автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Применение современных полимерных композиционных материалов в элементах и узлах газотурбинных авиационных двигателей

На правах рукописи

РУБЦОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЭЛЕМЕНТАХ И УЗЛАХ ГАЗОТУРБИННЫХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.02.01 — материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

л ? I Г ? /'

.1 С 1-> I I I И

Пермь - 2009

003465832

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет» и в ФГУП «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор А.Н. Аношкин

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Г.И. Шайдурова

кандидат технических наук, с.н.с. Р.М. Якушев

Ведущая организация - ОАО «Композит», г. Королев,

Московской области

Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.212.188.02 при Пермском государствешюм техническом университете по адресу: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, ауд.423б главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета.

Автореферат разослан 23 марта 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

Е.А. Кривоносова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Высокая удельная прочность и жесткость, сопротивление усталости и коррозии современных волокнистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) обусловили их широкое применение в конструкциях летательных аппаратов. В современных пассажирских самолетах стекло-и углепластики используются в несущих узлах планера, таких как элементы фюзеляжа, крылья, стабилизаторы, в элементах обшивки и обтекателях, деталях интерьера.

В практике мирового авиадвигателестроения для повышения эксплуатационных характеристик двигателей ПКМ начали применяться в 1970-х годах. До недавнего времени применение ПКМ ограничивалось элементами мотогондолы двигателя и спрямляющими лопатками вентилятора. Это обусловлено тем, что конструкция двигателя состоит из большого количества узлов и деталей, механически соединяемых с помощью фланцев под осевые болты, имеющих дополнительные разъемы, лючки и фланцы для крепления навесного оборудования. При эксплуатациошшх нагрузках в узлах, особенно в местах соединений, реализуется сложное напряженно-деформированное состояние, температурный диапазон работы деталей составляет от от - 60 °С до + 280 °С. Проблема выбора, создания и применения ПКМ для изготовления узлов и деталей авиационных двигателей, отвечающих жестким нормам прочности и ресурса работы, и обеспечивающих снижение массы, повышение эффективности и конкурентоспособности как новых, так и модифицируемых газотурбинных авиационных двигателей является сложной.

Для решения этой проблемы необходимо проведение комплексных исследований структуры и характеристик ПКМ и способов их совершенствования, изучение влияния совокупности технологических факторов на реализацию свойств ПКМ в готовом изделии, создание методик расчета и рационального проектирования конструкций из ПКМ с учетом технологических ограничений и особенностей структуры. Результаты научных исследований востребованы на промышленных предприятиях и в конструкторских бюро соответствующего профиля. Таким образом, тема диссертационной работы, посвященная разработке научных основ использования современных ПКМ в конструкциях авиационных газотурбинных двигателей, является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с грантами Российского фонда фундаментальных исследований (2007-2008 гг.) (РФФИ «Урал-2007» № 07-08-96046); государственным контрактом на НИОКР по заказу администрации Пермской области (2004-2005 гг.), планами научных исследований Пермского государственного технического университета (2004-2008 гг.).

Цепь работы заключается в создании научных основ внедрения современных полимерных композиционных материалов в элементах и узлах перспективных газотурбинных двигателей. Для создания научных основ в диссертации решены следующие задачи:

1. выполнено обоснование и выбраны объекты поэтапного внедрения ПКМ в конструкции современных и перспективных газотурбинных двигателей;

2. предложена расчетная методика определения деформационных и прочностных свойств ПКМ в узлах авиадвигателей;

3. разработана методика подтверждения запасов прочности и ресурса работы деталей из ПКМ на основе структурно-феноменологических моделей композитов.

4. разработаны рациональные конструкторско-техполошческие схемы для материал-деталей из ПКМ перспективных авиационных двигателей;

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. На основе анализа современных технологий ПКМ обоснован перечень элементов и узлов для поэтапного внедрения ПКМ в конструкцию перспективных газотурбинных авиационных двигателей ПС-90А2, ПС-12, ДЗОКУ-154 с обеспечением полной взаимозаменяемости композитных и серийных металлических узлов. В качестве первоочередных объектов внедрения предложена номенклатура корпусных деталей и узлов наружного контура и мотогондолы авиадвигателей, определены уровни снижения массы (20-30 %) соответствующих деталей, узлов и конструкции в целом при внедрепии композиционных материалов.

2. Предложены расчетная методика оценки деформационных и прочностных свойств ПКМ и расчетная методика определения прочности и ресурса деталей и узлов современных газотурбинных авиадвигателей из ПКМ.

3. Проведены расчеты, определены запасы прочности и ресурса работы типичных материал - деталей из ПКМ корпуса внутренней обшивки авиадвигателя. Установлено, что применение ПКМ позволяет обеспечить требуемый запас статической и усталостной прочности проектируемых корпусных деталей.

4. Проведена классификация и разработаны принципиальные конструкторско-технологические схемы для трех групп материал - деталей авиационных газотурбинных двигателей из ПКМ. На основе аналоа накоплешюго опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 разработаны научно обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей. Разработаны конструкгорско-технологические схемы для материал-деталей из ПКМ системы шумозашиты авиациоппого газотурбинного двигателя ДЗОКУ-154, превышающей по основным показателям эффективности (массовым, технологическим и акустическим) существующие аналоги из металлов

Достоверность основных результатов и выводов, полученных в диссертации, обеспечивается использованием современных апробированных методов исследования физико-механических и физико-химических свойств полимерных композиционных материалов на аттестованном исследовательском оборудовании, экспериментальными данными стендовых и летных испытаний композитных узлов в составе двигателей, опытом эксплуатации композитных узлов на самолетах коммерческих авиалиний и самолете-лаборатории.

Практическая ценность.

Научные и технические рекомендации, конструкторско-технологи-ческие схемы, методики расчета и проектирования материал - деталей из ПКМ для современных и перспективных газотурбинных авиадвигателей внедрены в практику опытного и серийного производства на заводе "Машиностроитель", в ОАО "Авиадвигатель", в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь).

Четыре корпусные детали из ПКМ прошли опытную эксплуатацию в составе газотурбинного авиационного двигателя ПС-90. Ресурс налета деталей из ПКМ к настоящему времени составил более 10000 часов, указанные детали эксплуатируются без существенных замечаний и отказов.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Научно-технической конференции "Космические исследования, технологии и конвер-сия-П" (Узбекистан, Ташкент, 1997), на НТС ОАО «Внуковский авиаремонтный завод» (Москва, 2005), НТС ОАО «Авиадвигатель» (Пермь, 2006), секции «Материаловедение» НТС Федерального космического агентства (Москва, 2006), IX и X Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмическая техника и высокие технологии" (Пермь, 2006, 2007), на XXIIV ежегодной международной конференции «Композиционные материалы в промышленности» (Слав-поликом, Ялта, 2007), на Международной научно-технической конференции ПОЛИКОМТРИБ-2007 (Гомель, 2007). Диссертация в завершённом виде докладывалась и обсуждалась на научных семинарах кафедр механики композиционных материалов и конструкций (руководитель - профессор Ю.В. Соколкин, 2007, 2008 гг.), динамики и прочности машин (руководитель - профессор ГЛ. Колмогоров, 2008 г.) Пермского государственного технического университета и НТС Уральского НИИ Композиционных материалов (2007, 2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы одиннадцать печатных работ, в том числе, три статьи, два патента и одна заявка на выдачу патента на изобретение. При этом две статьи опубликовано в изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения и списка литературы. Работа включает 148 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 9 таблиц. Общий объем диссертации составляет 148 страниц. Библиография включает 91 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведён обзор современного состояния вопроса исследования. Отмечается, что применение ПКМ в конструкциях авиационных двигателей для гражданской авиации началось значительно позднее, чем в конструкциях корпусных деталей и узлов планера самолета. Это обусловлено особенностями существующих конструкций двигателей, относительно небольшими габаритами и сложной формой деталей, наличием большого количества фланцевых соединений, многообразием действующих нагрузок и другими факторами. Особым препятствием на пути широкого внедрения композитов являлся традиционный подход конструирования двигателей, опирающийся на технологические методы изготовлепия деталей из металлов, существенно отличающихся от технологии композиционных материалов. Для дальнейшего широкомасштабного внедрения ПКМ в конструкцию перспективных авиационных газотурбинных двигателей необходима разработка научных основ, позволяющих найти оптимальные проектные решения, сократить время и снизить материальные затраты на экспериментальную отработку новых композитных конструкций.

