Д.М. Гальперин, (ОАО «Казанское ОКБ «Союз», г. Казань)
Формирование крупных объединений оборонно-промышленного комплекса (ОПК) по опыту концерна ПВО «Алмаз-Антей» - это возможность сохранить оборонную отрасль России и придать ей современный облик и адекватную рыночной ситуации конфигурацию для удовлетворения потребностей Министерства обороны и для обеспечения конкурентоспособности на внешних рынках.
Очевидно, изменение структуры не может обеспечить надежную конкурентоспособность наукоемких отраслей промышленности без инвестиций в укрепление кадров и обновление устаревшего технологического оборудования, необходимого для изготовления и контроля продукции. Это понятно действующему руководству ОПК. его объединений и предприятий. Однако до настоящего времени недооценивается третий, обязательный в условиях мирового рынка и современных вооруженных сил, фактор обеспечения конкурентоспособности - формирование системы информационных технологий жизненного цикла наукоемких изделий. Это иллюстрируется весьма наглядным примером:
В 1985 году британская компания Роллс-Ройс Аэроспейс, являющаяся одним из безусловных мировых лидеров в области газотурбинных двигателей, используемых в авиации, кораблестроении, наземной энергетике и трубопроводном транспорте, приобрела и освоила 1200 компьютеризованных рабочих мест системы верхнего уровня CADDS-5 компании Computervision, поглощенной впоследствии собственным «отпрыском» РТС. CADDS-5 обеспечила осуществление принципа EPD (Electronic Product Definition - полное электронное определение изделия), как непременного условия реализации компьютеризованного интегрированного производства (Computerized Integrated Manufacturing-С1М). До настоящего времени CADDS-5 успешно используется в наукоемкой промышленности, в частности в авиастроении, при сборке фюзеляжа и крыльев крупнейшего лайнера А-380. В АНТК «Антонов» в недавний период под руководством П. Балабуева было освоено 170 рабочих мест CADDS-5. применявшихся, в частности, для разработки ближнемагистрального лайнера Ан-148, изготавливаемого заводами в Киеве, Харькове и Воронеже. Ан-148 принят заказчиками на основе его электронного макета, как в свое время компания Роллс-Ройс Аэроспейс впервые ограничилась электронным макетом нового ГТД.
Число профессиональных компьютеризованных рабочих мест верхнего уровня компании Роллс-Ройс Аэроспейс. используемых на этапах проектирования, конструирования, инженерного анализа, изготовления, эксплуатации и т.д. увеличилось многократно. В авиастроении и ракетостроении России общее количество компьютеризованных рабочих мест верхнего уровня едва ли достигло тысячи. Этим, в частности, объясняется неудовлетворительное состояние строительства отечественных магистральных самолетов.
По современным представлениям в основе системы информационных технологий жизненного цикла наукоемких изделий находятся два компонента:
- система управления жизненным циклом изделия PLM (Product Lifecycle Management), формируемая, в свою очередь, совокупностью программных средств разработки CAD (Computer Aided Design), инженерного анализа САЕ (Computer Aided Engineering), обработки САМ (Computer Aided Manufacturing) и системой управления инженерными данными изделия PDM (Product Data Management);
- система управления ресурсами предприятий (ERP - Enterprise Resource Planning): информация о бизнес-процессах, включая маркетинг, продажи, услуги, контракты, управление заказами, снабжение, планирование материальных ресурсов, управление финансами, управление персоналом и др.
В области программных продуктов PLM верхнего уровня на мировом рынке представлены три компании, предлагающие известные программные пакеты CAD/CAE/CAM в составе средств PLM: Dassault Systemes (CATIA), Parametric Technology Corporation - PTC (Pro/ ENGINEER, составляющий программную среду РТС совместно с поддерживаемой CADDS-5), UGS PLM Solutions (NX). Все перечисленные программные пакеты успешно применяются различными ведущими разрабатывающими и производящими наукоемкую продукцию компаниями мира. Однако следует отметить весьма важную для неудовлетворительно финансируемой наукоемкой промышленности России характеристику Pro/ENGINEER: наиболее низкая стоимость при равной эффективности. Это убедительно иллюстрируется решением тендерной комиссии ЗАО «Уральский турбинный завод» (Екатеринбург) от 8 сентября 2006 года. Признав функциональную равнозначность систем NX, Pro/ENGINEER Wildfire, CATIA, комиссия отдала предпочтение коммерческому предложению стоимостью 8980 тыс. рублей за 130 рабочих мест, оснащенных Pro/Engineer, в сравнении с 36900 тыс. рублей (NX) и 361 70 тыс. рублей (CATIA).
