Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка активных комбинированных подшипниковых узлов роторных агрегатов летательных аппаратов

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
комбинированные опоры, динамика роторов, математическое моделирование, активное управление, экспериментальный стенд

Цель проекта:
Разработка теоретических основ расчета и проектирования активных комбинированных опор роторов (далее – АКОР), а также методов интеграции их в роторные агрегаты авиационной, ракетно-космической и иной техники. Разработка и создание экспериментальных образцов АКОР, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками, для агрегатов авиационной, ракетно-космической и иной техники.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы в области комбинированных опорных узлов с интегрированными системами контроля и управления рабочими характеристиками опорного узла.
2. Концептуальная модель АКОР, включающая в себя обобщенную структурно-функциональную модель, дескриптивное описание и возможные преимущества разрабатываемых новых видов опорных узлов роторов.
3. Возможные варианты построения АКОР и описания принципов их работы, а также ожидаемых преимуществ при различных пространственных сочетаниях подшипников качения, подшипников скольжения, электромагнитных и пьезоактуаторов.
4. Математические модели двух базовых видов АКОР, включающие в семя математические модели подшипника качения, подшипников скольжения, упругих лепестков, электромагнитного и пьезоактуатора, а также математическую модель жесткого несимметричного ротора с АКОР.
5. Результаты теоретических исследований рабочих характеристик АКОР, которые позволили установить закономерности влияния режимов переключения на динамические характеристики и повышение надежности работы опорного узла в целом.
6. Алгоритмы интеллектуального управления движением роторов, основанные на методах нечеткой логики с целевой постановкой минимизации виброперемещений ротора, а также отдельные алгоритмы по прохождению критических частот за счет переключения режимов работы АКОР.
7. Отчет о патентных исследованиях, отчет о дополнительных патентных исследованиях, 5 результатов интеллектуальной деятельности обладающих новизной и отличительностью от существующих на сегодняшний день технических решений в области активных комбинированных опор.
8. Прикладное программное обеспечение, реализующее математические модели АКОР и роторных систем с АКОР, позволяющее в автоматизированном режиме проводить проектировочный и проверочный расчеты различных модификаций АКОР для роторных систем.
9. Разработанная эскизная конструкторская документация и изготовленные экспериментальные образцы двух видов АКОР.
10. Разработанная рабочая конструкторская документация и изготовленный испытательный стенд с турбинным приводом для исследования характеристик опор роторов.
11. Программное обеспечение информационно-измерительной системы испытательного стенда, позволяющее осуществлять контроль, управление силовыми модулями испытательного и сбор данных в ходе проведения экспериментальных исследований.
12. Программное обеспечение систем управления экспериментальных образцов АКОР, позволяющее проводить управление динамическими характеристиками АКОР в рабочем цикле за счет включения/выключения электромагнитных и пьезоактуаторов.
13. Программа и методики экспериментальных исследований экспериментальных образцов АКОР, результаты экспериментальных исследований, которые подтвердили принципиальную работоспособность изготовленных экспериментальных образцов АКОР, возможность изменения динамических характеристик в процессе рабочего цикла, а также соответствие реальных рабочих параметров заявленным в техническом задании.
14. Прототип программного обеспечения для расчета и проектирования АКОР, объединяющий в себя разработанные математические модели, методики расчет эксплуатационных характеристик АКОР, графический интерфейс построения модели ротора, математический аппарат теории обработки статистических данных и базу данных специализированной научно-методической литературы.
15. Рекомендации и предложения по разработке, производству и эксплуатации АКОР в составе роторных агрегатов с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.
16. Методические указания по расчету, проектированию и применению АКОР, обобщающие разработанные в ходе проекта теоретические основы расчета и проектирования АКОР и роторных систем с АКОР.
17. Проект технического задания на выполнения ОКР по теме «Разработка комбинированного объемно-центробежного насоса с АКОР», выполнение которой позволит создать экспериментальный образец насоса с повышенными энергетическими характеристиками, вибрационной безопасностью и с функцией самодиагностики за счет применения АКОР.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате выполнения проекта будет создана следующая основная научно-техническая продукция:
1. Экспериментальные образцы двух видов АКОР.
2. Испытательный стенд с турбинным приводом для исследования опор роторов.
3. Методика расчета и проектирования роторных систем с АКОР.
4. Прикладное программное обеспечение по расчету рабочих характеристик АКОР и роторных систем с АКОР.

Новизна научных решений доказывается использованием современных методов в области создания математических моделей составляющих АКОР и роторных систем с АКОР, проведением всестороннего информационно-аналитического поиска о состоянии исследований в мире по направлениям проводимых исследований, патентоспособными результатами интеллектуальной деятельности, полученными в ходе выполнения проекта, а также успешной демонстрацией научных результатов проекта на международных научных форумах.

Сравнивая полученные результаты с результатами подобных мировых научных исследований, можно обобщить, что все результаты соответствуют мировому уровню, а характеристика экспериментальных образцов АКОР превосходят имеющиеся аналоги по своим характеристикам. Отдельно можно отметить, что разработанное программное обеспечение не может наравне конкурировать с зарубежными "тяжелыми" расчетными системами в области динамики роторов, но обладает новизной за счет интегрированных новых объектов расчета и может успешно применяться на предприятиях как CAE-система предварительных расчетов роторных систем.

Достижение заявленных результатов базируется на синергетическом объединении научного, образовательного и производственного кластеров, что позволило сократить путь от идеи создания, прототипирования и испытаний нового объекта до его практического внедрения.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты выполнения проекта будут применяться в области транспортного и энергетического машиностроения на предприятиях, занимающихся проектированием роторных агрегатов для двигателей летательных аппаратов, жидкостных реактивных двигателей, а также насосов, компрессоров, детандеров для нефтегазовой, химической и других областей промышленности.
Практическое внедрение результатов будет осуществляться посредством реализации на площадях индустриального партнера программы по созданию конструкторского бюро по проектированию перспективных роторных машин с мехатронными опорными узлами.
Данный подход позволит увеличить номенклатуру и конкурентоспособность продукции, выпускаемой на предприятии, создать новые рабочие места и развивать научно-технические направления по внедрению систем контроля, управления и диагностики в роторные машины.
Также полученные результаты дадут развитие новым направлениям научно-исследовательской деятельности, внедрены на разных уровнях учебного процесса при подготовке инженеров по направлениям автоматизации технических систем, мехатроники и робототехники.



Текущие результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
2. Описание разработанной концептуальной модели АКОР.
3. Результаты теоретических исследований возможных вариантов построения АКОР.
4. Результаты математического моделирования различных модификаций АКОР.
5. Результаты теоретических исследований рабочих характеристик АКОР.
6. Описание разработанных алгоритмов интеллектуального управления движением роторов.
7. Отчет о патентных исследованиях.
8. Рабочая конструкторская документация на испытательный стенд с турбинным приводом для исследования характеристик опор роторов.
9. Программное обеспечение информационно-измерительной системы испытательного стенда.
10. Программа и методики экспериментальных исследований экспериментальных образцов АКОР.
11. Испытательный стенд с турбинным приводом для исследования характеристик опор роторов.
12. Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы АКОР.
13. Экспериментальные образцы АКОР.
14. Программное обеспечение систем управления экспериментальных образцов АКОР.
15. Результаты экспериментальных исследований экспериментальных образцов АКОР.
16. Прикладное программное обеспечение, реализующее математические модели АКОР и роторных систем с АКОР.