Быков_ЛВ_отзыв_ (Разработка методики проектирования замковых соединений керамических лопаток с металлическим диском в перспективных газотурбинных двигателях летательных аппаратов)

отзыв официального оппонента кандидата технических наук, директора института дополнительного профессионального образования ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт 1национальный исследовательский университет)», доцента кафедры 204 «Авиационно- космическая теплотехника» Быкова Леонида Владимировича на диссертационную работу Сапронова Дмитрия Владимировича «Разработка методики проектирования замковых соединений керамических лопаток с металлическим диском в перспективных газотурбинных двигателях летательных аппаратов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.03 — «Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов» Диссертационная работа Д.В. Сапронова состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы.

Работа представлена на 153 страницах основного текста, включающего 119 рисунков, 38 таблиц и список литературы из 150 наименований. По тематике диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, 4 из которых опубликовано в изданиях, входящих в перечень ВАК, получен патент на полезную модель. Основные положения диссертации получили апробацию на различных международных и российских конференциях и научных семинарах. Актуальность темы исследования Основными требованиями к проектируемым современным авиационным двигательным установкам являются повышение экономичности и увеличение кпд, надежности узлов двигателя, снижение вредных выбросов и снижение уровня шума.

На сегодняшний день практически единственным способом достижения перечисленных выше требований стало повышение температуры рабочего тела перед турбиной. Температура газа перед турбиной в современных газотурбинных двигателях уже может превышать значение 1800-2000 К. Для обеспечения при таких температурах работоспособности и долговечности элементов двигательной установки необходимо применение новых жар опрочных материалов.

Наиболее перспективным на сегодняшний день представляется использование различных композиционных керамических материалов. Требования по увеличению надежности и ресурса, экологическим характеристикам и экономичности, предъявляемые к разработкам современных авиационных ГТД, накладывают определенные ограничения на конструктивный облик роторных частей двигателя.

При разработке перспективных конструкций рабочих колес с керамическими лопатками необходимо учитывать разницу в тепло физических и механических свойствах материалов ротора и лопатки, т.е. металла и керамики. Кроме этого необходимо помнить, что керамические детали плохо работают на растяжение и чувствительны к локальной концентрации напряжений. Сочетание в конструкции ГТД металла и керамики приводит к необходимости применения при разработке всей совокупности численных и экспериментальных методов исследования механических и теплофизических характеристик контактных пар «металл-керамика», анализе теплового и напряженно-деформированного состояния рабочего колеса турбины и керамической лопатки. В диссертационной работе Д.В.

Сапронова проведено исследование по определению оптимальной формы и рациональных параметров замковых соединений керамических лопаток в перспективных конструкциях газотурбинных двигателей летательных аппаратов с учетом силового и теплового контакта лопатки с диском. Достоверность научных положений и выводов Хорошая степень достоверности полученных в диссертации результатов подтверждается использованием математических моделей, основанных на фундаментальных законах механики и теплообмена, хорошим согласием теоретических и экспериментальных данных, полученных соискателем при стендовых испытаниях модельного рабочего колеса с керамическими лопатками, хорошим совпадением с результатами подобных исследований других авторов.

Новизна н практическая значимость диссертационной работы Научная новизна диссертационной работы Д.В. Сапронова состоит в: построении моделей теплового и механического контакта керамических и металлических деталей, позволяющих учесть характер эксплуатационных нагрузок в замковых соединениях керамических лопаток с металлическим диском ротора; относительной простоте использования разработанных методик инженерного моделирования при эскизном проектировании замковых соединений керамических лопаток; - получении экспериментальных данных по контактной прочности, значениям термической проводимости при уровне температур до 500 'С и контактных давлений до 250 МПа для пар «сталь ЭИ961ш-керамика на основе нитрида кремния» и «сталь ЭИ9б1ш-керамика на основе карбида кремния»; использовании полученных экспериментальных данных при выполнении проектировочных расчетов замкового соединения керамических лопаток с металлическим диском в модельном рабочем колесе.

- построении параметризованной модели рабочего колеса турбины перспективного газотурбинного двигателя среднемагистрального самолета в среде Апзуз АРФ.; - исследовании теплового и напряженно-деформированного состояния замкового соединения керамических лопаток типа «ласточкин хвост» по полетному циклу; выработке рекомендаций к требуемым характеристикам керамических материалов лопаток в модельном рабочем колесе.

Практическая значимость диссертационной работы Д.В. Сапронова определяется: разработанными методиками расчетно-экспериментального определения контактной прочности и контактной термической проводимости для пар «металл-керамика»; техническими решениями по конструкции модельного рабочего колеса, методикой его стендовых испытаний; - созданием программного обеспечения для проектирования замковых соединений керамических лопаток с металлическим диском типа «ласточкин хвост» в рабочих колесах турбин, применимого в широком диапазоне исходных параметров; - экспериментальной проверкой несущей способности замковых соединений керамических лопаток с металлическим диском на эксплуатационных режимах нагружения; - рекомендациями по выбору конфигурации соединения керамических лопаток с металлическим диском с учетом теплофизических и механических характеристик керамических материалов лопаток.

Замечания по диссертационной работе 1. Не приведена оценка влияния изгибающего момента от действия набегающего потока на перо лопатки и вероятного изменения локализации места приложения момента сил на напряженное состояние в замковом соединении. 2. Не представляется корректной ссылка на данные из источника [1131 Дьяченко П.Е. Критерии оценки микрогеометрии поверхностей. М.— Л.: Изд-во Ан СССР, 1942. 104 с.

3. Не описана оценка погрешности измерений при оценке контактной прочности и контактной термической проводимости. 4. Не поясняется, почему более шероховатые керамические образцы на основе карбида кремния имеют большую контактную прочность, чем менее шероховатые. 5. Отсутствует обоснование введения понятия «контактного шероховатого слоя». Заключение Диссертационная работа Сапронова Дмитрия Владимировича, посвященная разработке методики проектирования замковых соединений металлического диска с керамическими лопатками в перспективных газотурбинных двигателях летательных аппаратов и исследованию вопросов механического и теплового контакта между ними, является законченным научным трудом и отвечает требованиям предъявляемым ВАКом, к кандидатским диссертациям. Автор заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.03 («Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов»).

Кандидат технических наук по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника», директор Института ДПО ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», доцент кафедры 204 «Авиационно-космическая теплотехнйка» Быков Леонид Владимирович Подпись официального оппонента кандидата технических наук Быкова Леонида Владимировича заверяю Адрес: 125993 Россия, г. Москва, А-ЗО, ГСП-З, Волоколамское шоссе, д. 4 Телефон: е7 (909 ) ! 32-19-09, е-та11; ЬеЫочатаат .