Предлагаемая компанией РТС PDM Windchill, основанная на Web-технологиях, обеспечивает взаимодействие предприятий объединения в режиме реального времени, независимо от их географического положения. Компания Boeing применила Windchill в сочетании с традиционно используемой системой САТ1А для срочной разработки и освоения серийного производства дальнего магистрального самолета Boeing-787. Boeing рассчитывает надежно вернуть ранее утраченное в конкуренции с Airbus преимущество по количеству заказов на магистральные самолеты, выпустив до конца 2009 года 112 самолетов модели 787.
Подобно Windchill система ERP компании Oracle (Oracle E-Business Suite) независимо от географического положения подразделений крупной корпорации объединяет поток реализуемых бизнес-процессов.
Наиболее острой проблемой восстановления и развития конкурентоспособной наукоемкой промышленности России является незамедлительная и существенная государственная финансовая поддержка. Для сравнения - активная деятельность государства отражает главную тенденцию государственной научно-технической политики США. позволяющей решать конкретные научно-технические и экономические задачи, обеспечивать эффективное распределение бюджетных ресурсов, привлекать на развитие НИОКР внебюджетные источники, способствующие повышению конкурентоспособности национальной промышленности.

В.В. Третьяков,
(ФПУ'П «ЦИЛМ им. П. И. Баранова», Россия)
Целью данной работы является получение данных о влиянии конструкции завихрительного фронтового устройства на распределение концентраций капельножидкого и парообразного топлива в нем. а также данных по сепарации капель топлива на стенки модуля. Эта задача решается посредством численных расчетов, основанных на интегрирования уравнений Рейнольдса для нахождения полей скорости и давления газового потока в модуле и интегрирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений, записанных в переменных Лагранжа и описывающих процессы движения, нагрева и испарения отдельных капель для нахождения распределений капельно-жидкого топлива внутри завихрительного устройства и в рабочем объеме модуля. Для нахождения соответствующих распределений парообразного топлива используются дифференциальное уравнение переноса пассивной примеси. При этом считается, что факел распыла имеет полидисперсную структуру и имеет место процесс каскадного распыливания топлива. При решении задачи о распределении топлива в рабочем объеме камеры предполагается, что в процессе движения, нагрева и испарения топливных капель их влияние на газовый поток отсутствует и что на стенках модуля не происходит испарения топлива.
Расчеты проведены для четырех вариантов конструкции модуля. Вариант 1 -исходный: закрутка потока в тангенциальном завихрителе равна 70 , длина его лопаток - 30мм и радиус наружной стенки выходного сопла - 39мм. Вариант 2 - закрутка потока уменьшена с 70 до 60 . радиус наружной стенки сопла равен 38мм. Вариант 3 -длина лопаток тангенциального завихрителя равна 14мм (установка пластины-перегородки). Вариант 4 - изменена конструкция стабилизатора.
Обнаружено, что структура газового потока в модуле оказывает весьма сильное влияние и на распределение капельно-жидкого топлива в камере, и на сепарацию капель на стенки. Выявлены три харак терных вида течения в модуле, отличающиеся конфигурацией -зон оо-ратных токов.
Расчеты проведены для характерных режимов работы авиационного двигателя. В результате расчетов распределения топлива в режиме холодных испытаний установлено, что
- в вариантах 1 и 2 доля осаждающегося на стенки козырька топлива составляет приблизительно 6-8%; установка перегородки (вариант 3) приводит к уменьшению этой доли до 3%; изменение конфигурации стабилизатора (вариант 4) не нарушает распределениях капельножидкого топлива внутри завихрителя;
- основная доля топлива, распыленного пневматическими форсунками, попадает на разделяющую обечайку и стабилизатор; эти доли составляют для первых трех вариантов конструкции (со «старым» стабилизатором) от 83 до 96%, а в четвертом варианте («новый» стабилизатор) - приблизительно 70%; в последнем случае имеет место интенсивный унос капель высокоскоростным осевым воздушным потоком;
- имеет место существенная сепарация капель на стенки модуля; так, массовая доля капельно-жидкого топлива, попадающего на стенку жаровой грубы, в вариантах 1 и 2 составляет 75%, в варианте 3 - 88% и в варианте 4- 98%.
