*********** Кафедра З-3 Турбостроение

Девиз кафедры: "Впереди своего века"

О кафедре

Главная

История

Летопись

Научная работа

Направление исследований

Основные публикации

Наши партнеры

Учебная работа

Читаемые курсы

Учебные лаборатории

Преподавательский состав

Наши координаты

Адрес, телефоны

Почта

Прочее

Ссылки
Поиск

 


История

 В сентябре 1999 г. исполняется 50 лет со дня организации в МВТУ им.Н.Э.Баумана кафедры Э-3 “Газотурбостроение” ( с 1999 г. название кафедры “Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки”). Кафедра Э-3 организована в МВТУ им.Н.Э.Баумана в 1949 году по предложению выдающегося ученого, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, профессора, доктора технических наук Владимира Васильевича Уварова, которому 4 августа 1999 г. исполняется 100 лет со дня рождения.

Вл.В.Уваров – создатель научной школы газотурбостроения в МВТУ и СССР, выдающийся конструктор, создатель первого в мире высокотемпературного турбовинтового авиационного двигателя, инициатор развития нового направления в энергетике – газотурбинных двигателей, газотурбинных и комбинированных установок, педагог, сформировавший специальность “Газотурбиностроение”, и научную школу газотурбинистов. Времени создания кафедры предшествовали блестящие работы, выполненные под руководством Вл.В.Уварова, его большой опыт по подготовке инженеров по газотурбинным двигателям на факультете “РТ”, а также теоретические исследования рабочих процессов в ГТД.

Уже в 1929 г. в МВТУ была поставлена задача разработки высотного турбовинтового двигателя. Следует отметить, что в это время немногие специалисты имели представление о газовых турбинах. Вл.В.Уваров понимал, что возможность создания нового типа двигателя связана с формированием нового научно-технического направления, развитием теоретических основ газодинамики лопаточных машин, теории теплообмена при высокоэнтальпийном воздействии рабочих сред, теории горения, прочностных расчетов, развитием прогрессивных технологий. В предисловии к своей монографии “Газовые турбины”, изданной в 1935 г. Вл.В.Уваров написал:”..решить эту проблему можно лишь привлечением к ней нашей молодежи, и в первую очередь, слушателей ВТУЗов”. В этой книге рассматривался обширный круг вопросов по теории газотурбинных двигателей и установок. Книга стала учебным пособием для многих поколений газотурбинистов. Становление специальности сопровождалось чтением учебного курса “Газовые турбины” в МВТУ и Военно-Воздушной академии им.Н.Е.Жуковского, подготовкой дипломных проектов.

В развитии этого направления в 1930 г. под руководством Вл.В.Уварова в ВТИ была организована лаборатория “Газовая группа”, инженерный состав которой включал, в основном, выпускников МВТУ. Ближайшим помощником руководителя стал М.И.Востриков, который впоследствии был и создателем авиационных ТРД и ТВД. Лаборатории была поручена разработка высотного турбовинтового двигателя, в основу которого был положен экспериментальный двигатель ГТУ-3 мощностью 1500 л.с. с температурой газа 1500 К. Исключительная целеустремленность Вл.В.Уварова помогла ему разработать план решения и реализации крупнейшей научно-технической задачи – создания газотурбинного двигателя. Независимость суждений Вл.В.Уварова, проявившаяся при осуществлении своих идей, реализации научных и практических планов, сочеталась с большим гражданским мужеством в экстремальных жизненных ситуациях.

В 1933 г. для проверки эффективности и работоспособности отдельных элементов и всего двигателя “Газовая группа” спроектировала экспериментальную установку ГТУ-1, которая прошла испытания, что послужило основой для последующих испытания в 1936 г. первой в мире комплектной высокотемпературной 2-х вальной ГТУ-3 с отбором мощности.