Таким образом, на основе анализа современного состояния вопроса исследования обоснована актуальность проблемы разработки научных основ внедрения современных ПКМ в элементах и узлах перспективных газотурбинных двигателей. Сформулирована цель диссертационной работы, отмечены полученные новые научные результаты. Дана краткая аннотация содержания диссертации по разделам.

В первом разделе диссертации рассмотрены конструкции узлов серийного двигателя ПС-90А для дальнемагистральных самолетов, вновь проектируемого двигателя ПС-12 для среднемагистральных самолетов и серийного двигателя ДЗОКУ-154 для среднемагистральных самолетов с точки зрения возможности технически оправданного и экономически целесообразного использования композитов. Проанализированы технические требования и условия работы различных деталей и узлов авиационных двигателей и определены типы современных и перспективных ПКМ отвечающих данным требованиям. Даны оценки возможности применения выбранных материалов с учетом реализуемости композитных конструкций на имеющихся технологических и производственных мощностях российских предприятий.

Предложена и обоснована номенклатура деталей и узлов для поэтапной отработки и внедрения композиционных материалов в конструкцию двигателей ПС-90А и ПС-12. Отмечено, что наиболее перспективными для замены металлических узлов на композитные аналоги являются детали мотогондолы, наружного контура, сопла и реверса. Применение ПКМ обеспечивает снижение массы соответствующих деталей и узлов газотурбинных авиационных двигателей на 20-30 %.

Особую сложность внедрения ПКМ в узлы авиадвигателя ПС-90А составляло то обстоятельство, что к началу работ по композитам двигатель уже производился серийно и эксплуатировался на коммерческих авиалиниях. Поэтому внедряемые композитные узлы должны были быть полностью взаимозаменяемыми с металлическими аналогами. Обычно, при внедрении композитов требуется некоторая перекомпоновка деталей, особенно узлов крепления и заделки. Невозможность такой конструктивной доработки потребовала разработки цельнокомпозитных фланцев и соответствующей технологии формования.

Для двигателя ПС-12 выбрана номенклатура узлов проектируемых сразу под композитное исполнение. При этом удалось повысить эффективность использования ПКМ за счет применения конструкторско-технологических схем типовых деталей из ПКМ, разработанных на основании анализа опыта создания композитных узлов двигателя ПС-90А. Рассмотрены проблемы создания модифицированной системы шумогашения газотурбинного двигателя ДЗОКУ-154 и предложена новая конструкторско-технологическая схема композитного кожуха авиадвигателя. Приводится сравнение эффективности технологических решений и обеспечения параметров шумогашения и массовых затрат по сравнению с металлическим аналогом.

В соответствии с особенностями конструкций узлов авиадвигателей выбраны технологии ПКМ, обеспечивающие требуемую надежность узлов и реализуемые на оборудовании отечественных предприятий. Разработаны рекомендации но межведомственной кооперации российских промышленных предприятий в проектировании и производстве узлов из ПКМ, минимизирующие потребности в проектировании и изготовлении нестандартного оборудования и оснастки.

Во втором разделе приведено описание объектов и методов исследований. На основе анализа требований, предъявляемым к узлам и деталям авиационных двигателей, и условий их работы определен перечень предлагаемых к использованию ПКМ и выбраны типы армирующих наполнителей и полимерных матричных композиций для создания новых материалов, обладающих улучшенным комплексом свойств. Объектами исследований являлись следующие ПКМ: стеклотекстолиты СТ-69Н(М)-14, СТ-ЭНФБ-2м-14, СТ-ЭНФБ-2м-45(П), СТП-97к; углепластики КМК-11э(М), КМУ-4э-2м, КМУ-2э. При создании ПКМ использовались армирующие материалы: стеклоткани Т-10-14, Т-45(п), углеродная лепта Элур-П, и модифицированные связующие: эпоксидное ЭДТ-69ЩМ), эпоксиноволочное ЭНФБ-2м, полиимидное СП-97к.

Изучены принципы формирования структуры и свойств ПКМ в типовых технологических процессах изготовления деталей и узлов газотурбинных двигателей. Дано научное обоснование основных контролируемых физико-механических свойств ПКМ и параметров технологических процессов, применяемых при изготовлении композиционных деталей авиационных двигателей. Экспериментально определены основные физико-механические, физико-

химичекие и технологические характеристики исследуемых анизотропных ПКМ. Испытания проводились на разрывных и универсальных испытательных машинах типа Р-0,5, Р-10, FPZ-10, Instron и Zwick. Температура испытаний принималась равной: -60, 20, 80, 100 °С, а для углепластика дополнительно: 150, 170, 220, 280, 300 °С. Представлены обобщенные экспериментальные данные по механическим испытаниям композиционных материалов.

Рассмотрена альтернативная методика оценки механических характеристик ПКМ на основе математического моделирования. В методике используется структурно-феноменологическая модель слоя ПКМ, позволяющая прогнозировать его деформирование и разрушение при различных условиях нагружения. Используя данные о деформационных и прочностных свойствах волокон и матриц, расчетная методика позволяет определять эффективные упругие характеристики и прочность ПКМ при различных условиях нагружения, дополнительно к результатам экспериментальных исследований. В разделе представлены результаты прогнозирования деформационных свойств и прочности типичных ПКМ, используемых при создании корпусных деталей авиадвигателей, найден полпый комплекс механических свойств ПКМ, требуемых для проектирования и расчета материал - деталей.

Рассмотрена методика определения характеристик ПКМ, необходимых для подтверждения ресурса материал - деталей узлов газотурбинных авиадвигателей. Методика основана на структурно-феноменологических моделях композитов, включающих кинетические уравнения накопления повреждений. В данных моделях учитывается экспериментально установленный факт, что при длительных циклических нагрузках появление в ПКМ межслойпых трещин и расслоений и даже разрушение одного или нескольких слоев не приводят к потере несущей способности материал - детали в целом. В этом случае вследствие различпой ориентации слоев композита в детали возможна ситуация, когда перераспределение полей напряжений приводит не только к сохранению её статической прочности, но и обеспечивает значительный дополнительный ресурс работы. Представлены модели, описывающие накопление повреждений в исследуемых ПКМ при циклических нагрузках. Определен характер изменения механических свойств исследуемых ПКМ в процессе накопления повреждений. Предложена методика подтверждения ресурса материал - деталей из ПКМ на основе моделей накопления повреждений.

Таким образом, с использованием ряда экспериментальных и расчетных методик в диссертации определен полпый комплекс требуемых упругих технических постоянных и параметров прочности исследованных ПКМ. Разработана методика для подтверждения ресурса композитных материл - деталей авиадвигателей.