Таким образом, результаты расчетов по сепарации топливных капель на стенки завихрительного устройства показали, что в целом проведенные мероприятия по совершенствованию конструкции модуля уменьшили массовую долю топлива, попадающего на лопатки и стенки тангенциального завихрителя. Расчеты показали также, что в третьем варианте расчетов топливный факел ближе всего подходит к стабилизатору пламени и некоторая часть капель захватывается циркуляционным течением «висящей» зоны обратных токов. В четвертом варианте расчетов обнаружено снижение уровней концентраций капельно-жидкого топлива в камере, что связано с уносом капель высокоскоростным осевым воздушным потоком. Так, безразмерные максимальные значения концентраций капельно-жидкого топлива в горловом сечении тангенциального завихрителя равны Ск1,= 0.73, Ск.2= 0.68. Ск,3= 0.38 и Ск,4= 0.24 для вариантов 1-4, соответственно. Как видно из приведенных данных, причиной этого уменьшения является установка в лопаточном канале тангенциального завихрителя пластины-перегородки.
При увеличении температуры воздушного потока количество топлива, попадающего на стенки камеры, снижается, уменьшается и доля топлива, распиливаемого с острых кромок, а при увеличении давления в модуле интенсифицируются процессы увлечения капель газовым потоком.
Приведенные данные показывают, что распределения капельножидкого и парообразного топлива в модуле являются весьма чувствительными к изменениям конструктивных и режимных параметров рассматриваемого устройства.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, проект №05-08-17942.

В.Б. Рутовский, И.В. Кравченко, М.Н. Булаева,
(Московский авиационный институт (государственный технический университет), г. Москва)
Представленный доклад посвящен вопросам развития экспериментальной базы, методов и средств экспериментальных исследований рабочих процессов в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. Приведены результаты работ, выполненных в обеспечение соответствующего уровня экспериментальных исследований в МАИ требованиям решаемых научных задач по созданию перспективных камер сгорания и их основных элементов.
Стендовые испытания необходимы для подтверждения правильности расчетов и разработки мероприятий по доводке камер сгорания и их элементов. Одной из основных задач при проведении испытаний является получение, накопление, систематизация и анализ экспериментальных данных об объекте испытаний и стендовых параметрах, полученных в процессе испытаний.
Представлена схема стенда, который в настоящее время используется для исследования рабочих процессов фронтовых устройств перспективных камер сгорания.
Анализ стендовых испытаний и практика их проведения позволяет выделить два основных этапа: подготовка испытываемого объекта и технологического оборудования, обеспечивающего создание заданных условий испытаний; проведение испытаний.
Подготовка и проведение испытаний состоят из сложных трудоемких информационно-измерительных и управляющих процессов:
-управление режимами параметров объекта исследования и стенда на установившихся и неустановившихся режимах;
- обработка результатов измерений и анализ состояния объекта
исследования;
-отображение в реальном времени информации, необходимой для контроля состояния объекта, стенда и принятия решений;
- регистрация процесса испытаний.
Успешная реализация вышеперечисленных процессов невозможна без применения автоматизированной системы испытаний, построенной на базе средств вычислительной техники и использующей в своей работе математические и информационные методы.
В настоящее время введен в эксплуатацию измерительно-вычислительный комплекс на базе персонального компьютера, который обеспечивает экспресс анализ результатов испытаний на различных режимах и отображение их на экране монитора в темпе испытаний.
Приводится структурная схема процесса испытаний камер сгорания и фронтовых устройств с применением автоматизированной системы.
Измерительные каналы объединяются по подсистемам измерения: давления, перепада давлений, температуры, расхода топлива.
В состав измерительной системы входят:
• Компактные датчики давления фирмы WIKA с диапазоном измерения от 0 до 20 бар. Стандартный выходной сигнал с датчиков 4-20 мА. Погрешность датчиков в любой точке диапазона не превышает 1% от верхнего значения диапазона, что соответствует погрешности 0,5% при оценке по методу наименьших квадратов.
• Датчики перепада давления «САПФИР - 22 МП» ЗАО «Манометр». Выходной токовый сигнал 4-20 мА. предел допускаемой основной погрешности ±0,5%.
• Термопары с различными диапазонами замера температур.
• Датчик расхода жидкости (тип РС-01), предназначенный для преобразования значений объемного расхода жидкости в унифицированные сигналы постоянного тока и частоты. Предел приведенной основной погрешности 1%. Выходной сигнал 0-20 мА.
• Датчик расхода турбинного типа ТПР. Предназначен для преобразования значений объемного расхода жидкости в унифицированные сигналы частоты в пределах 0-230 Гц. Предел приведенной основной погрешности составляет 1%.
