В целях обеспечения тепловой защиты внутренних поверхностей камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива используются покрытия на основе бутилкаучука или полиуретанового и бутадиен-нитрильного каучуков, полученные методом компрессионного формования из каландрованной резиновой смеси. Полученные теплозащитные покрытия анизотропные (обладают каландровым эффектом) — их прочностные характеристики зависят от направления ориентирования заготовок, закладываемых в пресс-форму перед вулканизацией. При транспортировке и хранении двигательной установки в теплозащитных покрытиях возникают внутренние напряжения, обусловленные разными значениями температуры на поверхности и внутри изделия, которые могут привести к растрескиванию покрытия с последующим прогаром стенки в процессе работы двигателя. Проведена оценка влияния анизотропии на прочностные характеристики теплозащитного покрытия элемента конструкции двигательной установки при изменении температуры окружающей среды на примере теплозащитного материала, изготовленного из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука. Установлено, что значение предела прочности покрытия, исходная заготовка которого получена методом шприцевания, предложенным в качестве меры устранения анизотропии свойств, расположено в интервале между значениями предела прочности каландрованной резиновой смеси, определенными продольно и поперечно направлению каландрования. Получены данные о темпе снижения прочностных характеристик теплозащитного покрытия в результате циклического изменения температуры окружающей среды
Учитывая постоянное ужесточение требований к выбросам углекислого газа в секторе двигателей внутреннего сгорания, поиск решения, способного удовлетворить эти требования, становится все более важным. В связи с этим использование безуглеродного топлива рассматривается как альтернатива традиционным видам топлива. В качестве объекта исследования выбран двигатель с искровым зажиганием типа 4Ч 7,6/7, а в качестве безуглеродного топлива —- аммиак, который в жидком состоянии непосредственно впрыскивался во впускной трубопровод двигателя. Приведена математическая модель двигателя на аммиаке, разработанная с учетом его термодинамических и кинетических особенностей и возможности возникновения детонации. Результаты расчетного исследования рабочего процесса двигателя свидетельствуют о том, что из-за низкой энергетической плотности аммиака (0,73 кг/м3 при давлении 0,1 МПа и температуре 298 K) для преодоления одного и того же расстояния расход топлива транспортного средства, работающего на безуглеродном топливе, больше расхода топлива транспортного средства, работающего на традиционном топливе. Общий расход топлива увеличивается, что приводит к снижению экономичности. Для повышения экономической эффективности двигателя внутреннего сгорания использована комбинированная энергетическая установка, предложены три варианта схемы компоновки ее элементов. По сравнению с обычным автомобилем расход топлива двигателя, работающего в составе комбинированной энергетической установки, снижается на 28,6 % для третьего варианта схемы компоновки, а для первого и второго вариантов схемы он увеличивается на 17,9 и 32,1 %
Уплотнение вибрационным катком широко применяется для окончательного формирования структуры дорожных покрытий. Постепенный рост прочности материала требует изменения параметров вибрационного уплотнения. Для катков с направленной вибрацией вальца таким параметром является направление вектора вынуждающей силы вибровозбудителя вальца. Данный параметр влияет на значение и направление результирующей силы в зоне контакта вибрационного вальца и материала. Для исследования указанного влияния разработана имитационная модель колебательной системы валец–уплотняемый материал. Основу модели составляют дифференциальные уравнения, описывающие нормальное и тангенциальное силовое взаимодействие вальца и уплотняемого материала. Модель учитывает конструктивные параметры вальца катка и физико-механические параметры уплотняемого материала. В результате моделирования выявлено, что для катков с направленной вибрацией в качестве критерия регулирования вибрационного уплотнения следует принимать не угол между вектором вынуждающей силы вибровозбудителя и вертикалью, а угол между вектором силы в зоне контакта вальца с уплотняемым материалом и вертикалью. Разработана методика регулирования, позволяющая повысить качество уплотнения за счет исключения нежелательных режимов работы вальца, приводящих к нарушению сплошности уплотняемого материала