В третьем разделе проведены расчеты прочности и ресурса типичных корпусных материал - деталей из ПКМ для газотурбинных авиационных двигателей. В процессе работы двигателя на корпусные детали действует сложная система сосредоточенных и распределенных нагрузок, основными из которых

являются: отрывающая сила реактивной струи сопла и инерционные силы с учётом заданной перегрузки. Наиболее нагруженными элементами корпусных деталей являются узлы соединений, поэтому в качестве расчетных схем приняты участки корпусных деталей, включающих фланцевые узлы. Рассматриваемые участки корпусных деталей, включали часть наружной и внутренней оболочки и серединного элемента жесткости коробчатого сечения.

Все внешние силы согласно традиционной схеме расчета корпусных деталей сводились к эквивалентной нагрузке, распределённой по поверхности соединения детали. Типовая расчетная схема показаны на рис. 1,а. Рассмотрены виды переменных нагрузок, действующих на корпусные детали, для последующих расчетов выбраны наиболее опасные переменные нагрузки максимальной амплитуды, действующие в режиме работы двигателя «взлет-посадка», и вибрационные нагрузки, обладающие максимальной частотой.

В разделе приведена постановка задачи оценки статической и усталостной прочности композитных фланцев материал - деталей. Для решения данной задачи использовался оригинальный программный комплекс, разработанный в Пермском государственном техническом университете. Представлены результаты анализа полей напряжений в слоях типичных композитных корпусных деталей обшивки авиадвигателя ПС-90А. Анализ напряжений в слоях показал, что детали обладают значительным запасом статической прочности, при этом наиболее опасными являются поперечные растягивающие межслойные напряжения. На рис. 1, б в качестве иллюстрации приведены эпюры напряжений для наиболее нагруженного участка силового корпуса и показаны наиболее опасные точки по критериям максимальных напряжений и модифицированному критерию Хилла. Натурные прочностные испытания силового корпуса подтвердили результаты статического расчета.

Для оценки усталостной прочности и ресурса работы композитных корпусных деталей использовалась рассмотренная в предыдущем разделе диссертации расчетная методика, описывающая накопление повреждений и разрушение исследуемых ПКМ при циклических нагрузках. Применялись линейные кинетические уравнения накопления повреждений и схемы редукции механических свойств.

Проведено моделирование следующих процессов накопления повреждений и разрушения материал - деталей из исследуемых ПКМ: разрыв волокон основы или утка однонаправленных и тканых композитов, поперечное расслоение от нормальных и сдвиговых напряжений. Накопление повреждений по различным механизмам описывалось линейными правилами суммирования. При этом число циклов до разрушения по каждому механизму оценивалось по уравнениям, построенным на основе критериев максимальных напряжений и степенной зависимости усталостной прочности от числа циклов нагружения. Исчерпание несущей способности конструкции оценивалось по образованию сплошной зоны повреждений, пересекающей её поперечное сечение. Проведён анализ результатов моделирова-

ния разрушения типичных композитных корпусных деталей при переменных нагрузках с максимальной амплитудой. Отмечено, что все рассмотренные материал -детали из ПКМ обладают значительными резервами несущей способности, окончательная наработка в несколько раз превосходит число циклов нагружения к началу разрушения слоев. При этом анализ повреждённости показал, что разрушение происходит, как правило, по типу поперечного отрыва, и лишь при достижении значительной наработки происходит полная потеря несущей способности материала. На рис. 2 в качестве иллюстрации показано развитие областей разрушения для типичной корпусной детали в зонах фланцевых соединений.

Рис. 1. Расчетная схема (а) и эпюры напряжений (б) в зоне фланцевого соединения типичной корпусной детали обшивки авиадвигателя ПС-90А; Б, М, в - опасные точки по критерию Хилла, критерию максимальных напряжений и критерию усталостного разрушения; V'" - углепластик, V® - стеклопластик

а б

Рис. 2. Области усталостного разрушения фланца цилиндрической (а) и конусной (б) части кожух сопла со звукопоглощающим контуром ЗПК; число циклов нагружения Ы = 4,78-105(а)и 0,272-108(б)

На основе полученных результатов, используя известные в литературе экспериментальные зависимости пределов усталостной выносливости ПКМ при различных параметрах циклов нагружения, дана оценка наработки до первого акта разрушения фланцев при типичных вибрационных нагрузках, которая составила порядка 109 циклов нагружения. Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что ресурс типичных материал - деталей из ПКМ удовлетворяет требованиям технического задания для узлов авиационных газотурбинных двигателей.

Четвертый раздел посвящен разработке конструкторско-технологических схем изготовления и модернизации деталей и узлов из ПКМ авиационных газотурбинных двигателей. В разделе рассмотрены принципиальные отличия технологий производств деталей и узлов изделий из композиционных материалов от технологий металлообработки традиционных машиностроительных производств. Одним из основных отличий является то, что при производстве металлических деталей стадии получения материала и собственно детали, как правило, разнесены во времени и осуществляются по различным и независимым технологическим процессам. Технологии и оборудование обработки металлов универсальны и, практически, не зависят от типа производимого изделия.

Изделие из композиционного материала создается одновременно с материалом, из которого оно «изготовлено», в едином технологическом процессе. В результате свойства материала в изделии зависят не только от исходного сырья, но также и от конструктивной схемы и от технологического процесса изготовления. В свою очередь особенности технологии изготовления композитных деталей оказывают существенное влияние и на конструкцию деталей, накладывают определенные ограничения на возможную форму, габариты, возможности механической обработки, точности исполнения размеров, методы контроля качества, способы

транспортировки и т.д. Для формования деталей из композитов необходимы специальные приспособления и оправки, задающие форму и размеры детали. Специальные приспособления и оправки должны обеспечивать возможность съема или извлечения композитной детали, для чего необходимо изготовление под каждое изделие большого количества нестандартного оборудования и оснастки. Поэтому процесс конструирования и технология изготовления в случае композитов взаимосвязаны и взаимно переплетены.

Таким образом, для эффективного проектирования и создания композитных деталей и изделий на предварительном этапе необходимо разработка научно обоснованных специальных технических документов - конструкторско-технологнческих схем. Данные документы отражает взаимосвязь конструкторских решений, технологических параметров, научно обоснованных технических требований и контролируемых параметров.

В данном разделе диссертации рассмотрены типичные конструктивные и технологические особенности и проведена соответствующая классификация деталей и узлов газотурбинных авиационных двигателей. В результате выделены три группы деталей из ПКМ для авиационных газотурбинных двигателей.

Первая группа деталей - звукопоглощающие панели и кожуха, образующие канал газового тракта и представляющие собой коробчатые конструкции с перфорированными поверхностями (наружными или внутренними). Сюда относятся: панели звукопоглощающего контура вентилятора, кожух передний, кожух наружный задней подвески, кожух сопла, кожух звукопоглощающего контура вентилятора и панели газогенератора. В диссертации рассмотрены основные особенности конструкторско-технологических схем данных деталей, включающие: используемые исходпые материалы, технологию формования, предлагаемую последовательность технологических операций и этапов контроля для получения изделия с заданными свойствами и стабильного качества. Одной из отличительных особенностью деталей данной группы является выкладка и формование композитных фланцев - наиболее нагруженных элементов данных деталей, определяющих их прочность и ресурс работы. В диссертации предложены варианты формования фланцев, получивших внедрение в практику серийного производства корпусных деталей для газотурбинного авиационного двигателя ПС-90.