Для преобразования частотного сигнала от датчика ТПР в напряжение используется преобразователь фирмы «ALEXANDER WIEGAND GmbH&Co» с выходным сигналом 0 - 5 В. Для преобразования сигнала напряжения в токовый 4-20 мА. используется преобразователь той же фирмы.
Токовые сигналы с диапазонами 0-20 мА подаются на преобразователь аналогового сигнала в цифровой SMART с целью передачи их на компьютер.
На базе персонального компьютера создана автоматизированная информационно-измерительная система. Для отдельных групп измерительных каналов возможно сохранение градуировочной зависимости в табличном виде для использования метода линейной интерполяции при переводе в физическую величину. Результаты метрологических оценок сохраняются в архиве, а также в виде текстовых файлов для использования в программах вторичной обработки.
Рабочий режим источника измеренных данных (SMART) состоит из циклического сканирования измерительных каналов с последующим выводом на монитор результатов измерения в виде предварительно подготовленных графических форм отображения. SMART работает с заданной частотой, которая являющаяся ведущей в процессе сбора и накопления данных испытаний, обеспечивает основную частоту опроса сбора и накопления данных испытаний, обеспечивает основную частоту системы сбора и формирует информационную единицу, называемую кадром измерений. Текущий информационный кадр посредством буферного файла измерений доступен программе обработки, которая в свою очередь формирует буферный файл результатов, доступный программе отображения.
Параллельно процессу сбора данных по команде оператора начинается накопление этих данных на диске ПК в виде файла, состоящего из последовательности кадров измерений, называемого серией измерений. Начало записи определяется моментом выдачи команд «запись» и «конец записи». После ввода команды «конец записи» каждой серии экспериментов присваивается номер. Данные серии записи с любым номером можно просмотреть в числовом виде или графической форме, обработать, выбрать интересующие интервалы времени и представить в виде текстового файла для экспорта их в базы данных.
Таким образом, внедрение автоматизированной системы обеспечило решение вопросов автоматизации испытаний, включающих в себя автоматизированное измерение, обработку и отображение результатов испытаний в темпе эксперимента, систематизации и анализа экспериментальных данных.
Данная работа проведена при поддержке [Международного Научно-Технического центра в рамках соглашения № 3186.

Б.Г. Мингазов, В.Б. Явкин,
(КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань).
Ю.В. Алеев, А.В. Сорвачев,
(ООО « Татрансгаз»)
Одной из причин, приводящих к появлению больших перекосов в распределении температуры за ТНД и к погасанию пламени, может служить неравномерность подвода воздуха к камерам сгорания. Эта неравномерность возникает как следствие подвода воздуха к блоку камер сгорания по 4 патрубкам. Растекание потока в блоке камер сгорания неизбежно создаст неравномерность в распределении давления; вопрос только в том, как велика будет эта неравномерность.
Производственные отклонения при изготовлении камер сгорания проявляющиеся в различных размерах отверстий и щелей охлаждения можно свести к отклонению гидравлического сопротивления стенки жаровой трубы. Сочетание неравномерности распределения давления в общем корпусе камер сгорания и различных сопротивлений жаровых труб может приводить к перераспределению расходов воздуха и. как следствие температур на выходе камер сгорания.
С целью проверки эффектов растекания и различия гидравлических сопротивлений были проведены расчеты структуры потока в блоке камер сгорания, по результатам которых сделаны следующие выводы:
1. Подача воздуха в общий корпус камер сгорания через 4 патрубка приводит к возникновению неравномерности распределения давлений в канале между кожухом и жаровой трубой как по различным КС. так и по поперечным сечениям отдельно взятых КС.
2. Неравномерное распределение давления вызывает неравномерное распределение расходов воздуха по камерам сгорания, которое, в свою очередь, приводит неравномерному распределению температур. Неравномерность распределения расходов и температур может усиливаться или ослабляться подбором гидравлических сопротивлений жаровых труб.
3. Неоднородность распределения давления по поперечному сечению канала охлаждения является источником возникновения вторичных течений, в том числе появления закрутки потока, что приводит к изменению глубины проникновения струй в жаровой трубе, отклонению их от радиального направления и перераспределению расхода воздуха по поперечному сечению жаровой трубы. При этом возможно образование, как переобогащенных, так и обедненных локальных зон.
Указанные неравномерности распределения расходов сами по себе не могу! являться причиной сильного перекоса температурного поля или срыва пламени, однако могут служить причиной заметного снижения полноты сгорания.