Офіційний веб сайт

Розробка наукових засад вібродіагностики лопаток турбомашин та їх систем

м45

Представлено Інститутом проблем міцності імені Г.С.Писаренка НАН України.

Автори: к.т.н. Круц В.О., к.т.н. Онищенко Є.О.

Метою роботи є визначення закономірностей впливу експлуатаційних пошкоджень на характеристики коливань лопаток та їх систем.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень отримано нові закономірності впливу параметрів відкритих та дихаючих тріщин на формування лінійних та нелінійних коливань лопаток турбомашин та їх систем. Запропоновано чисельну та аналітичну методики розрахунку вимушених коливань стрижневих конструктивних елементів з пошкодженнями. З використанням розроблених методик встановленні закономірності впливу характеристик пошкодження (розмірів та місця знаходження) та параметрів збудження коливань на вібродіагностичні показники наявності тріщини.

Авторами визначено можливі вібродіагностичні показники наявності експлуатаційних пошкоджень лопаток авіаційних газотурбінних двигунів. Встановлено, що найбільш ефективним вібродіагностичним показником наявності тріщин невеликих глибин є відношення амплітуд домінуючих гармонік переміщень при супер- та субгармонічному резонансах.

Результати роботи впроваджено на підприємстві ПАТ «МОТОР СІЧ» при встановленні причин руйнування бандажованої робочої лопатки колеса другої ступені вільної турбіни маршового двигуна гелікоптера.

Кількість публікацій: 28, у т.ч. за тематикою роботи 17 статей (7 – у зарубіжних виданнях). Загальна кількість посилань на публікації авторів/h-індекс роботи згідно з базами даних складає відповідно: Web of Science – 18/2; Scopus –19/3; Google Scholar – 29/3.

Надіслати коментар

Коментарі

Сур’янінов М. Г.

Кількість турбомашин, застосовуваних у різних областях техніки, у тому числі, в авіабудуванні, постійно збільшується. Ці турбомашини досить різноманітні ― газотурбінні двигуни (ГТД), осьові й відцентрові компресори, крильчатки, турбінки наддування й ін. Враховуючи дуже складні умови їх роботи, високу вартість і т.п., особливе значення набуває діагностування дефектів, що виникають у процесі експлуатації.
Діагностиці робочих лопаток турбомашин присвячена велика кількість досліджень в усьому світі, проте, надійних методів діагностування дуже мало. Аналітичні методи практично у всіх випадках є наближеними й трудомісткими. Чисельні методи, реалізовані в сучасних програмних комплексах, вимагають підтвердження вірогідності результатів, а для цього необхідні експериментальні дані. Однак експериментальні методи досить трудомісткі й вимагають спеціального устаткування. Усе це надає особливу цінність розробці наукових засад вібродіагностики.
Особливе натхнення викликає той факт, що цією важливою й складною проблемою займаються молоді вчені, праця яких, безумовно, потребує заохочення й підтримки.

Сур’янінов Микола Георгійович, д.т.н., проф., зав. кафедри будівельної механіки Одеської державної академії будівництва та архітектури

Тетяна Димитрюк

В даній науковій роботі, що представлена на здобуття премії Президента України, авторами розглядається актуальна проблема турбомашинобудування - діагностування експлуатаційних пошкоджень в робочих лопатках турбомашин, що в свою чергу, дозволить забезпечити надійність використання газотурбінних двигунів.
На мій погляд, наукова праця "Розробка наукових засад вібродіагностики лопаток турбомашин та їх систем" є цікавою та актуальною, а отримані результати досліджень мають як теоретичне, так і прикладне значення, а отже заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.
Тетяна Димитрюк, кандидат хімічних наук, молдший науковий співробітник Інституту колоїдної хімії та хімії води ім.А.В.Думанського

Горик О.В., Ковальчук С.Б.