Ко второй группе деталей относятся силовые панели и кожуха, представляющие собой коробчатые конструкции, которые выполняют в узлах роль силовых элементов, либо оболочки с подкрепляющими коробчатыми шпангоутами. К данной группе можно отнести силовой корпус и силовые панели реверсивного устройства; обтекатели внешние и нижний, обтекатель задний, обтекатель сопла. Конструкгорско-технологические схемы данных деталей являются более простыми в связи с меньшим комплексом технических требований и конструктивных особенностей изготовления. В частности, в типовом технологиче-

ском процессе их изготовления отсутствуют операции, связанные с перфорацией. Однако, перечень технологических операций формования, набор оснастки, используемые связующие и варианты армирующего наполнителя могут варьироваться, как и у деталей первой группы.

В качестве примера на рис. 3 показаны технологические схемы выкладки и формования фланцев кожуха сопла на цилиндрическом (а) и коническом (б) участке.

12 торцебых слоёб

Технологические слои Я слоя/ а

Технологические

»мм -зона кольцеЬой подмотки стеклороВингом ■л а «-Выложенный по схеме А пакет б

Рис. 3. Технологические схемы выкладки и формования фланцев кожуха сопла на цилиндрическом (а) и коническом (б) участке

Третью группу деталей образуют монослошше конструкции, выполняемые как единые силовые или соединительные элементы, оболочки и корпуса. В эту группу следует отнести лопатки спрямляющего аппарата, решетки реверсивного устройства, силовую тягу, обтекатель - кок, корпус вентилятора, диафрагму и корпус створок. Рассмотрены особенности конструкторско-технологических схем

данных деталей обусловленные технологическими процессами их изготовления: выкладкой в открытых пресс-формах, например, при создании диафрагмы; в смыкаемых закрытых формах - решетки реверсивного устройства, лопатки спрямляющего аппарата; либо на цилиндрических и конических оправках - корпус створок, обтекатель.

На основе анализа накопленного опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 приводятся обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей. Приводится рекомендуемый перечень оснастки, стадии и операции контроля параметров технологических процессов для получения изделий с заданными коэффициентами реализации механических свойств полимерных композиционных материалов. Рекомендации и технологические разработки, представленные в настоящем разделе, внедрены в практику серийного изготовления композитных деталей и узлов во ФГУП "Уральский НИИ композиционных материалов" и ФГУП «Завод «Машиностроитель» (г. Пермь).

В заключении сформулированы основные научные результаты выполненных исследований, которые сводятся к следующему.

1. Даны научно обоснованные рекомендации поэтапного внедрения современных ПКМ в конструкцию перспективных газотурбинных авиационных двигателей ПС-90А, ПС-12 и ДЗОКУ-154. Предложена номенклатура деталей и узлов корпусных деталей обшивки авиадвигателей для первоочередной отработки и внедрепия. Показано, что применение ПКМ обеспечивает снижепие массы соответствующих деталей и узлов газотурбинных авиационных двигателей на 20-30 %.

2. Разработаны научные основы применения ПКМ в элементах и узлах современных и перспективных авиационных газотурбинных двигателей. Выбраны типы армирующих наполнителей и полимерных матричпых композиций для создания новых материалов, обладающих улучшенным комплексом свойств и удовлетворяющих требованиям к перспективным авиационным газотурбинным двигателям.

3. Выбраны методики испытаний ПКМ, рекомендованных для использования в элементах и узлах авиационных двигателей, экспериментально определены значения физико-механических характеристик конкретных типов армированных стекло- и углепластиков.

4. На основе проведенных экспериментальных и расчетных исследований сформирован комплекс механических свойств ПКМ требуемых для последующего подтверждения прочности и ресурса композитных деталей. С помощью оригинального программного комплекса проведены расчеты, определены запасы прочности и ресурса работы типичных композитных материал - деталей

авиадвигателя. Показано, что наиболее нагруженными элементами композит-пых корпусных материал - деталей являются участки фланцевых соединений. Установлено, что применение полимерных композиционных материалов позволяет обеспечить требуемый запас статической и усталостной прочности проектируемых корпусных деталей.

5. Проведена классификация и разработаны принципиальные конструктор-ско-технологические схемы для трех групп материал - деталей авиационных газотурбинных двигателей из ПКМ. На основе анализа накопленного опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 приводятся обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей.

6. Научные и технические рекомендации, конструкгорско-технолошческие схемы, методики расчета и проектирования материал - деталей из ПКМ для современных и перспективных газотурбинных авиадвигателей внедрены в практику опытного и серийного производства в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

\. Рубцов С.М., Удинцев П.Г., Лохов A.A., Щурик А.Г. Опыт отработки технологий получения изделий из композиционных материалов в Уральском НИИ КМ // Тез. докл. Науч.-тех. конф. "Космические исследовашя, технологии и конверсия-Ii".- Ташкент: Узбекское государственное агентство космических исследований "Узбеккосмос", 1997.-С. 113-114.

2. Рубцов С.М., Киряков Л.Д., Ташкгтов A.A., Аношкин А.Н., Шавшуков В.Е. Применение полимерных композиционных материалов в конструкции перспективных газотурбинных авиациошшх двигателей// Тез. докл. Всерос. науч.-тех. конф. "Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2006" (16-17 ноября 2006). - Перш»: ПГТУ, 2006. - С. 212.

3 Рубцов С.М. Полимерные волокнистые композиты в конструкции турбовентиляторного авиационного двигателя ПС-90А // Конверсия в машиностроении. - 2007. - № 3. - С. 19-26.

4.Киряков Л.Д., Присекин В.И., Щурик А.Г., Рубцов С.М. Звукопоглощающий высокотемпературный материал на основе углерода // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника. - 2007. - № 4(27), - С. 71-75.

5. Аношкин А.Н., Рубцов С.М., Ташкинов A.A., Шавшуков В.Е. Прогнозирование несущей способности и ресурса работы элементов конструкций авиационных газотурбинных двигателей из композиционных материалов // ПОЛИКОМТРИБ-2007: Тез. докладов международной научно-технической конференции - Гомель: ИММС НАНБ, 2007. - С. 68-69.

6.Рубцов С.М, Аношкин А.Н., Ташкинов A.A., Шавшуков В.Е. Эксплуатационный ресурс стеклопластикового кожуха сопла авиационного газотурбинного двигателя// Конструкции из композиционных материалов. - 2007 - № 3. - С. 11-17.

7. Аношкин А.Н., Рубцов С.М., Ташкинов A.A., Шавшуков В.Е. Технологические особенности внедрения композиционных материалов в конструкции авиационных газотурбинных двигателей // СЛАВПОЛИКОМ: Тез. докладов 27 международной научно-технической конференции "Композиционные материалы в промышленности" -Ялта:2007. - С. 464-465.

8.Рубцов С.М., Киряков Л.Д., Бабин А.Д., Присекин В.И. Экспериментальная отработка технологии создания звукопоглощающих конструкций авиадвигателя ПС-90А второго поколения // Доклады Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2007" -Пермь:2007.-С. 244-246.

9Рубцов С.М., Полежаев В.П., Киряков Л.Д., Присекин В.И., Лимонов C.B. «Способ изготовления баллона». Заявка № 2007118879 (020567) от 21.05.2007 г. на выдачу патента РФ на изобретение.

Ю.Патент №2339865 РФ МПК F16L 9/12 Cl Оболочка./ Полежаев В.П., Ли-монов C.B., Кузнецов Ю.В., Киряков Л.Д., Рубцов С.М; ФГУП УНИИКМ.-Опубл. 27.11.2008 Бюл. № 33.

