Дисертацію присвячено розробці концепції підвищення експлуатаційних характеристик конструкцій агрегатів цивільних літаків спеціальними методами порошкової металургії (ПМ). Містить наукові основи загальної методології оцінки ефективності методів ПМ стосовно використання в конструкціях агрегатів літаків; критеріальні оцінки перспективності розширення застосування спечених матеріалів на основі алюмінію та титану та ефективності іонно-плазмових і газотермічних порошкових покриттів; аналіз ефективності застосування порошкових матеріалів у вузлах тертя; основи інженерного прогнозування ефективних обсягів застосування матеріалів ПМ в авіаційних конструкціях. Синтезовано класифікаційні схеми основних видів складів антифрикційних і фрикційних матеріалів, розроблено блок-схеми формування їх експлуатаційних характеристик. Проаналізовано можливості підвищення експлуатаційних характеристик деталей з захисними газотермічними порошковими покриттями.^UThe dissertation is devoted to the development of the concept of increasing the operational characteristics of civil aircraft units by special methods of powder metallurgy (PM). It contains scientific basics of a general methodology for evaluating the effectiveness of PM methods for use in aircraft unit designs; criterion evaluation of the prospects of expanding the use of sintered powder aluminum-based and titanium-based materials; criterion evaluation of the effectiveness of ion-plasma and gas-thermal powder coatings; analysis of the effectiveness of the use of powder materials at friction units; bases of engineering forecasting of effective volumes of use of PM materials in aircraft structures. The classification schemes of the main types of antifriction and friction materials composites were synthesized, and the block-diagram of the formation of their basic operational characteristics has been developed. The analysis of the possibilities of increasing the operational characteristics of parts with protective gas-thermal powder coatings is carried out.

Об'єкт дослідження – проектування авіаційних і ракетних конструкцій з нелінійними властивостями з'єднань і опор при динамічних навантаженнях; мета дослідження – наукове обґрунтування та розробка методів і технологій проектування авіаційних і ракетних конструкцій з пружно-демпферними елементами на основі нелінійних математичних моделей і методів для виявлення та усунення резонансних і нестійких коливань при динамічних навантаженнях; методи дослідження – моделювання нелінійних коливань елементів обладнання і систем літальних апаратів комплексом аналітичних і числових методів аналізу лінійних і нелінійних систем (рівняння Лагранжа, метод Гальоркіна, метод нелінійних нормальних форм коливань, розкладання в ряди Тейлора та Фур'є, метод скінченних елементів, метод продовження розв'язань за параметром з уточненням розв'язків на кожному кроці ітераційним методом Ньютона, методи числового інтегрування); результати дослідження – розроблено алгоритми та пакети прикладних програм для визначення оптимальних параметрів пружно-демпферної підвіски на амортизаторах блока кондиціонування повітря літака, а також розрахунку резонансних коливань ракетних трубопроводів різної конфігурації шляхом числового моделювання коливань при розрахункових випадках динамічних навантажень; запропоновані методи і технології призначено для використання в аерокосмічній промисловості при вирішенні проблем відстроювання від резонансних частот і захисту від перевантажень; новизна – вперше розроблено науково обґрунтовані методи проектування пружно-демпферних елементів обладнання, які відрізняються тим, що їхні параметри уточнюються при доведенні за результатами комп'ютерного моделювання коливальних процесів із застосуванням нелінійних математичних моделей і методів, а не натурних випробувань; вперше розроблено науково обґрунтовані методи перевірних розрахунків обладнання аерокосмічної техніки, що навантажено сумісною дією внутрішніх джерел вібрації і коливаннями силових елементів планера, і розроблено методи виявлення комп'ютерним моделюванням нестійких режимів коливань, а також відстроювання від цих режимів елементів з нелінійними конструктивними в'язями на етапі проектування; вперше розроблено нелінійні математичні моделі роторів устаткування літаків, що навантажені одночасною дією дисбалансу і вібрації планера, які дозволили числовими експериментами визначити резонансні частоти, характер коливань при втраті стійкості, а також показали, що відстроювання від резонансів можна виконати без зміни конструкції і габаритів зміною кута контакту в шарикопідшипниках; вперше розроблено нелінійну математичну модель газорідинного демпфера паливного трубопроводу рідинної ракети, за якою розрахунковим шляхом можна визначити резонансні і нестійкі режими коливань стовпа рідини в трубопроводі; ступінь впровадження – результати впроваджено в ДП «Антонов» та ДП КБ «Південне» ім. М. К. Янгеля; галузь використання – авіаційна промисловість, ракетобудування.