Предложены соотношения для расчета технологических режимов раздачи с нагревом. Нагретый деформируемый материал принят анизотропным, вязкопластичным. В процессе раздачи происходит релаксация напряжений, которая тем больше, чем меньше скорость формообразования. Этот фактор позволяет увеличить степень раздачи и уменьшить силу операции. Приведена кинематика процесса в части скорости перемещений, деформаций и скорости деформаций. Соотношения для расчета силового режима раздачи получены на основе верхнеграничной теоремы пластичности путем баланса мощностей внешних и внутренних сил. При плоском напряженном состоянии система из уравнения равновесия и линейного условия текучести анизотропного материала приводит к зависимостям для расчета меридиональных и окружных напряжений в деформируемой области заготовки. Для расчета влияния трения заготовки на конусе оправки использовано уравнение Лапласа в напряжениях. Учтен также изгиб стенки заготовки при раздаче. Приведены соотношения для расчета повреждаемости материала заготовки. Соотношения получены на основе уравнений кинетики разрушения. Установлено, что повреждаемость ряда материалов уменьшается при снижении скорости раздачи. Для других материалов повреждаемость от скорости не зависит, а определяется только степенью формоизменения. Приведены расчетные результаты применительно к высокопрочным сплавам алюминия и титана
Приведен метод определения рациональных режимов электроэрозионной обработки, основанный на решении тепловой задачи о перемещении границы фазового превращения материала (задачи Стефана) и вычислении глубины лунок, образующихся на поверхности заготовки от электрических разрядов, при условии, что глубина лунки равна глубине проплавления материала, а расплавленный материал полностью удаляется с заготовки. Плотность теплового потока, поступающего на заготовку, зависит от энергии импульса генератора, которая распределяется между анодом, катодом, в межэлектродном промежутке, тратится на излучение, а также от других потерь. В связи с этим важно определить энергию импульса, поступающую непосредственно на заготовку. В настоящее время точной корреляции между энергией импульса, задаваемой генератором и тепловым потоком, действующим на заготовку, не установлено. Определить плотность теплового потока, поступающего на заготовку, можно путем решения обратной тепловой задачи по известным или заданным глубине проплавления материала и времени действия источника теплоты. Таким образом, зная энергию импульса генератора, в результате которого образовалась лунка, и глубину лунки, можно рассчитать долю энергии импульса, приходящуюся непосредственно на заготовку. Определены доля энергии импульса генератора, поступающая на заготовку, достижимая производительность процесса электроэрозионной обработки, распределение температуры по глубине заготовки и толщина термически измененного слоя. В результате решения прямой тепловой задачи найдена глубина проплавления материала в зависимости от режимных параметров — энергии и длительности импульса, а также спрогнозирована шероховатость поверхности
Расчетные динамические модели летательных аппаратов разрабатываются по рабочей документации при их проектировании. Модели корректируются по результатам модальных испытаний на этапах создания и производства изделий. Результатами испытаний являются обобщенные массы, характеристики демпфирования, собственные частоты и формы собственных тонов колебаний конструкций. Диссипативные свойства расчетной модели, как правило, не корректируются, а определяются при модальных испытаниях. Формы собственных тонов колебаний выполняют контрольную функцию в процессе коррекции модели. Таким образом, остаются два параметра, которые могут быть использованы для коррекции расчетной модели летательного аппарата: собственная частота и обобщенная масса собственных тонов колебаний. Достоверность экспериментального определения этих параметров зависит от таких факторов, как случайные погрешности многоточечного возбуждения и измерения колебаний, наличие тонов с близкими собственными частотами, влияние системы упругого вывешивания летательного аппарата на время испытаний. Приведены результаты исследования погрешностей оценок собственных частот методом фазового резонанса. Оценка погрешностей расчета обобщенных масс выполнена методами монофазных колебаний, введения квадратурной составляющей возбуждения и фиктивного фазового резонанса. Показано, что погрешности расчета обобщенных масс значительно превышают погрешности определения собственных частот. Приведен метод определения обобщенных