Все основные элементы ГТУ-1, сконструированной по двухвальной схеме, были оригинальными. Компрессор был применен центробежный с воздушной турбиной и отношением частот вращения крыльчатки и воздушной турбины 3/1, что обеспечивало двухвальность двигателя, позволяло упростить винтовой редуктор, и способствовало повышению КПД, поскольку потери в воздушной турбине меньше, чем в диффузоре. Камера сгорания – высокотемпературная, при температуре газа 1300–1500 К – с воздушным охлаждением. Все известные конструкции камер ГТУ того времени даже при более низких температурах газа имели водоиспарительное охлаждение. Осевая турбина при температуре газа 1500 К имела водоиспарительное охлаждение лопаток особой конструкции, при которой только внутренние полости рабочих лопаток при вращении заполнялись водой под давлением 20–30 МПа. При полном заполнении ротора (как было в охлаждаемых турбинах) давление могло бы возрасти до 50–70 МПа.

Не все принятые конструктивные решения были удачны, но многие из них представляют практический и научный интерес до настоящего времени.

Испытания элементов ГТУ-1 на специальных установках проводили ученики и помощники Вл.В.Уварова – М.И.Востриков, Б.А.Уваров, В.Х.Абианц, П.К.Казанджан.

Из-за ограниченного числа сотрудников при создании элементов нового двигателя многим инженерам приходилось работать в качестве и расчетчиков, и конструкторов, и экспериментаторов. Это создавало большую напряженность в работе, но зато какую отличную инженерную школу прошли молодые специалисты!

Испытания ГТУ-1 позволили обосновать схему и конструктивные решения, принятые при проектировании экспериментального двигателя ГТУ-3, который был изготовлен и испытан на Коломенском заводе в 1936-1939 гг. В результате успешных испытаний было принято решение о дальнейшем развертывании работ по турбовинтовым двигателям. В 1940 г. “Газовая группа” была переведена в ЦИАМ, где специальный отдел под руководством Вл.В.Уварова получил задание на проектирование и создание опытного турбовинтового двигателя Э3080 мощностью 1000 л.с. (740 кВт) с температурой газа 1500 К. Ведущими конструкторами основных элементов двигателя – турбины, компрессора, камеры сгорания – были выпускники МВТУ – О.И.Голубева, С.М.Шляхтенко, В.Е.Михальцев. В 1946 г. двигатель Э3080 был изготовлен в ЦИАМ.

Для дальнейшего проведения работ по созданию турбовинтового двигателя проф.Вл.В.Уваров был назначен главным конструктором одного из номерных заводов, его заместителем – М.И.Востриков. На заводе были созданы ОКБ, экспериментальный стенд с боксами для испытания двигателей и установки для испытания элементов.

Большинство инженеров и конструкторов, работавших над двигателем в ЦИАМ, было командировано на завод. ОКБ завода и экспериментальный отдел пополнились молодыми инженерами, окончившими МВТУ и МАИ.

Одновременно с испытаниями и доводкой Э3080 было принято решение о создании двигателя Э3081 мощностью 3000 л.с. (2200 кВт), первый вариант проекта которого был разработан в ЦИАМ, изготовлен и испытан на заводе.

Параллельной с развитием и доводкой двигателей под руководством Вл.В.Уварова проводились серьезные научные исследования. Результаты исследований использовались при усовершенствовании двигателей и имели важное самостоятельное значение.

Испытания двигателей, в частности, показали, насколько важна совершенная газодинамика проточной части лопаточных машин. Вл.В.Уваров упорно занимался разработкой теории профилирования компрессоров и турбин. Результаты исследований обобщены в его труде “Профилирование длинных лопаток паровых и газовых турбин” (1945). Впоследствии в некоторых публикациях по этому вопросу роль проф. Вл.В.Уварова сводилась к его предложению профилировать лопатки по радиусу по закону постоянства циркуляции. В действительности ученый решил более широкую задачу: показал необходимость при профилировании сопловых и рабочих лопаток ступени турбины учитывать переменное по длине лопатки давление в зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом и рассмотрел частный случай такого профилирования. Через несколько лет все организации, связанные с проектированием турбин, использовали работу Вл.В.Уварова, а он не имел ни одного свидетельства о ее внедрении.