11 .Патент №2342549 РФ MI1K F02C 7/24 Cl Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя./ Киряков Л.Д., Кузнецов Ю.В., Полеэ/саев В.П., Присекин В.И., Рубцов СМ.,Чикулаева Е.А., Шкаля-бин В.М.; ФГУП УНИИКМ. - Опубл. 24.12.2008 Бюл. № 36.

Сдано в печать 16.03.2009 г. Формат 60x84/16. Объем 1,00 п.л. Тираж 100. Заказ 672/2009.

Отпечатано в типографии Центра «Издательство ПГТУ»

Введение

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 18 ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СОЗДАНИИ И МОДИФИКАЦИИ ГАЗОТУРБИННЫХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Выбор объектов внедрения полимерных композиционных 18 материалов в конструкции серийных (ПС-90А, ДЗОКУ-154) и перспективных (ПС-90А12) газотурбинных авиационных двигателей

1.2 Выбор и обоснование технологий полимерных композиционных 34 материалов для создания элементов и узлов газотурбинных авиационных двигателей

Применение полимерных композиционных материалов (ПКМ) в конструкциях авиационных двигателей для гражданской авиации началось значительно позднее, чем в конструкциях корпусных деталей и узлов планера самолета. Это обусловлено особенностями существующих конструкций двигателей, относительно небольшими габаритами и сложной формой деталей, наличием большого количества фланцевых соединений, многообразием действующих нагрузок и другими факторами. Особым препятствием на пути широкого внедрения композитов являлась традиционная ориентация конструкторов двигателей на технологические методы изготовления деталей из металлов, которые существенно отличаются от методов изготовления деталей из композитов. Первые опытные композитные детали турбовентиляторных двигателей появились в начале 1990-х годов. Это были такие детали как обтекатель вентилятора и детали мотогондолы. В течение 1989-1995 годов группой предприятий г. Перми во главе с ОАО "Авиадвигатель" (прежние названия ПНПО "Авиадвигатель", Моторостроительное конструкторское бюро) была разработана и частично реализована программа внедрения полимерных композиционных материалов в конструкции турбовентиляторных двигателей ПС-90А, ДЗОКУ-154. Было спроектировано около 15 композитных узлов двигателей, полностью взаимозаменяемых с металлическими аналогами, что позволило производить отработку конструкций композитных деталей и наработку ресурса на серийных двигателях. Десять типов композитных узлов было изготовлено, несколько узлов прошли необходимый объем испытаний и были сертифицированы для установки в серийных двигателях и последующей эксплуатации в системе гражданской авиации. Несмотря на то, что металлические аналоги изготавливаются из легких алюминиевых и титановых сплавов, применение ПКМ позволило получить снижение веса в среднем 15-20% на каждый узел. Общее снижение массы двигателя ПС-90А после полного завершения программы внедрения полимерных композиционных материалов должно было составить более 200 килограммов. При установке двигателей на самолет ИЛ96-300 это дает увеличение коммерческой нагрузки более чем на 800 кг при тех же эксплуатационных затратах, т.е. снижение стоимости перевозок. Основной эффект снижения массы деталей был достигнут за счет применения в конструкциях деталей композитных фланцев, которые традиционно в конструкциях узлов летательных аппаратов проектируют и изготавливают из металлических сплавов. К середине 1990-х годов работа пермского куста предприятий по широкомасштабному применению ПКМ не имела аналогов в мировом авиадвигателестроении.

Производство изделий из композиционных материалов до начала 90-х годов было обширной и стабильной частью российской экономики. Технологии и оборудование для производства композитных изделий имелись (и остаются на сегодня) примерно на десятке предприятий Пермского края, среди которых завод "Машиностроитель", ОАО "Искра", Уральский НИИ композиционных материалов, ОАО "Мотовилихинские заводы", завод им. С.М.Кирова, НИИПМ, ПНИТИ, Уральский филиал ГИПХ, ОАО "Привод" и др. Однако все многотоннажное производство было ориентировано исключительно на нужды оборонной промышленности и космоса, производственные мощности предприятий были перегружены оборонными заказами. Поэтому предпринятые ОАО "Авиадвигатель" попытки в середине 1980-х начать применение композитов в конструкциях авиадвигателей для пассажирских самолетов не могли быть реализованы на предприятиях Пермского региона. С конца 1980-х годов в связи с политикой конверсии оборонных производств высвободилось значительное количество производственных мощностей. В 1989 году ОАО "Авиадвигатель", УНИИКМ и завод "Машиностроитель" подписали несколько соглашений о развертывании работ по внедрению композитов в конструкцию двигателя ПС-90А и распределении функций. Пермский государственный технический университет приступил к разработке компьютерных моделей композитных деталей авиадвигателей, в частности фланцевых соединений. Началось проектирование, производство, испытания и сертификация композитных узлов и коммерческая эксплуатация некоторых из них на рейсовых самолетах Аэрофлота.

Экономический спад середины 1990-х годов в России практически остановил НИОКР по внедрению полимерных композиционных материалов в конструкцию авиационных двигателей. В связи с резким сокращением к / середине 1990-х годов заказов на отечественную авиационную технику эти работы были практически свернуты. Остались нерешенными многие теоретические, методологические, конструкторские, технологические и организационные вопросы проектирования и изготовления композитных узлов авиационных двигателей, многие конструкторские наработки остались нереализованными.

В настоящее время ожидается подъем спроса на отечественную авиационную технику. На ближайшие годы потребность российского рынка оценивается в 10-30 двигателей в год для установки на самолеты ИЛ-96-300, ТУ-204 и их модификации. Двигатель ПС-90А является единственным российским двигателем, производящимся серийно и сертифицированным для полетов практически во все аэропорты мира. Планеры российских самолетов ТУ-204 и ИЛ-96-300 превосходят по летным характеристикам зарубеленые аналоги. Они востребованы на мировом рынке, а трудности в продвижении на этот рынок связаны, в основном, с нерыночными методами конкурентной борьбы со стороны зарубежных самолетостроительных компаний. Двигатель ПС-90А является единственным российским сертифицированным двигателем для установки на эти самолеты. Установка на них модифицированных двигателей с большим количеством узлов из ПКМ увеличит коммерческую нагрузку, повысит конкурентоспособность этих самолетов на рынке и увеличит экспортный потенциал российской авиационной промышленности. Отдельный сегмент рынка композитных узлов для авиадвигателей представляет перспектива производства нового турбовентиляторного двигателя для среднемагистральных самолетов. Некоторые узлы этого двигателя, такие как широкохордная рабочая лопатка вентилятора, могут быть изготовлены только из композиционных материалов.

В России имеются все необходимые и достаточные предпосылки для организации технологического кластера предприятий по производству композитных узлов авиадвигателей, на котором будет сосредоточен весь производственный цикл - проектирование, производство, сопровождение в эксплуатации, ремонт и утилизация выработавших ресурс изделий. Рост заказов на авиационную технику будет иметь большое значение для экономики регионов. Получат загрузку простаивающие мощности предприятий. Кроме восстановления рабочих мест это дает сохранение и дальнейшее развитие уникальных технологий. Производство крупногабаритных изделий из ПКМ, каковыми являются детали мотогондолы и другие узлы авиадвигателей, требует большого количества крупногабаритной технологической оснастки. Заказы на изготовление такой оснастки могут быть размещены на металлообрабатывающих предприятиях.