масс по амплитудно-частотным характеристикам объекта испытаний. В результате лабораторных экспериментов и испытаний натурных изделий сделан вывод о том, что коррекция параметров инерции расчетных моделей по результатам модальных испытаний не всегда целесообразна Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Синхронность функционирования многочисленных технологических систем, участвующих в подготовке и запуске ракет космического назначения, является основным требованием, предъявляемым к наземным комплексам космодромов. Практически все позиции на современном космодроме (стартовые и технические комплексы, измерительные пункты, астрономо-геодезические и метеорологические комплексы и др.) оснащены системами единого времени в целях синхронизации технологических систем, расположенных на объектах. При проектировании систем единого времени особое внимание уделяется обеспечению заданных показателей надежности, устранению структурной избыточности и снижению стоимости. Используемые в настоящее время методы расчета не учитывают функциональное взаимодействие между компонентами современных систем единого времени и требуют уточнения. Уточнение должно коснуться ранжирования отдельных функциональных групп системы по степени критичности. Рассмотрена возможность применения функционального анализа для оценки показателей надежности систем единого времени наземной космической инфраструктуры. Предложен алгоритм, позволяющий проводить декомпозицию системы. Уточненный метод послужит основой пошагового руководства для каждого этапа разработки системы единого времени, что может улучшить качество оценки показателей надежности и оптимизировать затраты на всех этапах жизненного цикла системы
Рассмотрены особенности взлета и посадки соосного вертолета на палубу корабля. Учет таких особенностей необходим для уточнения математической модели динамики полета вертолета соосной схемы, применяющейся в составе программно-математического обеспечения пилотажного стенда. Приведены требования к корабельным вертолетам в части полетных данных, необходимых для обеспечения безопасности полетов в зоне взлетно-посадочной площадки корабля. Проанализированы подходы к моделированию обтекания корабля: испытания масштабной модели корабля в аэродинамической трубе, численное моделирование обтекания корабля. Показано влияние качки корабля на структуру воздушного потока в зоне взлетно-посадочной площадки. Рассмотрен метод учета качки при исследовании обтекания взлетно-посадочной площадки на модели корабля в аэродинамической трубе. Проведен краткий обзор методов исследования в аэродинамической трубе взаимовлияния корабля и вертолета при выполнении взлетно-посадочных операций в зоне взлетно-посадочной площадки. Расчет нестационарного поля скоростей воздушного потока в зоне взлетно-посадочной площадки корабля выполнен без учета качки методом численного моделирования полноразмерной модели корабля произвольной формы. Выполнена оценка характеристик возмущенного воздушного потока в зоне взлетно-посадочной площадки корабля и сформирована методика расчета поля скоростей возмущенного воздушного потока в области взлетно-посадочной площадки корабля
Рассмотрены основные направления совершенствования систем автоматического управления и регулирования теплоэнергетических установок. Показано, что в современных стационарных и мобильных теплоэнергетических установках применяются в основном поршневые двигатели внутреннего сгорания. Отмечено, что оснащение установок системами автоматического управления и регулирования обеспечивает наиболее эффективное протекание процессов в различных системах комбинированных энергетических установок и удовлетворение современных жестких требований к их мощностным и динамическим показателям, к показателям топливной экономичности и токсичности отработавших газов. На современном этапе развития теплоэнергетических установок с двигателями внутреннего сгорания наиболее важной задачей становится необходимость улучшения показателей токсичности отработавших газов. Рассмотрены методы и средства улучшения указанных показателей. В целях сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу расширяется применение в теплоэнергетических установках различных альтернативных топлив. Для снижения парникового эффекта целесообразно использовать в теплоэнергетических установках безуглеродные и низкоуглеродные моторные топлива, такие как водород, аммиак и природный газ, а также биотоплива на основе этилового спирта и растительных масел
