#двигатели

Американский производитель авиационных двигателей и оборудования Pratt & Whitney поставил первый самолет, оснащенный новым турбовентиляторным двигателем GTF Advantage. По сравнению с нынешней версией GTF он обеспечивает до 8% большую взлетную тягу, а межремонтная наработка двигателя может увеличиться вдвое.

Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.

Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?

Слушатели узнают, какие принципы лежат в основе работы тепловых двигателей.

На взлете самолета шум двигателей может достигать 110-150 децибел, в то время как для человеческого уха комфортным считается всего 20-40 децибел. Излишний шум способен воздействовать не только на слуховой аппарат, но и на работу сердечно-сосудистой и нервной систем, вызывать головные боли и повышенную утомляемость. Для уменьшения шума в авиации используются специальные звукопоглощающие конструкции. Ученые Пермского Политеха модернизировали один из их элементов, изменив физику течения воздуха, что позволило повысить поглощение звука конкретной конструкции с 85% до 90-95% на частотах 400-500 Гц и высоких уровнях звукового давления.

Фотополимеры — жидкие смолы, затвердевающие под УФ-излучением, — широко используются в авиации, автомобилестроении, ювелирном деле и стоматологии. На 3D-принтере из них печатают модель детали, затем помещают в огнеупорную форму и обжигают. Смола выгорает, оставляя полость для расплавленного металла. После застывания форму разрушают, получая готовое изделие. Однако при нагреве фотополимер расширяется, что может повредить форму и привести к браку. В ПНИПУ разработали компьютерную модель для отслеживания поведения фотополимеров, чтобы прогнозировать их состояние. Разработка позволит предсказать свойства полимеров с точностью до 95% и не допустить появления дефектов.

Видеокамера NasaSpaceFlight, которая установлена на испытательном полигоне SpaceX в городе Макгрегор (штат Техас), зафиксировала мощный взрыв. Вслед за ним возник пожар, который довольно быстро потушили. 

Форсунки — ключевые элементы бензиновых и дизельных двигателей, которые дозированно подают топливо в камеру сгорания в виде мелкого распыления. Необходимо регулярно проверять их исправность, так как от этого зависит правильность работы двигателя, умеренность расхода горючего и экологичность выбросов выхлопных газов. Существующие стенды для выявления отклонений — это чаще всего сложные габаритные установки с дорогостоящим оборудованием, неудобные в обслуживании. Специалисты Пермского Авиатехникума и Пермского Политеха представили инновационный стенд для диагностики топливных форсунок, созданный с применением аддитивных технологий. Новое решение отличается компактностью, низкой себестоимостью и простотой производства, что делает его доступным и перспективным для российских предприятий.

Прошлым летом основатель космической компании SpaceX Илон Маск показал первую серийную версию атмосферного двигателя Raptor 3, которыми оснащена первая ступень транспортной системы Starship — Super Heavy, а также кластер из трех центральных двигателей корабля Starship. Теперь поклонники SpaceX заметили новую версию вакуумного двигателя Raptor.

В авиации, машиностроении, энергетике и других отраслях активно применяются звукопоглощающие конструкции, например, в энергетических установках, авиационных двигателях, автомобилях. Для создания новых изделий, не пропускающих акустические волны, требуется изучить способности таких материалов задерживать звук. Это возможно с помощью специального устройства с микрофонами — акустического интерферометра. Он записывает, как разные материалы поглощают акустические сигналы. Чтобы расшифровать полученные данные, раньше использовали специальную программную лицензию, которую теперь нельзя купить в России. Ученые Пермского Политеха разработали новую программу на Python, которая позволяет анализировать эти записи на обычном компьютере.

Ученые разработали метод создания защитных танталовых покрытий на титане, который позволяет проконтролировать состав, структуру и свойства создаваемого слоя и добиться его большей механической прочности. Разработка может применяться в медицине для создания биосовместимых имплантатов, а также для защиты титановых деталей техники, работающей в агрессивных средах, например морских судов и автомобильных двигателей.

Слушатели узнают о передовых технологиях, которые однажды помогут человечеству выйти за пределы Земли и приблизиться к другим мирам.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами широко используются в робототехнике, промышленных приводах, электрогенераторах, насосах для перекачки нефти и воды и других системах, где важны точность и динамика. Традиционные методы управления требуют наличия датчиков положения и скорости, однако их применение ограничено условиями эксплуатации: они могут быть слишком чувствительны к вибрации и ударам, подвергаться воздействию электромагнитных помех, не работать при высоких температурах, возникающих в двигателе. Это приводит к неточным показаниям или поломкам. Ученые Пермского Политеха предложили новый метод бездатчикового управления синхронным двигателем, который поддерживает широкий диапазон скоростей и нагрузок, при этом требуя меньше вычислительных ресурсов. Статистические ошибки этой системы составляют менее одного процента.