На сегодняшний день имеется значительный научно-технический и технологический задел, опыт производственной кооперации машиностроительных предприятий, свободные производственные мощности и помещения, необходимое, в том числе уникальное, оборудование для серийного изготовления композитных узлов авиадвигателей, что исключает необходимость капитального строительства и значительных капитальных вложений.

Для успешного внедрения новых полимерных композиционных материалов в конструкцию перспективных авиационных двигателей необходимо развитие комплексного научного подхода к проектированию, отработке и организации производства композитных деталей и узлов с последовательным и интенсивным применением методов математического моделирования и вычислительных экспериментов.

Целью настоящей работы являлось создание научных основ внедрения современных полимерных композиционных материалов в элементах и узлах перспективных газотурбинных двигателей. Для создания научных основ в диссертации решены следующие задачи:

1. выполнено обоснование и выбраны объекты поэтапного внедрения ПКМ в конструкции современных и перспективных газотурбинных двигателей;

•2. предложены расчетно-экспериментальные методы определения требуемого комплекса характеристик ПКМ полимерных композиционных материалов, необходимых для расчета конструкций;

3. разработаны наиболее рациональные принципиальные конструкторско-технологические схемы для материал-деталей из ПКМ перспективных авиационных двигателей;

4. разработаны методики и алгоритмы расчета и подтверждения запасов прочности и ресурса работы деталей из ПКМ на основе структурно-феноменологических моделей.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. На основе анализа современных технологий ПКМ и общих тенденций их развития обоснован перечень элементов и узлов для поэтапного внедрения ПКМ в конструкцию перспективных газотурбинных авиационных двигателей ПС-90А2, ПС-12, Д30КУ-154 с обеспечением полной взаимозаменяемости композитных и серийных металлических узлов. В качестве первоочередных объектов внедрения предложена номенклатура корпусных деталей и узлов наружного контура и мотогондолы авиадвигателей, определены уровни снижения массы (20-30%) соответствующих деталей, узлов и конструкции в целом при внедрении композиционных материалов.

2. Сформулированы принципы формирования структуры и свойств материал - деталей из ПКМ авиационных двигателей. Предложены современные расчетно-экспериментальные методики, на основе которых проведены исследования и определены комплексы механических свойств ПКМ, требуемых для расчета прочности и ресурса деталей и узлов.

3. Проведена классификация и разработаны принципиальные конструкторско-технологические схемы для трех групп материал — деталей авиационных газотурбинных двигателей из полимерных композиционных материалов. На основе анализа накопленного опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 разработаны научно обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей. Разработаны конструкторско-технологические схемы для материал-деталей из ПКМ системы шумозащиты авиационного газотурбинного двигателя ДЗОКУ-154, превышающей по основным показателям эффективности (массовым, технологическим и акустическим) существующие аналоги из металлов.

4. Проведены расчеты, определены запасы прочности и ресурса работы типичных материал — деталей из ПКМ корпуса внутренней обшивки авиадвигателя. Установлено, что применение ПКМ позволяет обеспечить требуемый запас статической и усталостной прочности проектируемых корпусных деталей.

Достоверность основных научных положений и выводов, полученных в диссертации, подтверждена данными экспериментов на образцах материалов, а также опытом эксплуатации первых корпусных материал - деталей из полимерных композиционных материалов для современного газотурбинного авиационного двигателя ПС-90.

Практическая ценность. Научные и технические рекомендации, конструкторско-технологические схемы, методики расчета и проектирования материал - деталей из ПКМ для современных и перспективных газотурбинных авиадвигателей внедрены в практику опытного и серийного производства в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь). Четыре корпусные детали из ПКМ, разработанные в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь), прошли опытную эксплуатацию в составе газотурбинного авиационного двигателя ПС-90. Ресурс налета деталей из ПКМ, к настоящему времени, составил более 10000 часов, указанные детали эксплуатируются без существенных замечаний и отказов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Научно-технической конференции "Космические исследования, технологии и конверсия-Н" (Узбекистан, Ташкент, 1997), на НТС ОАО «Внуковский авиаремонтный завод» (Москва, 2005), НТС ОАО «Авиадвигатель» (Пермь, 2006), секции «Материаловедение» НТС Федерального космического агентства (Москва, 2006), IX и X Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмическая техника и высокие технологии" (Пермь, 2006, 2007), на XXIIV ежегодной международной конференции «Композиционные материалы в промышленности» (Славполиком, Ялта, 2007), на Международной научно-технической конференции ШЛИКОМТРИБ-2007 (Гомель, 2007),. Диссертация в завершённом виде докладывалась и обсуждалась на научных семинарах кафедр механики композиционных материалов и конструкций (руководитель - профессор Ю.В. Соколкин, 2007, 2008 г.г.), динамики и прочности машин (руководитель - профессор Г.Л. Колмогоров, 2008 г.) Пермского государственного технического университета и НТС Уральского НИИ Композиционных материалов (2007, 2008 г.г.).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в трех статьях, пяти тезисах докладов, по теме диссертации получено два патента на изобретение и одна заявка на выдачу патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения и списка литературы. Работа включает 148 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 9 таблиц. Общий объем диссертации составляет 146 страниц. Библиография включает 91 наименование.

Основные результаты и выводы по главе.

1. Проведена классификация деталей и узлов из полимерных композиционных материалов для газотурбинных авиационных двигателей. Согласно данной классификации можно выделить три группы деталей:

- звукопоглощающие панели и кожуха, образующие канал газового тракта и представляющие собой коробчатые конструкции с перфорированными поверхностями;

- силовые панели и кожуха, представляющие собой коробчатые конструкции, которые выполняют в узлах роль силовых элементов;

- монослойные конструкции, выполняемые как единые силовые или соединительные элементы, оболочки и корпуса.

2. Для трех групп композитных деталей авиационных газотурбинных двигателей разработаны принципиальные конструкторско-технологические схемы, являющиеся научно обоснованным техническим документом, описывающим особенности конструирования и технологии изготовления деталей указанных групп, с учетом особенностей современного промышленного производства полимерных композиционных материалов

3. На основе анализа накопленного опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 разработаны обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей.

4. Научные и технические рекомендации, конструкторско-технологические схемы деталей из полимерных композиционных материалов для современных и перспективных газотурбинных авиадвигателей внедрены в практику опытного и серийного производства в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты исследований выполненных в диссертационной работе сводятся к следующему.

1. Даны научно обоснованные рекомендации поэтапного внедрения современных полимерных композиционных материалов в конструкцию перспективных газотурбинных авиационных двигателей ПС-90А, ПС-12 и ДЗОКУ-154. Предложена номенклатура деталей и узлов корпусных деталей обшивки авиадвигателей для первоочередной отработки и внедрения. Применение полимерных композиционных материалов обеспечивает снижение массы соответствующих деталей и узлов газотурбинных авиационных двигателей на 20-30%.

2. Разработаны научные основы применения полимерных композиционных материалов в элементах и узлах современных и перспективных авиационных газотурбинных двигателей. Выбраны типы армирующих наполнителей и полимерных матричных композиций для создания новых материалов, обладающих улучшенным комплексом свойств и удовлетворяющих требованиям к перспективным авиационным газотурбинным двигателям.

3. .Выбраны методики испытаний полимерных композиционных материалов, рекомендованных для использования в элементах и узлах авиационных двигателей, экспериментально определены значения физико-механических характеристик конкретных типов армированных стекло- и углепластиков.