Діагностика експлуатаційного ресурсу за технічним станом високонавантажених робочих елементів сучасних турбомашин, і в першу чергу, авіаційних газотурбінних двигунів, набуває визначального критерію забезпечення надійної й ефективної роботи авіаційної техніки. Саме вирішенню цієї актуальної і важливої проблеми діагностики пошкоджень у працюючих лопатках турбін присвятили свою наукову діяльність молоді науковці Круц В.О. і Онищенко Є.О. Отримані ними результати досліджень широко презентовані у наукових журналах, які входять до наукометричних баз даних, впровадженні на підприємстві ПАТ «МОТОР СІЧ», що підтверджує їх важливе наукове і практичне значення для машинобудівної галузі. Автори роботи – активні молоді вчені, учасники проекту AERO-UA в рамках програми Європейського союзу HORIZON2020 та багатьох міжнародних наукових форумів.

Вважаємо, що представлена робота за своєю суттю відповідає високому науковому рівню та має важливе практичне значення, а її автори, к.т.н. Круц В.О. і к.т.н. Онищенко Є.О., заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Горик Олексій Володимирович, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри загальнотехнічних дисциплін Полтавської державної аграрної академії
Ковальчук Станіслав Богданович, кандидат технічних наук, доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін Полтавської державної аграрної академії.

Зіньковський А.П., проф.

Актуальність представленої роботи не викликає сумніву. Враховуючи тенденції в розвитку сучасного турбогазобудування, для забезпечення функціональної роботоздатності таких відповідальних машин важливо своєчасне діагностування можливих пошкоджень в експлуатації. Представлені в роботі підходи до вирішення задачі базуються на новітніх методах вібродіагностики. Результати досліджень молодих вчених широко представлені в науково-технічних періодичних виданнях, доповідались на міжнародних форумах. Важливо відзначити комплексний підхід до вирішення задачі з використанням як обчислювальних, так і фізичних експериментах. Вважаю, що вони є представниками майбутньої наукової еліти України і заслуговують на присудження такої державної нагороди.

Radoslaw Przysowa

I work with Vadim in the H2020 Aero.UE project. He is an active and highly motivated young scientist, well prepared to study the dynamics and durability of rotating components.
The proposed topic is well matched with industry needs and current engine development programs. Vadim and his team use validated models and experimental data to analyse blade vibration in healthy and faulty configuration. It has been determined how fatigue cracks change the first mode frequency. The results contribute to the damage tolerant design approach and pave the way for the prediction and extension of blade life. The technology is essential to ensure increased reliability and competitiveness of Ukrainian engines.

Савченко К.В.

Бажання знизити матеріалоємність при підвищенні ресурсу машин висуває жорсткі умови до надійності та довговічності їх вузлів і деталей в широкому діапазоні режимів експлуатації, де можуть виникати втомні пошкодження. Вони призводять до зміни жорсткості зазначених механічних систем, що суттєво може впливати на характеристики їх коливань. Це робить актуальною задачею розробку вібродіагностичних методів виявлення втомних пошкоджень для забезпечення динамічної стійкості механічних систем. Саме тому робота к.т.н. В.О. Круца та к.т.н. Є.О. Онищенко, яка подана на здобуття Премії президента України для молодих вчених, є актуальною і важливою для сучасного машинобудування, а її виконавці заслуговують на присудження відповідної Премії.

Савченко Кирило Валентинович,
кандидат технічних наук, старших науковий співробітник Інституту проблем міцності імені Г.С. Писаренка НАН України

Терещенко Ю. М.

