Отзыв оппонента (Щёточные уплотнения в роторных системах авиационных двигателей)

отзывофициального оппонента д.т.н., профессораФалалеева Сергея Викториновичао диссертационной работе Пугачёва Александра Олеговича«Щёточные уплотнения в роторных системах авиационных двигателей»,представленной на соискание ученой степенидоктора технических наук по специальности 05.07.05 — Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратовАктуальность темы диссертации.Повышение энергоэффективности разрабатываемых авиационных газо­турбинных двигателей, возрастающие требования к снижению их материало­емкости и повышению надежности вынуждают внедрять более прогрессив­ные уплотнительные узлы как для герметизации проточной части, так и мас­ляных полостей опор.

Вопросы повышения герметичности и ресурса уплот­нений являются одними из наиболее актуальных при проектировании новыхи модернизации находящихся в эксплуатации авиационных газотурбинныхдвигателей. Высокие параметры рабочего процесса, требуемые показателинадежности и массогабаритные характеристики двигателей могут быть обес­печены за счет применения высокоэффективных уплотнительных систем набазе щеточных уплотнений. Потенциал, заложенный в щеточных уплотнени­ях, раскрыт ещё не полностью, и постоянные усилия, направленные на по­вышение их эффективности, лучшее тому подтверждение. Более того, успе­хи в этой области найдут своё применение также в стационарных компрессо­рах и газотурбинных приводах различного назначения.

Необходимо отме­тить, что за рубежом ряд фирм с успехом используют такие уплотнения втурбомашинах различного назначения, в том числе и в авиационных ГТД,однако не публикуют свои расчетные методики и особенности технологии.Накопленный к настоящему времени в России теоретический и эксперимен­тальный материал позволяет создавать щеточные уплотнения, однако их ре­сурс пока уступает зарубежным аналогам. Существующие в российскихпредприятиях и научных центрах методики проектирования не учитывают вполной мере всех физических процессов, происходящих в рассматриваемыхуплотнениях, а известные в настоящее время методы расчета имеют ограни­ченный характер по практическому применению при разработке уплотненийдля двигателей с перспективными параметрами.

Также серьезным препятст­вием являются технологические проблемы.В связи с этим представляется весьма актуальной работа ПугачёваА.О., в которой решаются вопросы повышения эффективности и надежностироторных систем с щеточными уплотнениями за счет разработки комплексамоделей и расчетных методик, а также проведения теоретического иэкспериментального исследования, и на их основе - разработкирекомендаций по внедрению щеточных уплотнений в авиационныегазотурбинные двигатели.Научная новизна.

Автор диссертации достаточно убедительно опреде­лил задачи работы: анализ современных направлений развития уплотнитель­ной техники, теоретических моделей и методов исследования; анализ накоп­ленного опыта использования щёточных уплотнений в авиационных двига­телях; разработка математических моделей для расчёта расходных и динами­ческих характеристик узлов с щёточными уплотнениями на основе методоввычислительной гидродинамики; разработка теоретических инструментовдля анализа щёточных уплотнений и динамической системы «ротор- уплот­нения»; изучение закономерностей работы узлов с щёточными уплотнениямис использованием теоретических и экспериментальных методов; проверкаадекватности разработанных моделей и достоверности полученных результа­тов; разработка упрощённых инженерных методик для расчёта щёточных уп­лотнений; разработка рекомендаций по проектированию и эксплуатации щё­точных уплотнений, в том числе применительно к авиационным двигателям.Глубоко продуманный и научно аргументированный выбор цели и за­дач, решаемых в диссертации, предопределил методическое единство, строй­ность и содержательность работы в целом.

Автором разработан комплекс ма­тематических моделей различной степени сложности для расчёта узлов с щё­точными уплотнениями с использованием методов вычислительной гидро­динамики, позволяющая комплексно рассмотреть влияние всех конструктив­ных и режимных факторов. Предложена модификация модели пористой сре­ды для описания набора волокон в щёточном пакете. Также следует срединовых научных результатов отметить сформированные теоретические осно­вы расчёта динамических характеристик уплотнений, выявленные законо­мерности для расходных характеристик и динамических коэффициентов уз­лов с щёточными уплотнениями, а также закономерности по влиянию уплот­нительных узлов на динамику ротора. Также автор разработал рекомендациипо проектированию узлов с щёточными уплотнениями и их применению вавиационных двигателях.

Научной новизной обладает разработанный инже­нерный подход для оценки расходных характеристик щёточных уплотнений.Особенно следует отметить полученные в диссертации уникальные экспери­ментальные данные по уменьшению зазора в щёточном уплотнении и сжа­тию щёточного пакета в зависимости от перепада давления, а также резуль­таты влияния различных параметров на расход и динамические коэффициен­ты жёсткости и демпфирования.2Научная значимость работы А.О.Пугачёва состоит в том, что разрабо­танные теоретические инструменты позволяют рассчитывать происходящиепроцессы как в самом щеточном уплотнении, так и в комбинированных узлах"лабиринт-щеточное уплотнение", а также в роторной системе.Нужно отметить и хороший научный уровень работы, достаточнуюобоснованность сформулированных в диссертации научных положений, вы­водов и рекомендаций, достаточную глубину и завершённость теоретическо­го исследования основного круга затронутых в диссертации задач, содержа­тельную в целом интерпретацию полученных результатов.Теоретическая значимость диссертации заключается в теоретическихположениях, развивающих фундаментальные подходы к исследованию ипроектированию щеточных уплотнений.Полученные в диссертации результаты являются крупным научнымдостижением в области проектирования и внедрения уплотнительных узловс щеточными уплотнениями, открывающим широкие возможности поповышению их работоспособности и долговечности.