В России насчитывается около 1500 пассажирских самолетов, а в мире их более 47 тысяч. За их подъем в небо и полет отвечают газотурбинные двигатели. Одни из основных элементов их конструкции — рабочие лопатки, за счет которых осуществляется функционирование силового агрегата. Они постоянно подвергаются эрозионному износу и высокотемпературной коррозии в процессе эксплуатации и нуждаются в восстановительном ремонте. Однако зачастую после него меняется качество защитного покрытия, что влияет на быстрый выход деталей из строя. Ученые Пермского Политеха совместно с «ОДК-Пермские моторы» разработали рекомендации по обработке лопаток, которые повысят их надежность и долговечность.

В большинстве транспортных средств отсутствует система своевременного распознавания неисправностей автомобильного двигателя. Это может привести к серьезным последствиям, например, отказу силового агрегата. Проблемы на ранней стадии можно определить виброакустическим методом, проанализировав шумы в машине с помощью специальных устройств. Существующие приборы с подобным действием обладают рядом недостатков, таких как громоздкость, отсутствие онлайн-передачи данных, неточность. Ученые Пермского Политеха разработали вариант такой системы, дополненный технологией Bluetooth. Само устройство в будущем поможет анализировать несвойственные машине звуки и определять проблемы в двигателе, а также их точечное местонахождение.

Новая конструкция топливных форсунок авиационных воздушно-реактивных двигателей с системой охлаждения без применения и с применением электростатических полей от ученых КНИТУ-КАИ имени А. Н Туполева и Центрального института авиационного моторостроения имени П .И. Баранова предотвратит образование в них твердого углеродистого осадка. Конструктивные схемы включают наружную рубашку охлаждения с каналами особой геометрии.

Линейные двигатели приводят в движение электрический транспорт, лифты высотных зданий, металлорежущее оборудование, транспортировочные конвейерные ленты, сваебойные молоты и даже бионические протезы. Их преимущество в том, что для перемещения по прямой линии не нужны дополнительные механизмы — шестерни, рейки или цепи. Но иногда при обработке деталей сложной формы, выполнении некоторых манипуляций в робототехнике, перекосах и неровностях движения необходимо перемещение по криволинейной траектории. Не каждая конструкция агрегата способна сделать это эффективно и без лишних колебаний. Ученые Пермского Политеха проанализировали три вида моделей линейного двигателя и выяснили, какой из них лучше всего справляется с поставленной задачей.

Для многих из нас турбулентность — неприятное явление, которое сопровождается тряской самолета. Она возникает, когда потоки воздуха хаотично завихряются вместо того, чтобы двигаться прямо. Но если заглянуть внутрь авиадвигателя, то окажется, что такой же процесс может быть полезным и даже необходимым для самолета. Турбулентные завихрения, возникающие внутри камеры сгорания, активно перемешивают кислород с топливом, что увеличивает скорость реакции горения и делает полет стабильным и безопасным. Математическое моделирование всех этих процессов позволяет предсказать поведение материалов при высоких температурах и давлениях, а также повысить эффективность использования топлива. Ученые Пермского Политеха выяснили, какой показатель турбулентности нужно использовать для корректного моделирования горения. От точных расчетов зависит качественная оценка работы двигателя и выявление его неисправностей.

Почти для любого вида промышленности необходима обработка металлических изделий для придания им нужной формы. От этого зависит прочность и долговечность готовой конструкции. Особая сложность заключается в деталях со сложной геометрической формой, тонкими стенками или маленькими размерами, как, например, элементы авиационных двигателей и лопастей, медицинские имплантаты и хирургические инструменты. Чтобы не повредить такие изделия, требуется точная и аккуратная работа. В этом случае применяют технологию проволочной электроэрозионной обработки: лишний материал удаляется с поверхности серией электрических ударов тока, которые подаются с тонкой проволоки. Ученые Пермского Политеха исследовали точность этого метода и нашли способ повысить ее эффективность вдвое.