етою роботи є визначення закономірностей впливу експлуатаційних пошкоджень на характеристики коливань лопаток та їх систем.Авторами роботи на основі теоретичних та експериментальних досліджень отримано нові закономірності впливу параметрів відкритих та дихаючих тріщин на формування лінійних та нелінійних коливань лопаток турбомашин та їх систем. Запропоновано чисельну та аналітичну методики розрахунку вимушених коливань стрижневих конструктивних елементів з пошкодженнями. З використанням розроблених методик встановленні закономірності впливу характеристик пошкодження (розмірів та місця знаходження) та параметрів збудження коливань на вібродіагностичні показники наявності тріщини. Визначено можливі вібродіагностичні показники наявності експлуатаційних пошкоджень лопаток авіаційних газотурбінних двигунів. Встановлено, що найбільш ефективним вібродіагностичним показником наявності тріщин невеликих глибин є відношення амплітуд домінуючих гармонік переміщень при супер- та субгармонічному резонансах. Результати роботи впроваджено на підприємстві ПАТ «МОТОР СІЧ» при встановленні причин руйнування бандажованої робочої лопатки колеса другої ступені вільної турбіни маршового двигуна гелікоптера.
Зважаю, що представлена робота виконана на високому науковому рівні та має важливе практичне значення, її автори к.т.н. Круц В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О., заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.
Терещенко Ю.М.Доктор технічних наук, професор, кафедра авіаційних двигунів Національного авіаійного університету.

Зайцев Б.П.

Підтримка належного рівня надійності авіаційної техніки передбачає постійний контроль її стану, зокрема виявлення появи чи розвинення експлуатаційних дефектів у вигляді тріщин на основі аналізу вібраційної поведінки. Діагностичні технології базуються на добре розвинутій науковій базі, що передбачає систематичні дослідження вібраційних ознак наявності тріщини в працюючих авіаційних двигунах, де найбільш вразливими є робочі лопатки та їх пакети. В роботі наведено результати досліджень впливу дефектів на лінійні та нелінійні вібраційні характеристики лопаток. Зокрема, досліджено вплив на власні частоти коливань місця розташування та глибини тріщини окремої лопатки, розладу частот на синфазні та антіфазні коливання пакету лопаток. Нелінійна вібродіагностика пошкоджень представлена дослідженнями супер- та субгармонійних резонансів для дихаючих тріщин, де рекомендовано застосування відношення амплітуд домінуючих гармонік при нелінійних резонансах, як найбільш чутливої віброознаки.
Представлена спільна робота молодих науковців Круца В.О., Оніщенко Є.О. характерна тим, що в ній поєднується високий науковий рівень досліджень та вміння застосування наукових результатів до актуальної практичної задачі.
Науковий напрямок, вибраний авторами, має значну перспективу, а їхня діяльність заслуговує відзначення та підтримки у конкурсі на здобуття премії Президента України для молодих вчених.

Зайцев Борис Пилипович
доктор технічних наук, провідний науковий співробітник Інституту проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України

Дубенець В.Г., Савченко О.В.

Актуальною проблемою при створенні сучасних турбомашин, в першу чергу, авіаційних газотурбінних двигунів, є зменшення вібронапруженості робочих лопаток як необхідної умови підвищення їх вібраційної надійності. Зменшення вібронапруженості елементів турбін є основною вимогою для забезпечення безпеки і збільшення ресурсу їх роботи, у зв'язку з чим актуальність вибраної теми і виконаної роботи не викликає сумнівів.
Зростання вібронапруженості лопаток може бути наслідком порушення регулярності системи з конструктивною поворотною симетрією, якою є лопаткові вінці робочих коліс турбомашин, внаслідок появи різного роду ушкоджень лопаток: забоїн від сторонніх предметів, втомних тріщин тощо. Аналіз впливу пошкоджень на коливання як окремих лопаток, так і їх систем вказує на необхідність розрахунково-експериментальних досліджень з метою визначення наявності пошкоджень та їх інформативних вібродіагностичних параметрів. Вибрана авторами тема діагностики пошкоджень у працюючих лопатках турбін є надзвичайно складною і одночасно актуальною, важливість точного і вчасного виявлення аномалій у працюючому двигуні і лопатковому апараті робочих коліс двигуна важко переоцінити, оскільки це пов'язано з необхідністю прийняття рішень про припинення або продовження експлуатації двигуна, а можливо і цілої серії.
Результатом представленої роботи молодих учених к.т.н. Круца В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О. є комплексна діагностика оцінки роботи лопаткового комплексу двигуна, яка базується на частотному і амплітудному аналізі коливань одиночних лопаток і лопаткових сегментів з використанням експериментальних, аналітичних і чисельних методів. До найбільш цікавих і важливих результатів можна віднести виявлені закономірності впливу параметрів пошкоджень на частоти коливань і взаємодію форм двох сусідніх лопаток; виявлення місця появи пошкодження на працюючій лопатці; явище розщеплення форм коливань; амплітудно-частотні характеристики коливань лопаток за наявності тріщин, які розкриваються кожного напівперіоду; чутливість вибраних вібродіагностичних показників до наявності і місцеположення поверхневих тріщин.
У цілому авторами розроблено методику вібродіагностики аномалій режимів у працюючих двигунах, яка має важливе наукове і практичне значення для машинобудівної галузі, що підтверджується впровадженням результатів роботи на підприємстві ПАТ «МОТОР СІЧ», а також працями у наукових журналах, що входять до наукометричних баз даних, значною кількістю цитувань, участю авторів у проекті AERO-UA в рамках програми Європейського союзу HORIZON2020 та багатьох міжнародних наукових форумах.
Вважаємо, що представлена робота за оригінальністю, складністю, комплексністю і повнотою розробки теми відповідає високому науковому рівню та має практичне значення, а її автори, к.т.н. Круц В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О., заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Дубенець Віталій Георгійович,
доктор технічних наук, професор кафедри технологій зварювання та будівництва Чернігівського національного технологічного університету,

