Аэрокосмическая техника высокие технологии и инновации – 2015

Polymer) «или» «drills for pmc», где pmc (Polymer Matrix Composite) «или» «drilling of frp» «или» «drilling of pmc». Иссле-

дование проведено 10 ноября 2015 г.

Результаты исследования

На рис. 2 представлено распределение количества опубликованных документов исследуемой области по годам.

Рис. 2. Динамика публикационной активности мирового научного сообщества по теме исследования

Проведенный анализ публикационной активности мирового научного сообщества по теме исследования показал, что начиная с 2001 г. наблюдается стабильный рост количества публикаций по данному направлению. В период 2000–2014 гг. публикационная активность мирового научного сообщества выросла в 4,6 раза, что является признаком актуальности рассматриваемой темы и безусловного интереса научного сообщества к исследуемой области.

Анализируя графики, показанные на рис. 3, можно сделать вывод о том, какие международные научные издания проявляют стабильный интерес к вопроса и проблемам сверления композиционных материалов. Журнал Advanced Materials Research увеличил количество публикаций по теме исследования с 4 в 2011 г. до

17 в 2014 г. Издание Key Engineering Materials в 2013, 2014 г.

опубликовало 25 работ по теме исследования, хотя в предшествующие периоды количество публикаций не превышало 6 в год.

291

Остальные журналы в среднем размещают по 3 публикации в год. Анализируя SJR (SCImago journal rang) рейтинг журналов, основанный на индексе цитирования, можно выделить следующие наиболее рейтинговые журналы (журналы упомянуты в порядке уменьшения рейтинга, значения рейтинга учтены за последние 4 года, после названия журнала указано значение SJR за 2014 г.): Composite Structures ≈2,3; Journal of Materials Processing Technology ≈2,2; International Journal of Advanced Manufacturing Technology ≈1,2; Journal of Composite Materials ≈0,6. Остальные журналы, имеющие 25 и более публикаций в исследуемом периоде, имеют SJR рейтинг от 0,1 до 0,25.

Рис. 3. Графики публикационной активности международных научных журналов по теме исследования в период 2000–2015 гг.

Рис. 4. Диаграмма публикационной активности авторов по теме исследования

292

На рис. 4–6 представлены диаграммы, из которых видны ключевые (лидирующие) авторы, научные организации, страны.

Рис. 5. Диаграмма распределения публикационной активности организаций по теме исследования

Рис. 6. Диаграмма распределения публикационной активности по географическому признаку и теме исследования

Рис. 7. Диаграмма распределения публикаций по научным областям знаний и теме исследования

293

Выводы

1.Определены наиболее ценные источники информации

иперспективные издания в области изучения проблем сверления композиционных материалов.

2.Определены основные научные центры, занимающиеся данной проблемой.

3.Определена география рассмотрения проблемных вопросов сверления композиционных материалов.

4.Рост количества публикаций подчеркивает интерес мирового научного сообщества к проблемам сверления композиционных материалов, что, в свою очередь, может свидетельствовать об их актуальности.

5.По результатам проведенных работ и изучения основных источников получены следующие выводы:

5.1.композиционные материалы, наиболее часто рассматриваемые в международных публикациях по теме исследования:

5.1.1.UD-ply CFRP (однонаправленный углепластиковый ламинат) (упоминание в 23 источниках);

5.1.2.Woven-ply CFRP (двунаправленный углепластиковый ламинат) (упоминание в 19 источниках);

5.1.3.UD-ply GFRP (однонаправленный стеклопластиковый ламинат) (упоминание в 11 источниках);

5.1.4.Woven-ply GFRP (двунаправленный стеклопластиковый ламинат) (упоминание в 11 источниках);

5.1.5.FLM (ламинат с металлическими волокнами) CFRP/Ti (углепластиковый ламинат с волокнами титана) (упоминание в 4 источниках);

5.1.6.FLM (ламинат с металлическими волокнами) CFRP/Al (углепластиковый ламинат с алюминиевыми волокнами) (упоминание в 4 источниках;

5.1.7.FLM (ламинат с металлическими волокнами) Al/CFRP/Ti (углепластиковый ламинат с металлическими волокнами алюминия и титана) (упоминание в 4 источниках);

294

5.1.8. GLARE (ламинат состоящий из алюминиевых листов упрочненных стеклопластиковыми листами) и CARAL (ламинат состоящий из алюминиевых листов упрочненных углепластиковыми листами) (упоминание в 2 источниках);

5.2. методы обработки, рассматриваемые в международных публикациях по теме исследования:

5.2.1.CD (обычное сверление) (упоминание в 44 источниках), причем скорость резания в исследованиях была <100 м/мин, использованы различные типы сверл;

5.2.2.GD (абразивное сверление) (упоминание в 7 источниках), причем в исследованиях применялись сверла с напайкой из поликристаллических алмазов на металлической связке;

