Хориков А.А., Данилкин С.Ю., Мазикина Т.И. «Ранняя диагностика вибрационного состояния многоступенчатых осевых компрессоров авиационных двигателей на предпомпажных режимах при стендовых испытаниях» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 14, № 3-1, с. 148-159 (2015)

Помпаж является опасным аэроупругим явлением, при возникновении которого в газовом тракте компрессора возникает ударная волна, повреждающая отдельные элементы компрессора, а также стендовые системы измерения параметров рабочего процесса. Поэтому ранняя диагностика предпомпажных состояний многоступенчатых осевых компрессоров современных авиационных двигателей, характеризующихся чрезвычайно высокой аэродинамической нагруженностью и малыми радиальными зазорами между ротором и статором, является актуальной задачей. В работе на основе анализа динамических процессов при дросселировании многоступенчатых компрессоров авиационных двигателей в стендовых условиях были выявлены диагностические признаки предпомпажного состояния компрессоров в сигналах с тензометров, установленных на лопатках, и в сигналах с датчиков пульсаций статического давления, установленных в корпусах компрессоров. Исследование выполнено с использованием современных методов обработки и анализа сигналов динамических процессов на основе быстрого преобразования Фурье и вейвлет-анализа с применением 3D представления результатов исследования. Результаты проведённого исследования указывают на возможность ранней диагностики помпажа, а также показывают, что при потере газодинамической устойчивости реализуется несколько форм осевых колебаний и соответствующих им акустических частот в зависимости от размеров присоединённых масс. Разработанные методы и средства предлагается применить при создании автоматизированных систем предупреждения помпажа для стендовых испытаний компрессоров при определении запасов газодинамической устойчивости.

Шорр Б.Ф., Серебряков Н.Н., Стадников А.Н., Шадрин Д.В., Руденок Е.С., Каначкин А.В., Бортников А.Д. «Экспериментально-расчетные исследования эффективности различных способов демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 14, № 3-1, с. 171-182 (2015)

Представлены результаты проведённых в ЦИАМ исследований по экспериментальной и расчётной оценке эффективности демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей с использованием различных способов организации демпфирования. Для ступени турбины с демпфирующими вставками разной массы проведены вибрационные испытания на динамическом стенде. По результатам тензометрирования лопаток определена демпфирующая вставка оптимальной массы и жёсткости. Показана возможность эффективного демпфирования колебаний компрессорных лопаток с использованием тонких демпфирующих покрытий. Представлен метод организации демпфирования лопатки вентилятора. На примере пластины-имитатора лопатки вентилятора была проанализирована и экспериментально подтверждена эффективность метода. Рассмотрена возможность активного демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей с использованием пьезоэлементов, и на примере снижения резонансных напряжений в тонкой титановой пластине экспериментально подтверждена потенциальная эффективность метода.

Дорофеев В.Л., Голованов В.В., Гукасян С.Г., Дорофеев Д.В., Сторчак В.Г., Афанасьев И.А. «Экспериментальное и теоретическое исследование бифуркаций вибраций в авиационных трансмиссиях» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 14, № 3-1, с. 183-192 (2015)

В трансмиссионной системе авиационного двигателя в качестве передачи крутящего момента от двигателя к агрегатам применяются зубчатые передачи. В процессе нагружения их зубьев возникают различные силы. Зубчатые колёса, входящие в состав трансмиссионной системы авиационного двигателя, состоят из таких элементов, на которые действует как жёсткая, так и мягкая восстанавливающие силы. Скачкообразное изменение жёсткости при изменении числа пар зубьев, находящихся в зацеплении, является причиной параметрических колебаний зубчатых колёс. Из этого следует, что трансмиссия является не только нелинейной, но и параметрической колебательной системой. Максимальная амплитуда при прохождении резонанса не реализуется, когда быстро изменяется частота вращения. И на стационарном режиме, при одинаковых значениях частоты вращения, можно регистрировать два различных значения колебаний. Эта двойственность называется бифуркацией. В авиационных трансмиссиях нередко наблюдаются бифуркации вибраций. В статье теоретически доказано существование бифуркаций вибраций в авиационных трансмиссиях и описано экспериментальное исследование, подтверждающее теоретические выводы о наличии бифуркаций колебательных процессов в зубчатых передачах. Определены бифуркационные параметры.

Калинин Д.В., Темис Ю.М. «Моделирование нелинейных колебаний цилиндрических зубчатых передач авиационных приводов» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 14, № 3-1, с. 193-202 (2015)

Представлены результаты моделирования нелинейных параметрических колебаний в авиационных зубчатых передачах при проходе системы через резонанс с сопровождающимся размыканием зубьев. Для цилиндрических передач исследуется двухмассовая динамическая модель с упругодемпфирующей связью, параметры которой получены из результатов расчёта конечно-элементной модели в течение всей фазы зацепления. Исследуются параметрические колебания системы с кинематическим возбуждением за счёт переменной жёсткости зацепления и нелинейными эффектами, определяемыми моделированием условия потери контакта зубьев. Показано, что максимальный уровень динамических напряжений в зацеплении при проходе через резонанс не превышает определённого значения, обусловленного присутствием разрывных колебаний в системе. Подробное моделирование функции жёсткости зацепления с помощью метода конечных элементов позволяет оценивать влияние геометрических параметров профилей зубьев на динамическое возбуждение передачи. На основе разработанной модели произведена оценка влияния коэффициента перекрытия передачи на динамические нагрузки в зацеплении и продемонстрировано снижение динамических нагрузок в передачах с коэффициентом перекрытия больше двух. Показана качественная сходимость результатов моделирования динамической нагруженности зацепления с результатами эксперимента.

Кожаринов Е.В., Темис Ю.М. «Расчётное исследование эффективности работы демпфера сухого трения конического зубчатого колеса тарельчатого типа при резонансных колебаниях по различным формам» Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (СГАУ), 14, № 3-1, с. 203-212 (2015)

Рассмотрены различные конструкции демпфера сухого трения, применяемые с целью снижения амплитуды резонансных колебаний конических зубчатых колёс, и существующие подходы к моделированию структурно-изменяемых систем с сухим трением. Разработана параметрическая конечно-элементная модель контактного взаимодействия «тарельчатый демпфер–колесо» в объёмной постановке. Определены собственные частоты системы при различных параметрах контакта. Построено семейство амплитудно-частотных характеристик системы «демпфер–колесо» по перемещению точки приложения силы при различных величинах поджатия тарельчатого демпфера. Рассчитана работа вынуждающей силы за период колебаний. Путём определения среднего за период количества контактных элементов, работающих в режиме относительного проскальзывания, исследованы основные режимы работы демпфера сухого трения – с длительными и мгновенными относительными остановками. Исследовано влияние величины поджатия демпфера на относительную амплитуду резонансных колебаний конического колеса по различным формам. На основе результатов расчётов сделан вывод о том, что применение демпфера сухого трения является эффективным способом снижения амплитуды резонансных колебаний конического колеса.