CC BY
21Кроме того при горении углепластики, в отличии от металлов, горят и выделяют ядовитые вещества. Поэтому в интерьерах используют пластики с низкой горючестью, в состав которых добавлены антипирены.
Список литературы
1. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 24-28 с.
2. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.energovector.com/energozmnie-bystree-vyshe-prochnee.html/ (дата обращения: 03.12.2020).
ПРОБЛЕМЫ ПРОЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ
ВИНТОВЕНТИЛЯТОРОВ
1 2 Макеев Д.А. , Келарев В.И.
1Макеев Дмитрий Александрович - бакалавр, кафедра технической эксплуатации летательных аппаратов и наземного оборудования; 2Келарев Валерий Иванович - старший преподаватель, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону
Аннотация: в статье рассматриваются проблемы прочности винтовентиляторов авиационных двигателей, причины их возникновения, а также способы их устранения.
Ключевые слова: винтовентилятор, винтовентиляторный двигатель, авиастроение, самолет, композитные материалы.
Создание винтовентиляторного двигателя является наиболее перспективным направлением в современной авиационной отрасли ввиду его низкого удельного расхода топлива. Так же он будет иметь преимущество перед турбореактивными двигателями на режимах взлета и набора высоты, что позволяет сократить потребную длину ВПП и снижение шума на местности за счет крутого набора высоты. По сравнению с обычными винтами турбовинтовых двигателей, винтовентиляторны, за счет своих саблевидных лопастей, будут обладать более высоким КПД на крейсерской скорости в районе 0,75-0,85 числа Маха.
Одной из отличительных особенности винтовинтеляторного двигателя от турбовинтового является применение более тонких лобастей, имеющих в концевых сечениях относительную толщину не более 2-2,5%, что приводит к снижению жесткости на кручение. Это влечет за собой появление эффекта срывного флаттера на меньших скоростях вращения, но данный минус компенсируется большей шириной лопасти в средней ее части (примерно от 0,3 до 0,7 ее днинны). Однако с точки зрения аэродинамики на лопасть в этой зоне будут действовать большие переменные аэродинамические нагрузки из-за создания неравномерностей в потоке ометаемой плоскости, что приводит к повышению динамических напряженностей винта. Возникает потребность найти компромисс между требованиями аэродинамики и прочности. Так же повышение угла стреловидности лопасти уменьшает уровень шума, создаваемого вращением винта, но при достижении определенных углов его КПД стремительно снижается.
На режимах реверса тяги срывной флаттер винтоветилятора более интенсивен, по сравнению с обычным винтом, из-за саблевидности лопастей, а так же из-за их большей ширины.
В отличии от классической схемы расположения винтов перед крылом, в схемах с толкающим двигателем нагрузки на винтовентилятор будут куда выше. Ресурс лопастей определяется уровнем динамических напряжений, вызванных косой обдувкой винта. В данной схеме турбулентный поток, возникающий за механизацией крыла, попадает на лопасти винтовентилятора и создает переменные нагрузки, отрицательно влияющие на ресурс.
Из всего вышеперечисленного выходит, что компановка летательного аппарата и конструктивная схема винтовентилятора тесно связаны с его динамической компановкой.
Так как лопасти тонкие, широкие, саблевидные и изготавливаются из композитных материалов, то обычная балочная схема изготовления, применяемая к традиционным лопастям тут не пригодна. Поэтому в ЦАГИ была разработана методика расчетных исследований прочности винтовентилятора "Пуск" на основе метода конечных элементов. Благодаря этой методике были получены частоты и формы шести низших тонов собственных колебаний композитной и дюралевой лопастей. Оказалось что частота собственных крутильных колебаний лопасти из композитных материалов оказалась выше на 17% , чем у дюралевой лопасти аналогичной аэродинамической формы.
Совершенство компоновки винтовентилятора определяется по результатам испытаний моделей: характеристика собственных колебаний определяется путем резонансных испытаний, а критические скорости флаттера-при испытаниях моделей на винтовом стенде. В ходе разработки модели лопасти для стендовых испытаний были выбраны размеры: относительная ширина Ь=15,5% и относительная толщина с=1,8% на относительную длину лопасти г=0,7. Концевая часть лопасти была близка к прямоугольной форме, а в качестве материала из которого оно было изготовлено был выбран высокомодульный органоволокнит. Он был выложен слоями, волокна которых располагались под 45 градусов к продольной оси лопасти. Направление укладки слоев было таким, что каждые четыре слоя образовывали один контур, воспринимающий кручения в обоих направлениях симметрично.
