КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-00085
НазваниеРазработка комплекса математических моделей и методов для получения сложнопрофильных трактов охлаждения камер сгорания жидкостных ракетных двигателей
Руководитель Рязанцев Александр Юрьевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет» , Воронежская обл
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-101 - Прочность, живучесть и разрушение материалов и конструкций
Ключевые слова тракт, охлаждение, жидкостной ракетный двигатель, камера сгорания, оболочка
Код ГРНТИ55.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В современной авиационной и космической технике широко используются детали с трактами охлаждения. Основные варианты получения трактов: механический, электроэрозионный, лазерный и другие способы. Для реализации способа обработки необходим точный расчет траектории движения инструмента. А также проектирование и изготовление специальных средств технологического оснащения.
Учитывая экстремальные условия работы камер сгорания в жидкостных ракетных двигателях, качественное изготовление оболочки камеры сгорания оказывает непосредственное влияние на функционирование изделия. Принимая во внимание химические свойства компонентов топлива, применяемых в жидкостных ракетных двигателях, широкое распространение получили оболочки камер сгорания из бронзы, в большинстве случаев представляющие собой изделия со сложным профилем поверхностей.
Одним из важнейших процессов, влияющих на эффективность работы жидкостного ракетного двигателя, является процесс охлаждения камеры сгорания. Большинство камер имеет наружное охлаждение, при котором осуществляется проток охладителя по тракту. Для успешного охлаждения необходимо выполнить точный расчет координат обработки тракта оболочки камеры сгорания.
Траектория движения инструмента задается управляющей программой, для разработки которой требуется определение геометрии каналов охлаждения и рёбер. Координаты канала определяются, как симметричное смещение толщины от линейчатой поверхности, образованной винтовой линией на поверхности заготовки и её проекции на дно канала. Угол наклона в любой точке определяется, как угол между касательной к образующей кривой поверхности вращения и касательной к винтовой линии. Построение такой винтовой линии является специальной задачей. Существующие CAD-системы не имеют штатных инструментов для построения подобной геометрии. Это является примером фундаментальной проблемы использования оборудования с числовым программным управлением, связанной с невозможностью обработки заготовок с вариативной геометрией. Результаты работы позволят решить представленную проблему впервые.
Для достижения высокой сходимости результатов, необходимо провести работы по вычислению точного значения углового приращения винтовой линии на произвольной конической поверхности. Определить точное значение углового приращения винтовой линии на произвольном усечённом конусе. За счет точного построения трактов охлаждения при изготовлении оболочек улучшатся условия теплообмена камеры сгорания и будут исключены возможные дефекты изделия.
Для решения рассмотренных научных и практических проблем, также необходимо разработать средства технологического оснащения, которые позволят обеспечить постоянную толщину стенок ребер оболочки при обработке.
Полученные результаты позволят улучшить известные базовые и критические технологии. А также расширить область использования размерной обработки для изготовления изделий авиации, космонавтики и других отраслей промышленности из различных материалов, любой геометрической формы. Предполагаемые научно-исследовательские работы представляют интерес с научной, практической и коммерческой точек зрения.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проведены экспериментальные работы с использованием оборудования ВГТУ по изготовлению деталей со сложным профилем. С целью определения возможностей различных технологий для получения трактов оболочки камеры сгорания, рассматривались электрофизические, лучевые и механические методы. Рассмотрены преимущества и недостатки известных способов обработки. Исследования проводились на сложнопрофильных лопатках и фильтрующих элементах с каналами. Выполнены лабораторные исследования полученных образцов, рассмотрены проблемы и определен наиболее оптимальный способ получения трактов. Результаты работ опубликованы в 2025 году в научных и зданиях, СМИ.
Разработан способ получения сложнопрофильных трактов охлаждения камер сгорания жидкостных ракетных двигателей механическим методом с применением спроектированного специального режущего инструмента. Проведены фундаментальные исследования по разработке математических методов определения траектории движения инструмента, в зависимости от способа обработки, получения сложнопрофильных трактов охлаждения камер сгорания жидкостных ракетных двигателей. Разработан способ, а также определена его точность, построения винтовой линии. Который представляет собой угол между касательной к образующей кривой поверхности вращения и касательной к винтовой линии.
Публикации
1. Рязанцев А.Ю., Ломакин И.В., Юхневич С.С. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ТРАКТОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ежемесячный научно-технический и производственный журнал «УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ» (год публикации - 2026)
2. Ломакин И.В. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНОЙ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ОБРАБОТКЕ ежемесячный научно-технический и производственный журнал «УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ» (год публикации - 2026)
3. С.С. Юхневич, А.Ю. Рязанцев, Д.А. Левченко ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВОЙСТВ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением» (год публикации - 2025)
4. Рязанцев А.Ю., Косоруков И.Д., Устинов К.А. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ Известия высших учебных заведений. Машиностроение. , Рязанцев, А.Ю. Разработка технологии и средств технологического оснащения для изготовления изделий аэрокосмической отрасли с применением метода электронно-лучевой сварки / А.Ю. Рязанцев, И.Д. Косоруков, К.А. Устинов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2025.- №6(783). - С.55-62. - EDN MCLXWF. (год публикации - 2025)
5. ЛЕВЧЕНКО Д.А., РЯЗАНЦЕВ А.Ю. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ Самара: Самарский национальный исследовательсктй университет им. акад. С.П. Королева, Леченко Д.А. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ / Д.А. Леченко, А.Ю. Рязанце // Перпектиы разития дигателестроения : Материалы межднародной начно-техничексой конференции имени Н.Д. Кузнецова, Самара 18-20 июня 2025 года. - Самара: Самарский национальный исследовательсктй университет им. акад. С.П. Королева, 2025. - С. 443-445. - EDN AAVOZC. (год публикации - 2025)
6. ЛОМАКИН И.В., ЮХНЕВИЧ С.С., УСТИНОВ К.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), Москва, Ломакин, И.В. Использование электрохимической обработки для выполнения финишных операций при изготовлении фильтрующих элементов / И.В. Ломакин, С.С. Юхневич, К.А. Устинов // XLIX академические чтения по космонавтике: Сборник тезисов, посвященные памяти академика С.П. Королева и др. выдающихся ученых пионеров освоения космического пространства. В 2х томах, Москва 28-31 января 2025 года. - Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2025 - С.456-457.-EDN TDJLVX. (год публикации - 2025)
7. РЯЗАНЦЕВ А.Ю., ЮХНЕВИЧ С.С., ПОДШИБЯКИНА В.А., УСТИНОВ К.А., ЛОМАКИН И.В. РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИН ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ Известия высших учебных заведений. Машиностроение. , Разработка специальной технологии и средств технологического оснащения для изготовления лопаток турбин турбонасосного агрегата электрохимическим способом / А. Ю. Рязанцев, С. С. Юхневич, В. А. Подшибякина [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2025. – № 8(785). – С. 49-56. – EDN QGBNTL. (год публикации - 2025)