Програма кандидатського іспиту зі спеціальності 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (стр. 5 )

2.3. Ракетні двигуни

2.3.1. Рідинні реактивні двигуни

Конструкція камери і газогенераторов РРД. Головні розміри камери. Способи профілювання сопла. Силові схеми камер і газогенераторів. Секційні камери. Конструктивні собливості вузла оболонок. Силові і температурні навантаження. Схеми зв'язування оболонок. Конструктивні і технологічні особливості різноманітних схем зв'язування. Конструкція поясів завіси, голівки. Силові схеми, особливості проектування. Застосовувані матеріали. Намір на тривкість елементів камери і газогенератора. Аналіз навантажень. Методи розрахунку на міцність оболонок камер згоряння, що знаходяться за межею пружності.

2.3.2. Ракетні двигуни на твердому паливі

Конструкція РДТП із вкладним і скріпленим зарядом. Вибір робочого тиску в камері згорання. Конструкція паливних зарядів ТРП і визначення головних параметрів. Засоби виготовлення заряду. Визначення напруг у заряді ТРП, Конструкція та проектування корпусів РДТП. Особливості конструкції корпусів РДТТ зі склопластику. Методи розрахунку корпусу РДТП на тривкість і несучу спроможність. Конструкція соплових блоків. Визначення розмірів конічного й профільованого сопла. Конструкція багатосоплових блоків керованих і некерованих ракет. Термоізоляція камери згоряння. Система запалення двигуна. Розрахунок навішування запалювана. Конструкція пристроїв керування вектором тяги двигуна: поворотне та хитне сопло, дефлектори, насадки, висувні щитки, вдув газу, впорскування рідини. Вузли відсічки, обнуления та реверсу тяги.

2.4. Електроракетні двигуни

Конструкційні схеми річних типів ЕРД. Аналіз типових вузлів двигунів і систем їх живлення робочим тілом, систем зберігання. Розрахунок на міцність елементів ЕРД. Температурні, напруження, запаси міцності. Спрощення при розрахунках ЕРД на міцність. Центрування нагрітих деталей. Матеріали. Конструкція електродних вузлів, іонно-оптичних систем, газорозрядних камер, вузлів подачі робочого тіла та металокерамічних вузлів. Поняття про довгі і короткі оболонки. Рівняння рівноваги циліндричної оболонки. Вільні та оперті оболонки. Сталий і змінний градієнт температури. Міцність іоно-оптичної системи, конічних оболонок, катодних та анодних вузлів. Елементи теплового захисту відведення тепла.

2.5. Енергетичні установки прямого перетворення енергії

Особливості конструкції реакторів на теплових, швидких нейтронах, рідиннометалічному і газовому теплоносіях, теплових трубах. Конструкція електрогенеруючих каналів реакторів-генераторів.

Конструкція радіоізотопних теплових блоків. Температурні напруження в ТВЕЛах реакторів і радіоізотопних ампулах. Розрахунок міцності оболонок методом сумування ушкоджень. Довговічність при нестаціонарному режимі роботи.

Сонячні концентратори енергії, конструкційні схеми, системи розкриття, конструкції вузлів і деталей. Розрахунок на міцність плівкових концентраторів. Оцінка працездатності плівки при малоцикловому навантаженні.

Конструкція сонячних батарей, фотоелектричних перетворювачів і їх систем. Каркасні і рулонні СБ. Механізми розкриття панелей і повороту СБ. Основні навантаження і розрахунки на міцність каркасних та стільникових панелей і систем розкриття. Термічні напруження в блоках ФП.

Конструкційні схеми електрохімічних генераторів, паливних елементів, батарей хімічних акумуляторів. Розрахунок на міцність корпусів, електродів, мембран, балонів системи зберігання компонентів і інших елементів ЕХГ, ХДС, АБ.

Машинні перетворювачі. Конструкційні схеми турбогенераторів. Гідростатичні і га-зостатичні підшипники. Розрахунок на міцність і коливання крилець турбін, дисків. Розрахунок критичної швидкості валів. Демпфування коливань.

Конструкційні схеми і конструкція термоемісійних перетворювачів. Розрахунок деформації катоду. Температурні напруження.

Теплообмінні апарати. Конструкційні схеми, конструкція теплообмінників, теплових труб, холодильників-випромінювачів. Міцність і стійкість трубок теплообмінних апаратів. Температурні напруження при запуску.

Агрегати ЕУ і ЕСУ. Конструкція насосів і регуляторів. Основні проблеми міцності, надійності агрегатів.

2.6. Конструкція та міцність суднових ЕУ

2.6.1. Особливості будови та монтажу суднових ЕУ

Особливості будови і розрахунків на міцність деталей суднових ДВЗ. Особливості будови і розрахунків на міцність деталей суднових ГТД. Особливості будови і розрахунків на міцність деталей газопаротурбінних СЕУ та САЕУ, а також СЕУ з ВВРТ.

2.6.2. Методи проектування та розрахунків СЕУ

Порівняльний аналіз типів, схемних рішень і параметрів застосованих ЕУ. Математичні моделі для визначення порівняльної ефективності складних технічних систем. Спрощені математичні моделі. Адаптивність і достовірність моделей для визначення критеріїв порівняльної ефективності альтернативних ЕУ.

3. ВИПРОБУВАННЯ І ДІАГНОСТУВАННЯ ДВИГУНІВ ТА ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК

3.1. Поршневі та газотурбінні двигуни

Методи експериментальних досліджень двигунів, систем, агрегатів і вузлів двигунів. Класифікація видів випробувань. Дослідні стенди і апаратура для різних класів випробувань та досліджень. Сучасні методи вимірювання окремих параметрів. Використання високочастотної кінозйомки, тензометричних, п'єзометричних і магнітострикційних методів, голографії, лазерної техніки та рентгенографії.