Синхронные двигатели применяют там, где нужна большая мощность для привода в движение различных механизмов и устройств – компрессоров, насосов, мельниц. Это важно для энергетической, промышленной и авиационной отраслей. Для упрощения работы используют систему автоматического бездатчикового управления, которая позволяет в режиме реального времени косвенно получить информацию о положении ротора и скорости вращения двигателя. В известных системах при изменении условий эксплуатации эффективность работы снижается, теряется стабильный контроль над механизмом. Ученые Пермского Политеха разработали новый подход к адаптации наблюдателя синхронного двигателя, который повышает надежность и точность системы управления.

Российские инженеры предложили алгоритмы для управления двигателями причаливания и ориентации, которые используются на российском перспективном транспортном корабле «Орел». Разработка позволит космическому аппарату в автоматическом режиме обеспечить реализацию орбитальных маневров при помощи ракетных двигателей, а также перемещение в ближней зоне при стыковке к орбитальной станции. Предложенные методы помогут выбрать лучшую траекторию и уменьшить расход топлива во время длительного космического полета. Также они позволят перестроить работу ракетных двигателей в случае нештатной ситуации.

Точного, лаконичного и общепризнанного ответа нет. Наиболее вероятная причина — слишком маленький вклад самолетной ступени в общую энергию выведения, энергетическое несовершенство такой схемы. С одной стороны, самолетная ступень и везет в баках, и расходует только горючее, используя в качестве окислителя кислород воздуха для горения в двигателях. И аэродинамическая подъемная сила крыльев создается гораздо меньшей тягой...

Этот вопрос — один из ключевых в построениях «лунозаговорщиков», но и у многих других людей он вызывает здоровое недоумение. F-1 радикально мощнее других двигателей своей эпохи. Например, главный двигатель советской лунной программы, легендарный НК-33, имеет тягу на уровне моря лишь в 1,51 меганьютона — а F-1 уже 6,77 меганьютона. Разница в четыре с половиной раза!...

Беспилотные летательные аппараты широко используются для разведки, исследований месторождений, контроля границ и даже доставки грузов. С каждым годом системы БПЛА модернизируются, инженеры повышают производительность и уменьшают габариты бортовой аппаратуры, чтобы обеспечить легкий взлет и высокую скорость дрона. Это касается и важнейшей части беспилотника — двигателя. Он должен быть небольшим по размеру, надежным в эксплуатации, с низким расходом топлива, длительным сроком службы и хорошими высотными характеристиками. Молодые ученые Пермского Политеха разработали малогабаритный двигатель для БПЛА с новаторской системой подачи топлива и возможностью дистанционного контроля параметров. Умная система позволит на 30 процентов снизить затраты на производство и эксплуатацию двигателей для беспилотников.

Несколько лет назад Национальное аэрокосмическое агентство США объявило, что возобновляет свою ядерную программу по разработке космических двигателей. В 2023 году оно выбрало первую концепцию бимодальной ядерной двигательной установки, использующей «цикл возбуждения волнового ротора», которая должна будет сократить время полетов на Марс до 45 дней. Теперь же в агентстве определились с подрядчиком для создания атомного двигателя, с помощью которого можно будет исследовать соседние звездные системы и собирать образцы с межзвездных объектов.

Когда ракета-носитель расходует топливо, ее топливные баки становятся больше не нужны: они превращаются в мертвый груз. Кроме того, теряя топливный бак, теряются еще десятки миллионов долларов — стоимость двигателей, использующихся на ступени. «Ракеты‐самопожиратели», которые сжигали бы свои баки в качестве горючего, не только разрешили бы проблему мусора, но и сэкономили бы заказчикам огромные деньги. Группа инженеров из Великобритании впервые построила прототип ракетного двигателя, «питающегося» частями ракеты.

На производстве в машиностроении, энергетике, строительстве и металлургии используют синхронные двигатели. Они преобразуют электричество в механическую энергию. Их применяют, например, в угольных и цементных мельницах, насосных и вентиляционных установках, подъемно-транспортных машинах и конвейерах. Существующие регуляторы не обладают достаточным быстрым действием. Ученые ПНИПУ предлагают заменить их на финитные, которые позволяют добиться более высоких показателей качества и оптимизировать производственные процессы.

Специалисты инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ провели исследование мирового рынка авиационных двигателей, включая двигатели БПЛА. Выяснилось, что при темпах роста 8,53 процента в год к 2027 году объем рынка составит 11,77 миллиардов долларов.

