеды СЭТ-65А был с системой самонаведения (ССН) Подражанского.
Система управления движением по курсу, глубине и крину позволяет осуществлять двухллоскостное маневрирование торпеды и вывод ее в зону срабатывания акустического неконтактного взрывателя либо прямое попадание в цель.
Энергосиловая установка, включающая в себя одноразовую электрическую батарею и биротативный двигатель. обеспечивает бесследность движения, постоянство скорости и дальность хода независимо от глубины хода торпеды.
После выхода торпеды из торпедного аппарата, она движется определенное время на заданном курсе и глубине, затем переходит в режим поиска цели, посылая в окружающую среду импульсы. В случае обнаружения цели аппаратура самонаведения выводит торпеду на курс сближения с целью.
При проходе у цели срабатывает неконтактный взрыватель, вызывающий взрыв боевого заряда. При прямом попадании в цель срабатывает контактный взрыватель И-171 (разработчик НИИ «Поиск»), который так же вызывает взрыв боевого заряда.
Торпеда СЭТ-65А принята на вооружение в 1972 года, ей оснащались только атомные подводные лодки проектов 705 и 705К.
Образец торпеды СЭТ-65А в настоящее время находится в Музее ЦНИИ «Гидроприбор» (Санкт-Петербург) — Концерн «Морское подводное оружие – Гидроприбор».

МОДИФИКАЦИИ:
• СЭТ-65 — базовый вариант с системой самонаведения разработки И.Б. Подражанского.
• СЭТ-65III — модификация СКБ завода «Двигатель». Новая активно-пассивная акустическая двухплоскостная система самонаведения «Сапфир» разработки ЦНИИ «Гидроприбор». Принята на вооружение в 1972 г.
• ТЭСТ-71 — телеуправляемый вариант торпеды. Принята на вооружение в 1972 г.
• СЭТ-65А — модификация ЦНИИ «Гидроприбор» с электрическим вводом параметров стрельбы. Разработана для подводных лодок пр.705. Принята на вооружение в 1972 г.
• СЭТ-65Э — экспортная модификация.
• СЭТ-65К / СЭТ-65КЭ — модификация СКБ завода «Двигатель» с новой системой самонаведения «Керамика», 1986 год.

Разработчик — ЦНИИ «Гидролрибор» МСП
Главные конструкторы B.C. Сильченков, Р.В.Беляев
Состояние принята на вооружение в 1972 г.
Калибр, мм 533,4
Дальность хода, км 15
Глубина хода, м 20…400
Скорость хода, уз. 40
Масса ВВ. кг 250
Взрыватели контактный И-171, неконтактный активный акустический
Система самонаведения акустическая активно-пассивная
Двигатель электрический биротативный
Длина, мм 7800
Масса торпеды, кг 1780
Гарантийный срок хранение на борту носителя, мес. 18

Источники:
1. Музей ЦНИИ «Гидроприбор»
2. «Подводные силы России», М: «Военный Парад», 2006
3. А.В.Карпенко «Исторический обзор развития отечественного торпедного вооружения», рукопись
4. Карпенко А. и др. «Российская судостроительная промышленность», М: Военный Парад, 2008

Создание комплексной системы для испытания авиационных двигателей

Поповьян А.Г., ЦИАМ, Попов А.Н., НПП «МЕРА»

На площадке НИЦ ЦИАМ совместными усилиями специалистов НПП «МЕРА» и ЦИАМ построен комплекс для испытания биротативного вентилятора. Решена задача комплексной автоматизации испытательного стенда.

Научно-производственное предприятие «Мера» — одно из ведущих российских предприятий, работающих на рынке измерительных приборов и систем, разрабатывающих и поставляющих автоматизированные комплексы стендовых испытаний (АКСИ) для различных отраслей, в первую очередь, для предприятий авиационной и космической промышленности. За время работы на этом направлении предприятием накоплен немалый методический и инструментальный опыт. Этот опыт, наличие в структуре предприятия конструкторского бюро и собственного производства, тесное взаимодействие с конечными пользователями, применение инновационных технологий и гибкий подход в выборе используемых решений — вот секреты успеха предприятия на современном рынке услуг автоматизации.

Требования к построению современной АКСИ
Целью внедрения АКСИ на предприятиях, специализирующихся в области разработки, испытаний, производства, ремонта авиационных двигателей и отдельных узлов к ним, является повышение точности и достоверности оценки параметров объекта исследований, а также уменьшение времени, требуемого для его испытания, снижение расходов топлива и энергии.

К современной измерительной аппаратуре, работающей в условиях стендовых испытаний, предъявляется комплекс требований:

• высокие метрологические характеристики;
• сертификация как средства измерений;
• работа с широкой номенклатурой датчиков (как с самыми современными, так и с выпускавшимися несколько десятилетий назад);
• возможность интеграции подсистем измерения статических и динамических параметров в единый комплекс;
• возможность без существенных материальных и временных затрат наращивать количество и номенклатуру измерительных каналов, функциональные возможности программного обеспечения;
• открытость и модульность архитектуры аппаратных и программных средств;
• стандартизация форматов обмена измерительной информации;
• надежность и стабильность работы, высокая ремонтопригодность, что особенно ценно при испытаниях объектов авиационно-космического назначения;
• наглядность и оперативность получения отчетной информации по испытаниям;
• высокая рентабельность за счет сохранения эксплуатационных свойств в течение всего срока эксплуатации;
• доступность и качество гарантийного и послегарантийного обслуживания;
• синхронизация измерительной информации по каналам статических и динамических измерений.