Первоочередными стали задачи гидродинамически обоснованного профилирования лопаток турбомашин и создания экспериментальной аэродинамической установки для воздушных продувок решеток. Эти работы Вл.В.Уваров поручил своему аспиранту Г.Ю.Степанову. Экспериментальная установка функционировала в ЦИАМ, позднее она была передана МВТУ для учебных лабораторных работ по курсу “Гидрогазодинамика лопаточных машин”, впервые прочитанному проф. Вл.В.Уварову в училище. В процессе исследования газодинамики лопаточных аппаратов Г.Ю.Степанов составил и издал в 1949 г. первый подробный обзор работ по этим вопросам. Впоследствии д-р физ.-мат.наук, проф. Г.Ю.Степанов, развивая теорию и методы профилирования лопаточных аппаратов турбомашины, опубликовал по этой проблематике монографию и учебник и стал ведущим специалистом по газодинамике лопаточных машин.

Продолжая начатую в “Газовой группе” работу по повышению экономичности газовой турбины, В.Х.Абианц, в дальнейшем д-р техн.наук, профессор, занимался теоретическими и экспериментальными исследованиями газовых турбин, в частности, снижением потерь в радиальных зазорах, выпустил ряд монографий и учебников по авиационным газовым турбинам и долгое время руководил отделом газовых турбин в ЦИАМ.

При создании высокотемпературных газотурбинных двигателей важнейшей проблемой была и остается до настоящего времени эффективность охлаждения элементов проточной части газовой турбины, в особенности рабочих лопаток. Этими вопросами стала заниматься Ольга Ивановна Голубева (сотрудник “Газовой группы”), которая впервые теоретически рассчитала температурное поле в сечении произвольного профиля охлаждаемой лопатки, провела расчетные исследования в широком диапазоне параметров, способствовавшие ускорению доводки двигателей, и создала экспериментальную установку, на которой были измерены температурные поля в сечениях вращающихся рабочих лопаток турбин в натурных условиях. Впоследствии О.И.Голубева стала руководителем отдела охлаждения газовых турбин в ЦИАМ и разработала оригинальный метод расчета теплового состояния элементов газовой турбины, который в настоящее время называется “метод граничных элементов”.

Значительное развитие теоретических и экспериментальных исследований охлаждаемых элементов турбины, в частности определение внутренних коэффициентов теплоотдачи охлаждаемых турбинных лопаток, осуществил участвовавший в создании двигателя Уварова старший научный сотрудник ЦИАМ А.Г.Романов.

Исследования, позволившие получить первые зависимости потерь в проточной части турбины от охлаждения сопловых и рабочих лопаток, провели ученики Вл.В.Уварова адъюнкт ВВИА им.Н.Е.Жуковского Б.А.Уваров, впоследствии д-р техн.наук, профессор, и выпускники МВТУ Э.А.Манушин, впоследствии д-р техн.наук, профессор, академик Российской академии педагогических наук, и В.Л.Иванов, доцент МВТУ.

Необходимость повышения экономичности второго основного элемента двигателя стимулировала фундаментальные исследования в области газодинамики центробежного компрессора. Начатая в 30-х годах Вл.В.Уваровым работа по созданию эффективного центробежного компрессора с воздушной турбиной сопровождалась исследованиями участка всасывания в рабочее колесо, воздушной турбины и компрессора в целом. Эти исследования проводились во ВТИ Вл.В.Уваровым, его учениками и сотрудниками М.И.Востриковым и С.М.Шляхтенко, а позднее, после создания кафедры газотурбинных двигателей в МВТУ, В.С.Бекневым, Р.А.Янсоном.

[вверх]

[начало]  [назад]  [вперед]

Назад Copyright: МГТУ, каф. Э3 "Турбостроение", 2000 На главную

Написать письмо Веб-мастеру