Пугачевым А.О. созданнаучно-технический задел, который позволяет создавать высокоэффективныеуплотнительные узлы для разрабатываемых авиационных ГТД сперспективными параметрами. Это определяет также практическуюзначимость проведенных в диссертационной работе исследований.Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованно­стью принятых допущений, корректностью поставленных задач и предло­женного математического аппарата, применением апробированных методовмоделирования, соответствием экспериментальных данных и полученных вдиссертации теоретических результатов.Апробация работы.Основные результаты диссертационной работы обсуждены на ряде на­учно-технических конференций и опубликованы в рецензируемых журналах.Эффективность разработанных диссертантом моделей и методик продемон­стрирована при использованием результатов диссертации на ряде предпри­ятий.Замечания по работе.Наряду с указанными достоинствами можно высказать следующие за­мечания по работе:- излишне подробно изложен материал в 1 и 2 главе, также большоевнимание в диссертации уделено лабиринтным уплотнениям, при этом обзоропубликованных работ выполнен не критическим; ряд приложений такжеможно было бы не приводить;3- изложение материала иногда представлено в виде руководства попроведению научного исследования, и не всегда приведено принципиальноевлияние различных параметров на работоспособность и характеристики ще­точных уплотнений;- рассмотрена система "ротор-уплотнения", однако, на мой взгляд, не­обходимо рассматривать систему "ротор-опоры-уплотнения" с учетом жест­кости статорной части опор;- в главе 4 представлены теоретические инструменты для анализа ди­намического поведения роторных систем с учётом уплотнений, однако непродемонстрировано влияние параметров щеточного уплотнения на динами­ку ротора;- в диссертации указано, что динамическая модель газового слоя в уп­лотнении строится по аналогии с подшипниками скольжения.

Это, судя повсему, относится к рассматриваемым в диссертации уплотнениям - лаби­ринтным и щеточным с зазором. Однако при работе в воздушной среде зазо­ры у этих устройств сильно отличаются и такая аналогия не корректна. Приэтом, щеточные уплотнения, устанавливаемые на вал с натягом, необходиморассматривать как элементы с конструкционным демпфированием;- к сожалению, в диссертации не проведен тепловой анализ щеточногоуплотнения, от температуры в зоне контакта зависит изнашивание проволо­чек и поверхности вала, т.е.

ресурс;- в приведенной модели деформации волокон щеточного уплотнения вразделе 6.7 рассмотрено только 4 волокна, что не позволяет полностью смо­делировать процесс деформирования в реальном уплотнении;- в диссертации используются не общепринятые технические термины.Однако высказанные замечания не снижают общего высокого научногоуровня работы.Заключение.Представленная на защиту диссертационная работа Пугачева А.О. име­ет бесспорную актуальность, научную новизну и практическую ценность.Высказанные замечания не затрагивают ее принципиальных положений ивыводов.Диссертация хорошо оформлена, снабжена достаточным количествомрационально подобранных иллюстраций.Автореферат отражает основное содержание, совокупность научныхположений и практическую направленность диссертации, а также личныйвклад соискателя.4В целом диссертационная работа Пугачёва Александра Олеговичапредставляет законченное научное исследование, в ней на основании выпол­ненных автором исследований представлены теоретические положения, ус­танавливающие связь между режимными параметрами работы двигателя, па­раметрами щеточного уплотнения и характеристиками уплотнительного узла.Совокупность теоретических положений можно квалифицировать как реше­ние крупной научной проблемы проектирования высокоэффективных узловс щеточными уплотнениями для авиационных газотурбинных двигателей.Решение вышеуказанной проблемы имеет важное хозяйственное значение.Она удовлетворяет требованиям, предъявляемым к диссертациям, выполнен­ным по специальности 05.07.05 - «Тепловые, электроракетные двигатели иэнергоустановки летательных аппаратов», соответствует критериям, уста­новленным постановлением Правительства РФ №842 от 24.09.2013 г.

"О по­рядке присуждении ученых степеней", а ее автор достоин присуждения уче­ной степени доктора технических наук.Официальный оппонент,заведующий кафедрой конструкции ипроектирования двигателей летательных аппаратовФГАОУ ВО "Самарский государственный аэрокосмическийуниверситет им. академика С.П. Королева(национальный исследовательский университет),С.В. Фалалеевд.т.н., профессор443086 г.Самара, Московское шоссе, 34Самарский государственный аэрокосмический университетТел.

(846)2674675 E-mail: kipdla@ssau.ru5.