Савченко Олена Віталіївна,
кандидат технічних наук, завідувач кафедри промислового і цивільного будівництва Чернігівського національного технологічного університету

Гепмашев А.І.

Молодими вченими Круцем В.О. та Онищенко С.О. виконана актуальна розробка в галузі вібродіагностики. Авторами запропоновано аналітичний метод визначення вібродіагностичних показників наявності дихаючої тріщини нормального відриву у стрижневих конструктивних елементах при збудженні супер- та субгармонічного резонансів будь-якої його власної форми коливань, за допомогою якого розроблено методику чисельного розрахунку вимушених коливань стрижневих елементів конструкцій з поверхневими краєвими дихаючими тріщинами.
Крім того, з використанням розробленої методики встановлені закономірності впливу параметрів збудження коливань на вібродіагностичні показники наявності дихаючої тріщини, що дає можливість визначення місце положення пошкодження, та визначено, що найбільш ефективним вібродіагностичним показником наявності тріщин невеликих глибин є відношення амплітуд домінуючих гармонік переміщень при супер- та субгармонічному резонансах.
На підставі розробленої авторами методики при конструюванні конструкції пера лопатки може бути врахований вплив можливих пошкоджень в процесі майбутньої експлуатації ГТД.
Дуже важливим є те, що розроблена методика може бути допрацьована для оцінки працездатності лопаток з пошкодженням на базі об’єктивної інформації, отриманої при вібродіагностиці.
Зважаючи, що представлена робота виконана на високому науковому рівні та має важливе практичне значення, її автори к.т.н. Круц В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О., без сумніву, заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Гермашев Антон Ігорович,
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник лабораторії динамічних досліджень процесів різання Запорізького національного технічного університету

Iгор

Робота молодих вчених Круца В.О. та Онищенко С.О. актуальна для сучасного газотурбобудування, оскільки найбільш пошкоджуваним елементом газотурбінного двигуна є високонавантажені робочі лопатки компресора і турбіни.
Розроблений і запропонований авторами метод оцінки технічного стану пошкодженої лопатки з використанням вібродіагностичних ознак, які дають об’єктивну картину як локальних пошкоджень (забоїна, тріщина), так і вплив ерозійного та корозійного зносу робочої лопатки в цілому.
Вібродіагностика може бути використана для оцінки технічного стану та прийняття зваженого рішення про можливість продовження ресурсу без відновлення лопатки в експлуатації або після нетрудомісткого ремонту.
Крім того, з’являється можливість встановлення обґрунтованого об’єму робіт при капітальному ремонті двигуна на підставі вібродіагностики кожної окремої лопатки ротора. Найбільш висока економічна ефективність розробленої методики досягається при ремонті досить коштовних лопаток вентиляторів двигунів з великою тягою.
Зважаючи на високу актуальність розробленої методики, вважаю, що представлена робота має важливе практичне значення та виконана на високому науковому рівні, а її автори к.т.н. Круц В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О. заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Гліксон Ігор Леонідович,
начальник відділу міцності
управління головного конструктора
ПАТ «МОТОР СІЧ»

Ларін О.О.