Морозы становятся настоящим испытанием для автовладельцев. Ученые Пермского Политеха рассказали, почему зимой аккумулятор разряжается быстрее и что нужно сделать, чтобы «оживить» его, какие меры защиты от холодов приводят к поломке автомобиля и какие действия предпринять, если машина не завелась.

В беспилотных, боевых самолетах и крылатых ракетах применяются надежные и простые в конструкции ракетно-прямоточные двигатели. Сейчас в энергетических системах используются разные виды топлива, которые в этом типе двигателя приводят к определенным недостаткам, например, невозможности многократного запуска и низким эксплуатационным характеристикам. Поэтому актуален поиск других способов повышения эффективности ракетно-прямоточного двигателя. Для этого ученые Пермского Политеха подобрали оптимальный состав нового гранулированного топлива, который усовершенствует работу летательного аппарата.

Синхронные двигатели широко применяются в машиностроении, энергетике, строительстве и металлургии благодаря своей эффективности, мощности и надежности. Однако регуляторы, которые обычно управляют параметрами работы таких двигателей, например, скоростью, не всегда обеспечивают высокое качество контроля. В результате эффективность двигателя снижается, растет потребление электроэнергии и износ деталей. Ученые ПНИПУ предложили решение этой проблемы: нечеткий регулятор, основанный на знаниях эксперта-человека, позволит более точно и стабильно управлять работой двигателя.

Военно-промышленная компания из США Raytheon создаст рабочую версию вращающегося детонационного двигателя без подвижных деталей под названием Gambit. Этим типом двигателей Пентагон собирается оснастить крылатые ракеты, предназначенные для истребителей четвертого поколения вроде General Dynamics F-16 Fighting Falcon.

4 октября 86 лет назад советский дирижабль СССР-В6 «Осоавиахим» установил мировой рекорд по протяженности полета. В XX веке дирижабли были популярны и применялись во многих сферах, но со временем они канули в Лету. Почему они исчезли и есть ли будущее у этого вида транспорта? Рассказали ученые Пермского Политеха.

Группа ученых химического факультета ЮФУ выявила причины того, почему некоторые электрокатализаторы деградируют и предложила методические рекомендации для тестирования их устойчивости. По словам специалистов, именно их структурно-морфологические особенности и устойчивость к деградации крайне важны для долгой эксплуатации топливных элементов.

Чаще всего газотурбинные двигатели используют в авиации. Но и на земле им находят применение в газотурбинных установках на газоперекачивающих станциях. При их работе, из камеры сгорания в атмосферу выбрасываются продукты горения топлива, такие как оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды. Все это негативно сказывается на окружающей среде. Ученые Пермского Политеха предложили в новых, более экологичных двигателях с малоэмиссионными камерами сгорания использовать систему автоматического управления, которая будет осуществлять мониторинг процесса организации горения, что позволит избежать аварийных режимов работы двигателя и обеспечит экологическую безопасность. Алгоритм управления включает встроенную полуэмпирическую математическую модель камеры сгорания, разработанную на основе физического уравнения Зельдовича, которая выполняет функцию виртуального сенсора для контроля за выбросами вредных веществ.

Долговечность современных газотурбинных двигателей в значительной степени зависит от надежности работы лопаток турбины, поскольку эти детали получают самую большую нагрузку. Лопатки изготавливаются из жаропрочного никелевого сплава. Под воздействием динамических нагрузок и работе в агрессивной среде на поверхности лопаток образуются микротрещины, содержащие оксидные пленки разных металлов. Для ремонта отработанных лопаток необходимо очистить микротрещины и труднодоступные участки поверхности сопловых лопаток от оксидов металлов. Ученые Пермского Политеха провели анализ всех имеющихся способов очистки деталей от трудноудаляемых компонентов — оксидов алюминия, титана и хрома, и нашли более эффективные способы очистки. Технология будет полезна для разрабатываемой технологии ремонта лопаток газотурбинных двигателей.

