В роботі виконано детальний аналіз конструкцій енергетичного обладнання літаків та електричних станцій за напрямками їх застосування. Згідно даних аналізу, технології створення та використання електричних приводів на території України отримали свій найбільший розвиток та практичне застосування в галузі енергетичного машинобудування (гідрогенератори та гідрогенератори-двигуни), але в нових конструкціях енергетичного обладнання літаків ці технології майже не використовуються.
Висвітлено, що елементи конструкцій гідрогенераторів працюють в умовах складного навантаження, викликаного спільною дією інерційних сил від обертання ротора, сил тяжіння, складальних навантажень, що виникають від посадок деталей з натягом, а також температурних навантажень. При аналізі ліній тренду та режимів роботи гідроагрегатів виявлено, що обертання ротора,
нерівномірність електромагнітного поля та гідравлічний вплив на турбіну призводять до виникнення вібрації усієї конструкції гідроагрегату в цілому. Причини виникнення навантажень і вібрацій та їх вплив на конструкцію агрегату корелюються з впливом навантажень і вібрацій на енергетичне обладнання літака, що виникають протягом його польоту та обумовлені власними коливаннями конструкції літака, вимушеними вібраціями від оборотної частоти двигуна літака і самою частотою обертання приводів.
Розроблено метод та науково обґрунтовані принципи зменшення кількості відмов та відновлення енергетичного обладнання авіаційної техніки та енергетичного обладнання аеродромів на основі наступних наукових методів дослідження: ретроспективний метод (дозволяє проаналізувати існуючі технології ремонту та методи розрахунків електричних машин), методи математичного моделювання напружено-деформованого стану у тривимірній
постановці для визначення механічних напружень та зусиль у різних режимах роботи електричних машин, методи математичного моделювання скінчених елементів для визначення теплового стану вузлів електричних машин при технологічних операціях та у різних експлуатаційних режимах, засновані на
алгоритмах статистики методи чисельного опрацювання результатів експериментів, методи перевизначення об’єктів для забезпечення можливості застосування технологій ремонту гідрогенераторів для енергетичного обладнання аерокосмічної техніки.
Проведено аналіз вібраційного стану гідроагрегатів в різних режимах роботи, визначені основні експериментальні вібраційні параметри та їх відповідність вимогам нормативної документації. Виконані вимірювання форм роторів та статорів гідрогенераторів-двигунів. За результатами аналізу форм чисельними методами (з використанням розкладання форми в ряд Фур’є) визначені розрахункові відхилення існуючих форм від циліндричної.
Проведено діагностику технічного стану активних частин гідрогенератора з використанням тепловізійного обладнання, в тому числі випробування осердя статора на питомі втрати і нагрівання індуктивним методом.
На основі результатів випробувань (що розглядалися в розділі 3) запропоновані заходи з підвищення надійності гідрогенераторів-двигунів при їх реконструкції.
Виконано дослідження напружено-деформованого стану ротора гідрогенератора-двигуна аналітичним методом, а також методом скінчених елементів за допомогою відповідного програмного забезпечення (прикладний пакет SolidWorks Simulation). При цьому розглянутий як стан ротора до реконструкції, так і напруження та деформації елементів ротора, що виникатимуть в процесі виконання робіт з його реконструкції.
Наукова новизна роботи:
1. Обґрунтований підхід та розроблений розрахунок напружено-деформованого стану гідроагрегату у тривимірній постановці з явно заданими граничними умовами першого та третього роду з урахуванням режимів роботи при номінальній, угонній та розгінній частотах обертання.
2. Виконане уточнення параметрів технології відновлення гідрогенераторів на основі тривимірного моделювання, яке покладається на покрокове вирішення задачі з ітераційним кроком та поступовою диференціацією правильності результатів розрахунків.
3. Встановлена можливість ремонту енергетичного обладнання авіаційної техніки за рахунок використання технології з галузі загального енергетичного машинобудування.
Практичне значення отриманих результатів.
1. Розроблена технологія відновлення енергетичного обладнання авіатехніки, що забезпечує ремонтопридатність вузлів у аеродромних умовах.
2. Обчислені параметри технологічних операцій, що дають змогу визначити необхідні параметри (натяги, зусилля посадки та ін.) на основі математичного моделювання.
3. Встановлені закономірності деформації деталей та вузлів обладнання дають змогу визначити їх можливу працездатність у різних режимах роботи при подальшій експлуатації.