Геометрия рабочего органа гладковальцового статического катка обусловливает высокую скорость и малое время приложения нагрузки к уплотняемому материалу, такой режим нагружения горячей асфальтобетонной смеси приводит к возникновению высокого динамического сопротивления деформации и, как следствие, к снижению эффективности уплотнения. Каток HIPAC имеет большую плоскую контактную площадку с уплотняемым материалом, которая обеспечивает высокую продолжительность приложения нагрузки. Давление, действующее на слой асфальтобетонной смеси, сравнительно невелико, и это может стать фактором низкой эффективности. Выполнено сравнение значений пластических деформаций, возникающих при уплотнении асфальтобетонной смеси как статическим гладковальцовым катком, так и катком HIPAC. Приведены реологическая модель слоя асфальтобетонной смеси и закон поведения вязкого элемента модели, отражающего пластические свойства уплотняемого материала. С учетом геометрии рабочих органов получены уравнения изменения контактного давления под гладким вальцом и лентой катка HIPAC. Приведены аналитические выражения для определения пластических деформаций, возникающих при уплотнении асфальтобетонной смеси гладковальцовым катком и катком HIPAC. Установлено, что пластическая деформация от катка HIPAC более чем в 1,3 раза превышает пластическую деформацию от гладковальцового катка. Доказано, что каток HIPAC эффективнее гладковальцового катка при уплотнении асфальтобетонных смесей. Использование катка HIPAC для уплотнения асфальтобетонной смеси позволит достичь требуемой плотности материала за меньшее число проходов
Проведено численное исследование влияния гармонического перемещения упорного диска ротора центробежного или винтового компрессоров в пределах зазора на интегральные и динамические характеристики упорного подшипника скольжения с неподвижными подушками. При постановке прямой динамической задачи с помощью программы Sm2px3Txτ исследованы несущая способность, демпфирование, образование разрежения в несущем смазочном слое упорного подшипника скольжения, возникновение отрицательной несущей способности, температурный режим работы и изменение потерь его мощности. Программа Sm2px3Txτ основана на численной реализации периодической термоупругогидродинамической математической модели, описывающей тепловые, гидродинамические и деформационные процессы в смазочном и пограничном слоях упорного подшипника скольжения. Отмечено влияние на рассматриваемые характеристики упорного подшипника скольжения скорости перемещения диска ротора относительно плоскости подушек под действием внешней возмущающей осевой силы компрессора, определяемой циклической частотой перемещения диска при гармоническом законе помпажа. При повышенном значении циклической частоты, что соответствует высокочастотному помпажу компрессора, независимо от геометрических размеров упорного подшипника скольжения, может возникнуть отрицательная несущая способность. Определена наиболее опасная зона рабочей поверхности неподвижной подушки вблизи задней кромки при циклическом изменении гидродинамического давления. Сочетание высокотемпературного режима работы и гидродинамики циклического процесса может привести к выходу из строя упорного подшипника скольжения. Разработанная программа Sm2px3Txτ позволяет моделировать описанные циклические процессы
В инженерных методах расчета грузоподъемных механизмов, работающих с малыми скоростями, конструкции механизмов обычно рассматриваются в виде статических моделей в самом нагруженном положении. При этом не учитываются неизбежно действующие в реальных механизмах силы трения покоя, которые необходимо преодолеть приводу при включении. Создана статическая модель многосекционного ножничного подъемника, в которой учтены силы трения покоя в ползунах и моменты сил трения покоя в шарнирах. Для моделирования различных конструкций ножничного подъемника его математическая модель построена по блочной системе так, что положение привода в механизме задано номерами звеньев, к которым он крепится, и его координатами относительно этих звеньев. С учетом неоднозначности расположения привода в модели разработана процедура определения направления действия моментов сил трения в шарнирах крепления привода. В результате расчетов различных вариантов конструкций ножничного подъемника определено, что нагруженность конструкции с учетом сил трения покоя составляет 20 % и более. Построенная модель ножничного подъемника может быть использована при проектировании и оптимизации параметров подобных конструкций, а предлагаемый метод применим при создании моделей иных механизмов, учитывающих силы трения покоя