Модели из композитных материалов были изготовлены методом горячего прессования пакетов препрега, предварительно выложенных послойно в пресс-формы. Далее половинки заготовок соединяли и выдерживали в термошкафу для набора заданной прочности.
В ходе проведения стендовых испытаний было выявлено что величина критерия Л, определяющего границу безопасности от срывного флаттера, составила 1,85, при том, что у лопастей, безопасных от срывного флаттера, она не должна быть больше 1,37. Срывной флаттер - флаттер упругой несущей поверхности со значительным преобладанием крутильных форм колебаний над изгибными.
Из-за того что первоначальный вариант лопасти не соответствовал требованиям безопасности, он был переработан. Доработанный вариант лопасти имел саблевидность по передней кромке, а так же усилен за счет добавления нескольких слоев углепластика. В ходе замеров, при наиболее благоприятном угле установки лопасти 25 градусов, динамические деформации сдвига не превосходили у =0,25 10-3 т.е. этот вариант удовлетворяет условиям безопасности от срывного флаттера.
Данные лопасти предполагается использовать для изучения классического флаттера винтовентилятора. В отличии от обычной металлической лопасти, не подверженной классическому флаттеру, для винтовентиляторов это является большой проблемой из-за тонких широких саблевидных лопастей.
Оценочный расчет изолированной лопасти с прямой осью показал, что критическая скорость классического флаттера выше эксплуатационных скоростей вращения винта, а следовательно переход от применения металла к композитным материалам на основе органоволокнитов не несет сушественных изменений в
отношении классического флаттера. Основными дестабилизирующими причинами может оказаться упругая связь лопастей через втулку и их взаимное аэродинамическое влияние. Эти факторы могут оказаться решающими при выборе угла саблевидности лопасти.
Список литературы
1. [Электронный ресурс]. Режим доступа:
https://vpk.name/news/38470_vintoventilyator_nazad_v_budushee.htm/ (дата
обращения: 24.11.2020).
СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ САМОЛЕТОВ Макеев Д.А.1, Келарев В.И.2
1Макеев Дмитрий Александрович - бакалавр,
кафедра технической эксплуатации летательных аппаратов и наземного оборудования; 2Келарев Валерий Иванович - старший преподаватель, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону
Аннотация: в статье рассматривается устройство систем пожаротушения самолетов. Данная система предназначена для обеспечения безопасности полета путем обнаружения и предотвращения возникновения пожара на борту летательного аппарата.
Ключевые слова: самолет, авиастроение, пожаротушение, безопасность, противопожарная система.
Одним из главных мероприятий, обеспечивающих безопасность полетов на летательном аппарате, является создание условий, при которых предотвращается возможность возникновения и распространения пожара. Для этого используется герметизирующие перегородки, трубопроводы, проходящие в районе горячих деталей выполнены из жаропрочных материалов, применяют термостойкую изоляцию. Агрегаты топливных, масляных и гидравлических систем помещают в холодных зонах двигателя. В горячей зоне применения легковоспламеняющихся материалов не допускают. Масляные баки располагают в гондолах так, чтобы их содержимое не имело возможности попасть на горячие элементы двигателя в случае утечки. Все электрооборудование, расположенное в местах скопления паров топлива и масла должны быть взрывобезопасной конструкции. Для уменьшения вероятности пожара оборудование изготовлено из невоспламеняющихся материалов. Применение материалов, выделяющих при горении значительное количество токсичных веществ, не допустимо.
Противопожарная система современного самолета состоит из системы сигнализации о возникновении пожара и дыма, системы обнаружения пожара и дыма и системы пожаротушения. При возникновении пожара члены экипажа оповещаются с помощью следующих технических средств:
- мигающего табло "Пожар" в кабне,
- речевой сигнал предупреждающий о пожаре;
- световой сигнал табло на панели управления сигнализацией противопожарной системы.
Возникновение пожара на летательном аппарате фиксируется системой регистрации режимов полета. Для обнаружения пожара в опасных зонах на