5.2.3.VATD (сверление со вспомогательной вибрацией) (упоминание в 6 источниках), причем все применяемые частоты колебаний были меньше 600 Гц, амплитуды колебаний были меньше 20 нм, продольная вибрация применялась к спиральным сверлам по осевому направлению;

5.2.4. HSD (высокоскоростное сверление) (упоминание в 7 источниках), причем скорость резанья в исследованиях была больше 200 м/мин, все исследователи использовали спиральные сверла с покрытием из карбида вольфрама;

5.2.5.лазерная обработка (упоминание в 6 источниках);

5.2.6.водоструйная обработка (упоминание в 3 источ-

никах); 5.3. комплексные эксперименты, рассматриваемые в меж-

дународных публикациях по теме исследования:

5.3.1.исследования влияния входных переменных (таких как скорость шпинделя, скорость подачи, геометрия и материалы сверла) на выходные переменные (например, расслаивание

иосевое усилие) (упоминание в 19 источниках);

5.3.2.исследования по сверлению со свободным расслоением с целью минимизации явления расслоения ламинита (упоминание в 8 источниках);

295

5.3.3.исследования влияния изменений геометрии и материала сверла на осевую силу и качество просверленных отверстий (упоминание в 16 источниках);

5.3.4.исследования износа инструмента и его влияние на осевые силы и качество отверстий (упоминание в 8 источниках);

5.3.5.в исследованиях Hocheng и Tsao установлена модель критического осевого усилия без расслаивания для абразивного сверления ламинатов с применением специальных сверл [3];

5.3.6.эксперименты по сверлению со вспомогательной

вибрацией показали, что эффективность сверления композиционных ламинатов и срок службы инструмента могут быть улучшены по сравнению с обычным сверлением, (упоминание

в4 источниках);

5.3.7.эксперименты по высокоскоростному сверлению слоистых композитов, с целью снижения расслоения, за счет уменьшения осевой силы, (упоминание в 7 источниках);

5.3.8.эксперименты по влиянию входных переменных (таких как скорость шпинделя, скорость подачи, геометрия и материалы сверла) на расслаивание, при высокой скорости сверления слоистых композитов (упоминание в 4 источниках), показали, что имеется тенденция к уменьшению расслоения, при увеличении скорости резания и комбинации низкой скорости подачи и уменьшении угла при вершине.

Более подробная информация по исследуемой теме со ссылками на первоисточники опубликована в работе [4].

6. Зависимости, полученные при проведении экспериментов международными исследователями, показаны на рис. 8. На графиках рис. 8 (графики б, в, а1) авторами выявлены разные модели влияния скорости резания на расслоение, значения угла при вершине на расслоение, скорости резания на значение

296

Библиографический список

1.Зуев А.С. Металлическая оправка для производства изделий из полимерных композиционных материалов методом намотки // Наука и технология. Материалы XXXV Всерос. конф., посвященной 70-летию Победы. – М.: РАН, 2015. – Т. 5. –

С. 12–15.

2.Официальный сайт SCOPUS. Разделы поиск и анализ. – URL: http://www.scopus.com.

3.Hocheng H., Tsao C.C. Effect of special drill bits on drillinginduced delamination of composite materials // J Mach Tools Manuf. – 2006. – Vol. 46. – P. 1403–1416.

4.Макаров В.Ф., Ширинкин В.В., Мешкас А.Е. Обзор зарубежных публикаций по сверлению композиционных материалов

ирезультаты опытно-промышленных испытаний высокоскоростного сверления композиционных ламинатов // Современные металлические материалы и технологии (СММТ’2015): тр. междунар. науч.-техн. конф. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. –

Т. 3. – С. 390–412.

298

УДК 534.83:532.525.2

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СНИЖЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА В КОМПЛЕКСЕ ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГТД

Л.А. Рыбинская, Р.В. Бульбович, В.И. Кычкин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

e-mail: rybinskaya.l@poly-color.ru

Работа основана на применении структурного подхода к диагностике сложившегося состояния в области шумообразования реактивной струи ГТД, установлении и изучении признаков и связей, влияющих на создание перспективных двигателей. Рассмотрены современные способы снижения шума струи: шевроны, плазменные актуаторы, микросопла вблизи среза сопла. Представлены результаты влияния данных способов на характеристики шума струи и структуру потока.

Ключевые слова: аэроакустика, шум турбулентной струи, шеврон, плазменный актуатор, микроструи.

Одной из актуальных задач современного гражданского авиастроения является обеспечение комфортной обстановки населения, подвергающегося воздействию авиационного шума и вредных веществ. На последней, 386-й Ассамблее ICAO (International Civil Aviation Organization), состоявшейся в октяб-

ре 2013 г., введены перспективные требования к кумулятивному уровню шума самолетов [1].

Одним из мощных источников шума является реактивная струя газотурбинного двигателя (ГТД). В силу этого большое и разностороннее внимание исследователей обращено как к методам прогнозирования шума струи, так и к методам и средствам снижения шума.

На рисунке представлена логическая схема, отражающая структуруисследованиясниженияакустическогошумаструиГТД.

299