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).
ПАО "ОАК"
Авиакомпания AZUR air
АО "Ред Вингс"
ООО "СТАН"
АО "Авиакомпания "Сибирь"
Госкорпорация Ростех
АО УК "Аэропорты Регионов"
АО "ГТЛК"
АО УК "Аэропорты Регионов"
АО «АТК «Ямал»
Московский аэропорт Домодедово
АО "ОДК"
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»
АО "Международный аэропорт Владивосток"
Госкорпорация Ростех
Холдинг "Вертолеты России"
NAIS
АО "Авиакомпания Смартавиа"
АО "Ред Вингс"
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»
|
|
|
||
|
|