У сучасному енергетичному та авіаційному турбобудуванні одним із найбільш високонавантажених елементів конструкцій є робочі колеса, які забезпечують надійність та ефективність роботи в цілому турбіни або двигуна. Зазначені елементи зазвичай знаходяться у складному вібраційному стані, а їх тривала експлуатація призводить до зародження тріщини або інших експлуатаційних пошкоджень, які здатні розвиватись у часі та призвести до відмови.
Слід відзначити, що поява поверхневого дефекту призведе до зміни попередніх характеристик конструкції, зокрема в умовах дії динамічного навантаження в такій системі можливе формування нелінійних динамічних процесів. При цьому виникає актуальна наукова проблема, щодо вивчення особливостей динамічної поведінки згаданих пошкоджених тонкостінних елементів конструкцій, оскільки з одного боку їх змінений вібраційних стан здатен впливати на експлуатаційні показники, а з іншого боку може бути ефективно використаний в якості с системи діагностичних ознак в межах вібродіагностики прихованих дефектів.
Таким чином, робота молодих учених Круца В.О. та Онищенко Є.О. подана на здобуття Премії президента України для молодих вчених має високу актуальність.
У роботі запропоновані цікаві підходи які дозволяють теоретично вирішувати поставлені авторами задачі в рамках даної проблеми. Дослідження проведені, як для модельних задач так і для елементів сучасних газотурбінних двигунів українського виробництва, що надає отриманим результатам практичної цінності.

Вважаю, що дана робота заслуговує на високу оцінку, а колектив авторів необхідно підтримати на шляху до здобуття премії Президента України для молодих вчених.

Ларін Олексій Олександрович, д.т.н.
професор кафедри
динаміки та міцності машин
Національний технічний університет
"Харківський політехнічний інститут"

Цимбалюк В.А.

Перехід від експлуатації авіаційної техніки за ресурсом до експлуатації за технічним станом потребує вдосконалення методів діагностики, які не призводять до пошкодження самого об’єкта. Останнім часом інтенсивно розробляються вібраційні методи виявлення набутих дефектів. Зокрема, тріщини призводять до того, що жорсткість за період коливань не є сталою і коливання об'єктів стають негармонійними. Аналітичний, обчислювальний та експериментальний аналіз нелінійних ефектів дозволив авторам визначити можливі вібродіагностичні ознаки і вибрати найбільш ефективні з них для виявлення тріщин навіть з малою глибиною.
Участь авторів в проекті AERO-UA в рамках програми Європейського союзу HORIZON2020 та значна кількість цитувань свідчать про високий науковий рівень роботи. На мою думку, її автори к.т.н. Онищенко Є.О. та к.т.н. Круц В.О. варті присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Цимбалюк Володимир Анатолійович,
старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, науковий співробітник Західно-Чеського університету, Пльзень, Чеська республіка.

Банько С.М.

Виключити виникнення експлуатаційних пошкоджень як в конкретних деталях так і в машині в цілому на практиці майже неможливо. Особливо це стосується лопаток турбомашин, які працюють в умовах складних силових та температурних навантажень. У зв'язку з цим, дослідження викладені в даній роботі є актуальними та перспективними для подальшого використання у вібродіагностиці пошкоджень.
Представлені результати були отримані з використанням експериментальних та запропонованих аналітичних і чисельних методів розрахунку, порівняння яких підтверджує достовірність отриманих даних.
Вважаю, що представлена робота виконана на високому науковому світовому рівні та має важливе практичне значення, а її автори к.т.н. Круц В.О. та к.т.н. Онищенко Є.О. заслуговують присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Банько Світлана Миколаївна,
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник ДП «Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки»

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.