В целях обеспечения технологического суверенитета России государство решило заменить почти все импортные самолеты на отечественные. Так на смену американскому Boeing и французскому Airbus должны прийти российские ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310. Правительство установило задачу поставить в парк не менее 339 новых пассажирских лайнеров к 2030 году. Пермский край получил госзаказ на изготовление более 300 больших авиадвигателей типа ПД-35, ПД-14, ПД-8 и ПС-90А. Чтобы успеть в срок, необходимы огромные денежные вложения, создание дополнительных производственных мощностей и внедрение новых высокотехнологичных решений. Самым трудоемким в производстве двигателей является узел газовой турбины, так как сопловые лопатки, расположенные в нем, представляют собой геометрически сложную конструкцию. Их изготовление стоит больших финансовых средств и занимает очень много времени. А из-за низкой эффективности станков для обработки очень часто не обеспечивается точность и необходимая шероховатость, а также появляются дефекты - трещины и шлифовочные прижоги. Все это приводило к браку, снижению мощности двигателя и увеличенному расходу топлива. Ученые Пермского Политеха нашли способ, как повысить производительность и сократить расходы на изготовление деталей для авиационных двигателей.

Несмотря на невысокую скорость движения, речной транспорт по-прежнему используется для внутренних перевозок различных технических грузов: песка, угля, нефти, зерна и даже грузовых автомобилей. В основном с этой целью используются толкаемые буксиром баржи с механическим управлением. Для повышения рентабельности грузоперевозок команда исследователей из Пермского Политеха и Пермского филиала Волжского государственного университета водного транспорта предложили вариант автоматизации управления буксиром-толкачом.

В процессе создания деталей для самолетов обрабатывают сложнопрофильные поверхности. В частности, к ним относятся профили компрессорных лопаток газотурбинных двигателей. Управление параметрами режимов обработки таких изделий – достаточно трудоемкий процесс, так как нормативной базы данных для него пока нет. Ученые Пермского Политеха нашли способ обеспечить необходимую точность изготовления лопаток двигателей. Они описали процессы их деформации, на которые влияет большое количество конструктивно-технологических и геометрических факторов. Полученные данные можно использовать для создания управляющих программ автоматизированного изготовления деталей на станках с числовым программным управлением. Это позволит эффективно выбирать сочетания управляемых параметров режима их обработки и повысить качество отечественных двигателей.

Исследователи из Сколтеха напечатали на 3D-принтере образцы из прежде не изученных сплавов стали и бронзы и определили их механические характеристики. Сочетая в себе ценные свойства обоих основных компонентов, эти новые железо-медные сплавы могут найти применение в двигателях самолетов и ракет: можно изготовить камеру сгорания, которой сталь придаст высокую жаростойкость, а бронза — необходимую теплопроводность, чтобы не допускать перегрева.

Для эффективной работы камер сгорания газотурбинных энергоустановок, которые активно используются для выработки электричества и теплоэнергии, необходимо в течение всего процесса нагревать свежую газовоздушную смесь до температуры воспламенения. Если газа в смеси мало, а воздуха много, горение нестабильно и практически невозможно. Ученые Пермского Политеха предложили комбинированный способ повышения температуры топлива перед его подачей в камеру сгорания. Технология позволит установке самопроизвольно выделять большое количество тепла и электроэнергии, не принося вреда экологии. Кроме того, разработка уменьшит габариты оборудования и при этом увеличит срок службы и экономичность его работы.

Опубликована новая фотография, на которой показаны 33 мощных двигателя Raptor, установленные на сверхтяжелой ракете Super Heavy. Сейчас сотрудники компании SpaceX выполняют последние подготовительные работы для первого орбитального полета связки этой сверхмассивной ракеты-носителя и космического корабля Starship, который должен состоятся в июле 2022 года.

Участники мероприятия смогут посетить демонстрационный зал НПО «Энергомаш» и увидеть легендарные ракетные двигатели. 

Новинку в области аэрокосмической техники — ракетные двигатели на гранулированном твердом топливе — представили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Их сдвинут до ближайших 12-14 месяцев, заявил Минпромторг.

В современных самолетах используют газотурбинные двигатели нового поколения, которые способны выдерживать влияние высоких температур. В частности, этого эффекта можно достичь с помощью многослойных керамических теплозащитных покрытий. Ученые Пермского Политеха предложили технологию, которая позволит получать жаропрочные композиты в одну стадию.

Институт космического ведомства ЦНИИмаш заказал турбореактивные двигатели для испытаний демонстратора многоразовой ракеты. Ранее стали известны сроки создания прототипа крылатой ступени.

Исследование разработчиков из Пермского Политеха позволит повысить прочность металлических изделий более чем на 30 процентов. Укрепить ответственные конструкции поможет комплекс из инструмента и специальной программы, которая подберет оптимальные режимы обработки поверхности. Разработку можно использовать в области машиностроения и авиастроения. Отечественных аналогов комплекса пока нет.

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.