Пример построения комплекса для испытаний биротативного вентилятора
Современная испытательная система — это совокупный труд целого ряда специалистов — профессионалов в своей области: системных интеграторов, разработчиков аппаратуры, конструкторов, метрологов, программистов. Одной из основных задач фирм-интеграторов является совершенствование измерительных систем путем сбора и обобщения опыта в данной области.

Показательным примером построения комплексных структурированных измерительных систем для авиадвигателестроения является комплекс для испытаний биротативного вентилятора на площадке НИЦ ЦИАМ, выполненный «под ключ» специалистами НПП «МЕРА».

АКСИ (рис. 1) предназначен для проведения комплексных исследований биротативного вентилятора и, в первую очередь, его акустических параметров. Построенный на платформе измерительно-вычислительных комплексов серии MIC он позволяет автоматизировать процесс сбора и обработки информации по каналам статических (температура — более 250, давление — более 450, частота вращения, крутящий момент), динамических (пульсации давлений — более 70, динамические напряжения — более 30, радиальные зазоры, бесконтактные измерения вибраций лопаток), а также включает отдельные подсистемы акустических измерений и АСУ. Решена задача комплексной автоматизации испытательного стенда, включая метрологическую поддержку и вопросы совместной работы всех подсистем в едином времени, организации рабочих мест в пультовом помещении, кроссировку линий связи с первичными преобразователями.

Рис. 1. Структурная схема автоматизированного комплекса стендовых испытаний

Система измерений статических параметров построена на базе ИВК MIC-036 (включает каналы измерения температур термопарами, компенсации холодного спая, каналы частоты вращения) и программно-аппаратного комплекса прецизионного измерения давлений фирмы Pressure Systems © .

Система измерений динамических параметров и акустики построена на базе зарекомендовавшего уже себя в отрасли прибора MIC-300M в различных частотных модификациях, обеспечивающих сбор, обработку и представление информации для каналов в частотных диапазонах от 20 кГц до 95 кГц. Автономная, но имеющая канал информационного обмена с остальными системами, автоматизированная система управления (АСУ) выполнена на базе ИВК MIC-400. Единое программное обеспечение и унифицированные форматы данных облегчают освоение системы конечными пользователями. Открытая модульная структура комплекса позволяет практически неограниченно наращивать мощность системы, а многоуровневая архитектура построения программных и аппаратных средств повышает надежность системы в целом, облегчает поиск возможных неисправностей в процессе эксплуатации.

Внедрение АКСИ, как технически сложного с интеллектуальными элементами объекта, в каждой отрасли имеет свою специфику. Несмотря на имеющийся опыт построения систем испытаний в авиационной отрасли, создание данной системы было бы невозможно без профессиональной помощи специалистов ЦИАМ.

биротативный

Большой англо-русский и русско-английский словарь . 2001 .

• бирон
• биротативный компрессор

Смотреть что такое «биротативный» в других словарях:

биротативный компрессор (турбина) — Многоступенчатый компрессор (турбина) двухвального ГТД с противоположным вращением соседних рабочих лопаточных венцов. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов EN вirotating compressor (turbine) DE gegenlaufender Verdichter… … Справочник технического переводчика

Биротативный компрессор (турбина) — 48. Биротативный компрессор (турбина) D. Gegenlaufender Verdichter (Turbine) E. Birotating compressor (turbine) F. Compresseur (turbine) birotatif ( ve) Многоступенчатый компрессор (турбина) двухвального ГТД с противоположным вращением соседних… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Дифференциал — (Differential) Определение дифферинциала, дифферинциал функции, блокировка дифферинциала Информация об определении дифферинциала, дифферинциал функции, блокировка дифферинциала Содержание Содержание математический Неформальное описание… … Энциклопедия инвестора

ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Уфимцев, Анатолий Георгиевич — [12 (24) марта 1880 10 июля 1936] советский изобретатель и авиационный конструктор. За связь с революционерами и за участие во взрыве «чудотворной» иконы в г. Курске в 1900 был заключен в Петропавловскую крепость и сослан в Сибирь. По… … Большая биографическая энциклопедия

Уфимцев Анатолий Георгиевич — (1880 1936) русский советский изобретатель. Строил планеры, на которых совершал кратковременные полёты. В 1902 выдвинул идею создания двухтактного бензинового двигателя для ЛА. В 1908 У. построил два двигателя: шестицилиндровый мощностью 30 45… … Энциклопедия техники

Международная воздухоплавательная выставка — Местонахождение: Санкт Петербург (1911) Москва (1912) Страна: Российская имп … Википедия

Уфимцев Анатолий Георгиевич — А. Г. Уфимцев Уфимцев Анатолий Георгиевич (1880—1936) — русский советский изобретатель. Строил планёры, на которых совершал кратковременные полёты. В 1902 выдвинул идею создания двухтактного бензинового двигателя для летательных… … Энциклопедия «Авиация»

Уфимцев Анатолий Георгиевич — А. Г. Уфимцев Уфимцев Анатолий Георгиевич (1880—1936) — русский советский изобретатель. Строил планёры, на которых совершал кратковременные полёты. В 1902 выдвинул идею создания двухтактного бензинового двигателя для летательных… … Энциклопедия «Авиация»