4. Предложены способ оценки требуемых механических характеристик рассматриваемых полимерных композиционных материалов с помощью современных моделей и методов механики композиционных материалов. Проведены расчеты и определен деформационные свойства и пределы прочности полимерных композиционных материалов при различных видах нагружения, в том числе поперечных, сдвиговых и комбинированных нагрузках. Сформирован расчетно-экспериментальный комплекс механических свойств полимерных композитов требуемый для последующего подтверждения прочности и ресурса композитных деталей.

5. Проведена классификация и разработаны принципиальные конструкторско-технологические схемы для трех групп материал - деталей авиационных газотурбинных двигателей из полимерных композиционных материалов. На основе анализа накопленного опыта создания композитных деталей и узлов для авиадвигателя ПС-90 приводятся обоснованные технические требования для типовых технологических операций изготовления композитных деталей перспективных газотурбинных авиационных двигателей.

6. С помощью оригинального программного комплекса проведены расчеты, определены запасы прочности и ресурса работы типичных композитных материал — деталей авиадвигателя. Показано, что наиболее нагруженными элементами композитных корпусных материал - деталей являются участки фланцевых соединений. Установлено, что применение полимерных композиционных материалов позволяет обеспечить требуемый запас статической и усталостной прочности проектируемых корпусных деталей.

7. Научные и технические рекомендации, конструкторско-технологические схему, методики расчета и проектирования материал - деталей из полимерных композиционных материалов для современных и перспективных газотурбинных авиадвигателей внедрены в практику опытного и серийного производства в Уральском НИИ композиционных материалов (г. Пермь).

1. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1984. -264с.

2. Андерсоне Я. Расчётные методы оценки усталостной долговечности слоистого композита// Механика композит, материалов. 1993. -№6. - С.741-754.

3. Андерсон Я. А., Лимонов В. А., Тамуж В.П., Перевозчиков В.Г. Усталость слоистых композитов с различными схемами армирования. 2. Плоское напряжённое состояние и расчётная модель// Механика композит, материалов. -1993.-№6.-С.741-754.

4. Андерсон Я.А., Лимонов В.А., Тамуж В.П. Разрушение косоугольно армированного композита при осевом нагружении // Механика композит, материалов. -1990. -№2. С.231-236.

5. Аношкин А.Н., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Неупругое деформирование и разрушение разупорядоченных волокнистых композитов// Механика композит. материалов. 1993 - Т. 29, № 5 -С. 621-628.

6. Аношкин А.Н., Ташкинов А.А. Прогнозирование несущей способности композитных фланцев корпусных деталей авиадвигателей. — Пермь. Перм. гос. техн. ун-т., 1998 101 с.

7. Аношкин А.Н. Об одном подходе к решению пространственной задачи микромеханики для однонаправленных волокнистых композитов // Математическое моделирование систем и процессов. Пермь: ПГТУ. - 1997 - № 5 - С.

8. Ашкенази Е.К., Ганов Э.В. Анизотропия конструкционных материалов. Справочник.-Л.Машиностроение, 1980. -247 с.

9. Барейшис И.П., Даргушис С.А. Усталостная прочность некоторых материалов, применяемых в конструкциях планера // Механика композит, материалов. 1980. - № 3. - С. 451-455.

10. Бердичевский В.Л. Вариационные принципы механики сплошной среды. — М.: Наука, 1983.-447 с.

11. Березин А.В. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твёрдых тел. М.; Наука, 1990 - 135 с.

12. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Шлейдерович Р.Н. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1966, 616 с.

13. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. М. Машиностроение, 1990. 368 с.

14. Болотин В.В. Некоторые вопросы механики композитных полимерных материалов // Механика полимеров. — 1975, № 1. — С. 126 — 133.

15. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

16. Бугов А.У. Фланцевые соединения. Л.: Машиностроение, 1975. - 191 с.

17. Ван Фо Фы Г.А. Конструкции из армированных пластмасс. Киев: Техника, 1971 -220 с.

18. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. — 270 с.

19. Васильева Н.М., Каниболотский М.А. Определение напряженно-деформированного состояния слоисто-неоднородного цилиндра с днищами // Механика композит, материалов 1989.-№ 2- С.298-303.

20. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов. -М.: Наука, 1997.-288 с.

21. Волков С.Д., Долгих В.Я. К статистической теории упругости армированных пластиков// Механика полимеров. 1968. -N. 3. - С. 438-444.

22. Волков С.Д., Ставров В.П. Статистическая механика композитных материалов. Минск: БГУ, 1978. - 206 с.

23. By Э. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред // Композиционные материалы. Т.2. Механика композиционных материалов. М.: Мир, 1978.-С. 401-491.

24. Гольденблат Н.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1968. — 192 с.

25. Динамика авиационных газотурбинных двигателей / Под ред. И.А. Биргера, Б.Ф. Шорра. -М., Машиностроение, 1981.-232 с.

26. Ермоленко А.Ф, Модель разрушения однонаправленного волокнита с хрупкой матрицей // Механика композит, материалов. — 1985. — № 2. — С. 247 — 256.

27. Жуков A.M. Свойства смолы ЭДТ-10 при фиксированных скоростях нагружения и в условиях ползучести // Расчеты на прочность. М., 1978. Вып 19. С. 123-129

28. Завалич И.Г., Шефер JI.A. Прогнозирование усталостной долговечности на основе характеристических параметров процессов нагружения// Пробл. прочности. 1982. - №10. - С.25-30.

29. Захаров В.Н. Исследование зависимости циклической долговечности стеклопластиков от величины напряжений и асимметрии цикла // Свойства судостроительных стеклопластиков и методы их контроля. Вып. 3- JL: Судостроение, 1977. С. 99-105.

30. Захаров В.Н. Расчет долговечности стеклопластиков при статическом и циклическом нагружении. // Свойства полиэфирных стеклопластиков. Л.: Судостроение, 1967, 167 с.

31. Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. М.: АН СССР, 1963.-272 с.

32. Ильюшин А.А. Об одной теории длительной прочности// Инж. журн. Механика тверд. тела. 1967. -N. 3. - С. 21-35

33. Качанов JI.M. О времени разрушения в условиях ползучести// Изв. АН СССР: ОТН 1958 - № 8 - С. 26-31.

34. Киряков Л.Д., Присекин В.И., Щурик А.Г., Рубцов С.М. Звукопоглощающий высокотемпературный материал на основе углерода // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника 2007.-№4(27).- С.71-75.

35. Композиционные материалы: В 8-ми т. Т. 2. Механика композиционных материалов: Пер. с англ./ Под ред. Ильюшина А.А., Победри Б.Е. М.: Мир, - 1978.-564 с.

36. Композиционные материалы: Справочник/ В.В.Васильев, В.Д.Протасов, В.В. Болотин и др.; Под общ. ред. В.В.Васильева, Ю.М.Тарнопольского. -М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

37. Композиционные материалы: Справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса. -Киев: Наук, думка, 1985 592 с.

38. Кострицкий С.Н., Цирин Н.З. Исследование механических свойств стекло-волокнитов в трансверсальном нааправлении при повышенной температуре // Механика композит, материалов. 1981. - № 2. - С. 355 - 358.

39. Кочетков В.А. Эффективные характеристики упругих и теплофизических свойств однонаправленного гибридного композита. Сообщение 1 // Механика композит, материалов 1987 - № 1 - С.38-46

40. Кочетков В.А. Эффективные характеристики упругих и теплофизических свойств однонаправленного гибридного композита. Сообщение 2 // Механика композит, материалов 1987 - № 2 - С.250-255.

41. Лагздинь А.Ж., Тамуж В.П., Тетере Г.А., Крегерс А.Ф. Метод ориентацион-ного усреднеия в механике материалов. Рига: Зинатне, 1989. - 189 с.

42. Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1985. 344 с.

43. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетере Г.А. Сопротивление полимерных и композитных материалов. Рига: Зинатне. - 1980. - 572 с.

44. Мешков Е.В., Кулик В.И., Нилов А.С., Упитис З.Т., Сергеев А.А. Исследование механических характеристик однонаправленных композитных материалов при статическом нагружении// Механика композит, материалов. -1991.-N. З.-С. 459-467.

45. Москвитин В.В. Об одной модели нелинейной вязкоупрутой среды, учитывающей влияние накопление повреждений// Механика полимеров. -1972.-№2 С.24-28.

46. Немировский Ю.В., Резников Б.С. Прочность элементов конструкций из композиционных материалов. Новосибирск: Наука, 1986. - 166 с.

47. Образцов И.Ф. Вариационные методы расчета тонкостенных авиационных пространственных конструкций. М.: Машиностроение, 1966. - 392 с.

48. Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1977.-144 с.

49. Овчинский А.С. Процессы разрушения композиционных материалов: имитация микро- и макромеханизмов на ЭВМ. М.: Наука, 1988. - 278 с.

50. Олдырев П.П., Тамуж В.П. Многоцикловая усталость композитных материалов// Журн. Всесоюзн. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. 1989. -Т.24, № 5 - С.545-552.

51. Парфеев В.М., Олдырев П.П., Тамуж В.П. Суммирование повреждений при нестационарном циклическом нагружении стеклопластиков// Механика композит, материалов. 1979. - № 1 - С.65-72.

52. Победря Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности. М.: МГУ, 1981.-343 с.

53. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М.: МГУ, 1984. -336 с.

54. Постных A.M., Чекалкин А.А., Хронусов В.В. Структурно-феноменологическая модель надёжности и долговечности волокнистого композита// Механика композит, материалов. 1990. - N. 5. - С. 866-870.

55. Протасов В.Д., Ермоленко А.Ф., Филипенко А.А., Дмитриенко И.П. Исследование несущей способности слоистых цилиндрических оболочек при помощи моделированя процесса разрушения на ЭВМ// Механика композит, материалов. 1980. -N. 2. - С. 254-261.

56. Разрушение конструкций из композиционных материалов/ Под ред. Тамужа В.П., Протасова В.Д. Рига: Зинатне, 1986. - 264 с.

57. Рикардс Р.Б., Чате А.К. Начальная поверхность прочности однонаправлен-но армрованного композита при плоском напряженном состоянии// Механика полимеров. 1976. -N. 4. - С. 635-639.

58. Рикардс Р.Б., Чате А.К. Упругие свойства композита с анизотропными волокнами // Механика композит, материалов. — 1980 — № 1. — С.22-29.

59. Рубцов С.М. Полимерные волокнистые композиты в конструкции турбовентиляторного авиационного двигателя ПС-90А // Конверсия в машиностроении—2007—№3 -С. 19-26.

60. Рубцов С.М., Аношкин А.Н.„Ташкинов А.А., Шавшуков В.Е. Эксплуатационный ресурс стеклопластикового кожуха сопла авиационного газотурбинного двигателя// Конструкции из композиционных материалов. 2007 -№3.-С. 11-17.

61. Рубцов СМ., Полежаев В.П., Киряков Л.Д., Присекин В.И., Лимонов СВ. «Способ изготовления баллона». Заявка № 2007118879 (020567) от 21.05.2007 г. на выдачу патента РФ на изобретение.

62. Патент №2339865 РФ МПК F16L 9/12 С1 Оболочка./ Полежаев В.П., Лимонов С.В., Кузнецов Ю.В., Киряков Л.Д., Рубцов С.М.; ФГУП УНИИКМ.-Опубл. 27.11.2008 Бюл. №33.

63. Скудра A.M., Булаве Ф.Я. Прочность армированных пластиков. М.: Химия, 1982.-216 с.

64. Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика деформирования и разрушения структурно неоднородных тел. М.: Наука, 1984. - 116 с.

65. Справочник по композиионным материалам: В 2-х кн. / Под ред. Дж. Лю-бина; Пер. с англ. А.Б.Геллера, М.М.Гельмонта; Под ред. Б.Э.Геллера. -М.Машиностроение, 1988. 448 с.

66. Тамуж В.П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов. Рига: Зинатне, 1978. - 294 с.

67. Тетере Г.А., Упитис З.Т., Удрис А.О. Механолюминисценция ранних и предельных стадий разрушения стеклопластика // Механика композит, материалов. 1987 - № 3. - С.446-449.

68. Удрис А.О., Упитис З.Т. Экспериментальное исследование упругих и прочностных свойств эпоксидного связующего ЭДТ—10 в условиях сложного напряженного состояния//Механика композит, материалов. 1988. -N. 6. - С. 972-978.

69. Удрис А.О., Упитис З.Т. Исследование ранних стадий разрушения стеклопластика методом механолюминисценции // Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов. — Рига: 1986. — С.217—221.

70. Фудзии Т., Дзако М. Механика разрушения композиционных материаов. -М.: Мир, 1982.-232 с.

71. Чамис К. Микромеханические теории прочности // Композиционные материалы. Т. 5. Разрушение и усталость / Под ред. JI. Браутмана. М.:Мир, 1978 - С.106-165.

72. Abbott R. Composites in General Aviation. // in Comprehensive Composite Materials- V.6.-pp. 165-180.-Elsevire.-2000.

73. Anoshkin A.N., Tashkinov A.A., Vildeman V.E. Fracture and equilibrium damage accumulation on postcritical deformation stage // Fracture mechanics: success and problems 8 Int. Conf. on Fracture Kiev, June 8 14 , 1993э

74. Ertark Т., Corie J.A., Dixon R.G. Transverse tensile strength and fracture behavior of graphite/aluminum fiber composites // Interfaces Metal. March 2-6 — 1986. — Warrendall

75. Gilletta D., Girard R. Degradation models in finite element analysis of multilay-ered composite stractures // Compos. Stract. 4: Proc. 4th Int. Conf. paisley, 2729th July 1987.- V. 1, N 4. - P.553-563.

76. Hashin Z. Cumulative damage theory for composite materials: residual life and residual strength methods // Compos. Sci. and Technol. 1985. - V. 23. - P. 1-19.

77. Hashin Z., Rotem A. A fatigue failure criterion for fiber reinforced materials // J. Composite Materials. 1973. - Vol. 7. - P.443-464.

78. Hashin Z. Fatigue failure criteria for unidirection fiber composite // J. Appl. Mech. 1981. -Vol.48, Dec. -P.847-852.

79. Hwang W., Han K. S. Cumulative damage models and multi-stress fatigue life prediction // J. Composite Materials. 1986. - Vol. 20. - P. 125-153.

80. Ilcewicz. Composite Technology Development for Commercial Airframe Structures// in in Comprehensive Composite Materials V.6.—pp.121-164 —Elsevire— 2000.

81. Iorio A. De, Mignosi S., Schiavone M. Fatigue in GFRP under variable amplitude loading // TEQC83. 1983. - P.314-323.

82. Nahas M.N. Survey of failure and post-failure theories of laminated fiber-reinforced composites // J. Composite Techn. & Res. 1986. - Vol.8, N 4. — P.138-153.

83. Walker N.A. Advanced composites in aero engines applications.// Proceedings of the International Conference on Advanced Composites, pp. 121-130, ADCOMP-2000, Bangalore, India, August 24-26, 2000.