Динамічні моделюючі стенди для випробувань агрегатів систем автоматичного регулювання. Моделювання умов польоту і динамічних характеристик систем керування двигунів. Еквівалентні, прискорені і форсовані випробування двигунів та агрегатів. Методи дослідження та аналізу перехідних процесів і шляхи покращання їх протікання.

Теорія прямого й модельного експериментів: формування задач, вибір та зменшення набору змінних, проектування систем вимірювання, програма досліджень її та математичне планування, реалізація програми й плану експерименту, перевірка даних експерименту, знаходження похибок, аналіз результатів (статистичний, графічний, математичний, методом подібності, тощо). Аналогове та фізичне моделювання. Автоматизація випробувань ДВЗ.

Інформаційні перетворювачі у формуванні якісних й стабільних робочих характеристик комп'ютерних систем управління та діагностування ДВЗ. Первинні перетворювачі ДВЗ: датчики тиску, температури, кутів запізнення впорскування та запалення, переміщень та кутів обертання, крутного моменту, детонації, частоти обертання, витрат палива, повітря, мастила, вмісту кисню, токсичних компонентів викидів, тощо. Вторинні перетворювачі ДВЗ: функціональні інтегральні перетворювачі, посилювачі, диференціатори, інтегратори, суматори, логарифматори, тощо; пристрої для квантування, дискретизації, кодування; перетворювачі аналогової величини у цифровий код (АЦП); перетворювачі цифрового коду у аналогову величину (ЦАП); перетворювачі частота-код, тощо.

Теоретичні дослідження: формулювання задач, вибір моделі, умови однозначності; математичний апарат аналітичних досліджень ДВЗ (методи математичної фізики, математичні методи вирішення оптимізаційних задач, математичні основи програмування на ЕОМ, методи лінеаризації задач, тощо); числові методи, крітеріальні рішення.

Діагностика стану двигунів. Побудова систем діагностування. Діагностичні параметри, методи та засоби їхньої реалізації при стаціонарному й автономному функціонуванні. Структурні схеми засобів локального діагностування параметрів й показників. Економічна оцінка ефекту від запровадження систем технічної діагностики на сучасних ГІД.

3.2. Випробування електроракетних двигунів

3.2.1. Основи системи випробувань енергорушійних установок

Загальні питання методології підготовки і проведення випробувань. Класифікації випробувань. Загальні характеристики сучасних видів випробувань. Математичні моделі процесу виникнення відказів Використання методів математичного і фізичного моделювання. Планування, програма і методика випробувань. Оптимізація випробувань.

Загальнотехнічні випробування енергосилових установок ракетно-космічної техніки. Випробування на дію вібраційного навантаження, ударів, падіння і перекидання, лінійних прискорень і невагомості та акустичного шуму. Випробування на герметичність. Особливості випробувань на дію кліматичних факторів, зміни температури навколишнього сере­довища. Теплообмін в випробувальних камерах, його особливості.

3.2.2. Випробування електроракетних двигунів і рушійних установок на їх основі

Особливості випробувань ЕРД різних типів. Електроракетний двигун і рушійна установка на його основі, як об'єкт випробувань. Основні показники ЕРД і ЕРРУ, що підлягають дослідженню. Класифікація випробувань космічних ЕРД і ЕРРУ. Загальні положення методології випробувань ЕРД і ЕРРУ.

Випробування електротермічних двигунів (ЕТД). Випробування стаціонарних плазмових електромагнітних двигунів (ЕМД). Випробування імпульсних двигунів (ІМД). Випробування іонних електростатичних двигунів (ЕСД). Особливості проведення льотно-космічних випробувань ЕРРУ.

Обладнання стендів, контрольна і дослідницька апаратура для проведення випробувань і експериментального відпрацювання ЕРД і ЕРРУ.

Обладнання стендів, контрольна і дослідницька апаратура для проведення випробувань і експериментального відпрацювання ЕРД і ЕРРУ. Особливості дослідницьких стендів для проведення випробувань ЕРД і ЕРРУ. Вимірювання тяги, малих витрат робочого тіла. Методи і апаратура для визначення параметрів плазми при експериментальному відпрацюванні ЕРД. Зондові методи визначення параметрів плазми (електростатичні, магнітні зонди та зонди для вимірювання параметрів потоку частинок). Корпускулярні ме­тоди діагностування параметрів плазмових утворень. Надвисокочастотні методи діагностування параметрів плазми. Спектральна і лазерна діагностика плазми. Оптичні і телевізійні методи дослідження швидкоплинних процесів для досліджень плазмових утворень і вивчення роботи генераторів та прискорювачів плазми.

3.3. Випробування енергетичних установок прямого перетворення

3.3.1. Випробування енергетичних установок

Специфічні випробування та експериментальне відпрацювання енергетичних установок прямого перетворення енергії. Особливості проведення випробувань в середовищі вакууму. Особливості вакуумних стендів для проведення випробувань. Загальні питання випробувань технічних систем на дію сонячного випромінювання і експериментального визначення ефективності фотоперетворювачів сонячної енергії. Імітатори сонячного випромінювання, їх узгодження з випробувальними стендами, допоміжні системи. Дослідження фотоперетворювачів сонячних батарей і складових СЕЗ космічного призначення. Фотоперетворювач, сонячна батарея і СЕЗ, як об'єкти досліджень та випробувань. Основні показники, що підлягають дослідженню. Класифікація випробувань елементів енергосистем космічного призначення. Загальні положення методології випробувань ФП, СБ і СЕЗ. Випробування, надійність та ресурс ЕУ з ТЕГ та ТЕП.