Проект аспиранта МАИ продлит срок службы самолётных двигателей

11 сентября 2020
Проект аспиранта МАИ продлит срок службы самолётных двигателей

Аспирант кафедры 205 «Технология производства двигателей летательных аппаратов» Московского авиационного института Илья Николаев работает над актуальным для авиастроения проектом, главная цель которого — защитить детали газотурбинных двигателей самолётов от преждевременного износа. Важность этой работы отметили эксперты Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), выделив грант на проект в рамках конкурса «Аспиранты».

В планах Ильи — создать физическую модель фреттинг-износа покрытий в соединениях различных деталей двигателя. О том, что такое фреттинг и почему необходимо его изучать, а также об особенностях и перспективах своей работы он рассказал пресс-службе МАИ.

Вы учитесь в институте № 2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки» МАИ. Легко решили, куда будете поступать?

Я хотел получить специальность в области двигателестроения, но сомневался, куда именно пойти: на направление «Поршневые двигатели» в МГТУ им. Н.Э. Баумана или в институт № 2 МАИ. Когда пришло время подавать документы, аргументы за МАИ перевесили. Практически все самолёты, которые я видел на всевозможных выставках и в аэропортах, были оснащены газотурбинными двигателями, и только малая часть авиации использовала поршневые. Поэтому изучение газотурбинных двигателей в МАИ показалось мне более перспективным вариантом.

Что будет исследоваться в рамках проекта, на реализацию которого получен грант?

Наш проект называется «Физическое моделирование фреттинг-износа покрытий и прогнозирование их ресурса с использованием энергетического подхода», я работаю над ним под руководством профессора кафедры 205 Леонида Николаевича Лесневского.

Фреттинг-износ возникает при контакте металлических поверхностей в условиях их малых колебательных перемещений. При работе газотурбинного двигателя происходит вибрация всех его элементов в широком диапазоне частот и амплитуд. В ходе эксплуатации это может привести к возникновению износа в соединениях различных элементов между собой, что, в свою очередь, становится причиной преждевременного выхода деталей из строя и уменьшения ресурса двигателя.

До настоящего времени причины этого явления изучались мало. Также недостаточно сведений о характере процессов, протекающих при фреттинге. Проект предполагает изучение этих вопросов и создание физической модели фреттинг-износа для предупреждения его возникновения. Энергетический подход, заявленный в теме проекта, заключается в прямом измерении энергии разрушения при трении.

Когда началась работа над проектом и на каком этапе она находится сейчас?

Ранние работы были начаты в Центральном институте авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ) Анатолием Николаевичем Петуховым, который также работал на нашей кафедре 205. После этого тема была развита в диссертации моего научного консультанта Максима Александровича Ляховецкого, а моя работа продолжает её.

В настоящее время нами собрана большая база экспериментальных данных, касающихся взаимодействия определённых материалов между собой в течение разных отрезков времени. Уже изучено влияние на износ таких параметров, как величина нормальной нагрузки, амплитуда и частота перемещения образцов друг относительно друга.

Модернизация лабораторного оборудования позволила нам измерять энергию разрушения при трении, что, в свою очередь, даёт возможность рассчитывать ресурс и выявлять опасные режимы фреттинга непосредственно во время эксперимента для каждого материала.

Сейчас мы проводим систематизацию имеющихся данных и на основании этого будем строить физическую модель.

В чём практическая польза проекта и какие компании заинтересованы в результатах исследования?

Проблема фреттинга в узлах газотурбинных двигателей распространена довольно широко. Поэтому получение методики, с помощью которой мы сможем определять условия возникновения фреттинга и предлагать готовые решения по модернизации деталей для достижения требуемого ресурса, принесёт значительную практическую пользу. К таким решениям может относиться как изменение конструкции деталей, так и модификация их поверхностей или создание защитного покрытия: поиск оптимальных вариантов — следующий этап работы.

Среди промышленных структур, которым наиболее важны результаты нашего исследования, Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют», Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева и другие предприятия, входящие в Объединенную двигателестроительную корпорацию (АО «ОДК»).

Работаете ли вы параллельно над другими проектами?

Да, есть несколько проектов. Например, в Опытно-конструкторском бюро им. А.М. Люльки я исследую процессы разрушения трущихся элементов двигателя — втулок поворотных направляющих аппаратов, бандажных полок, — а также работаю над созданием защитных покрытий для увеличения ресурса данных узлов.

Помимо этого, являюсь соисполнителем работ в рамках гранта по государственному заданию, связанных с математическим и физическим моделированием процессов получения различных покрытий, и гранта президента Российской Федерации, который направлен на математическое исследование процессов разрушения элементов двигателя от летящих в него частиц и на разработку защитных покрытий, увеличивающих ресурс подверженных эрозии элементов.

Какие чувства вы испытываете по поводу получения гранта от РФФИ на собственное исследование?

Как руководитель гранта я пробую себя впервые, поэтому чувства смешанные. С одной стороны, это эйфория от количества возможностей, открытых передо мной. С другой стороны, есть ответственность перед РФФИ, а также моим руководителем и университетом, которая пугает. Надеюсь, что всё сложится удачно, и данный проект внесёт значительный вклад в мою диссертационную работу.

Юлия Мартынова

На сайте МАИ можно разместить свое объявление, новость или анонсировать свое мероприятие

Предложить новость