^UThe object of research is the design of aviation and rocket structures with non-linear properties of joints and supports under dynamic loads; the purpose of research is the scientific substantiation and development of a system design methodology for aviation and rocket structures with elastic and damping elements based on nonlinear mathematical models and methods for identifying and eliminating resonant and unstable vibrations under dynamic loads; research methods – simulation of nonlinear oscillations of elements of equipment and aircraft systems by a complex of analytical and numerical methods for analyzing linear and nonlinear systems (Lagrange equations, Galerkin method, nonlinear normal modes of vibration method, decomposition into Taylor and Fourier series, finite element method, continuation method with solutions improvement at each step by Newton's iterative method, numerical integration methods); the results of research – algorithms and application programs packages have been developed to determine the optimal parameters of the elastic-damping suspension on the shock absorbers of the air conditioning unit of the aircraft, as well as to calculate the resonant oscillations of rocket pipelines of various configurations by numerical simulation of oscillations in design cases of dynamic loads; proposed methods and technologies are intended for use in the aerospace industry in solving the problems of detuning from resonant frequencies and protection against overloads; novelty – for the first time, scientifically based methods for designing elastic-damping elements of equipment have been developed, characterized in that their parameters are refined when fine-tuned according to the results of computer simulation of oscillatory processes using nonlinear mathematical models and methods, rather than field tests; for the first time, scientifically based methods for testing calculations of aerospace equipment loaded with the combined effect of internal sources of vibration and oscillations of airframe power elements were developed, and methods were developed for detecting by computer simulation unstable vibration modes, as well as detuning elements with nonlinear structural connections from these modes scientifically based methods for testing calculations of aerospace equipment loaded with the combined effect of internal sources of vibration and oscillations of airframe power elements were developed, and methods were developed for detecting by computer simulation unstable vibration modes, as well as detuning elements with nonlinear structural connections from these modes; for the first time, non-linear mathematical models of aircraft equipment rotors under loads from joint action of unbalance and airframe vibration have been developed, which allowed to determine resonant frequencies and oscillation patterns with loss of stability by numerical experiments, and also showed that detuning from resonances can be performed without changing the design and dimensions by changing the contact angle in ball bearings; for the first time, a non-linear mathematical model of the gas-liquid damper of the fuel line of the liquid rocket has been developed, which allowed calculating the resonant and unstable modes of oscillations of the liquid column in the pipeline; the degree of implementation – the results are implemented at the Antonov Company and Yuzhnoye State Design Office; industry of use – aviation industry, rocket science

Безпека польотів (БП) в значній мірі залежить від людського фактора, який проявляється у вигляді помилок пілотів повітряних суден та авіадиспетчерів, що можуть бути обумовлені їх знаходженням у неналежному функціональному стані (ФС) та недостатнім професіоналізмом. Дисертація присвячена розробці нових моделей, методів та інформаційної технології інформаційної підтримки прийняття рішень (ІППР), застосування яких дозволяє підвищити якість контролю показників та управління функціональністю авіадиспетчерів з боку осіб, що приймають управлінські рішення (ОПР), протягом усієї їхньої виробничої діяльності, підвищити ефективність коригуючих дій, які вживають ОПР. Значно ускладнює вирішення поставлених завдань наявність істотного впливу на ФС авіадиспетчерів великої кількості зовнішніх і внутрішніх небезпечних факторів (часто таких, що мають випадковий характер), невизначеність та неоднозначність багатьох термінологічних та інших питань проблемної області, недостатня інформаційна забезпеченість ОПР. Результати досліджень формують новий науковий напрямок ІППР ОПР щодо коригуючих дій по відношенню до осіб, чий психофізіологічний ресурс має тенденцію до зниження, шляхом створення методологічних основ проведення контролю показників та управління функціональністю в умовах невизначеності впливу зовнішніх і внутрішніх небезпечних факторів. В дисертаційній роботі вперше вирішується проблема забезпечення ІППР на основі методів вербального експертного оцінювання показників ФС та рівня професіоналізму авіадиспетчерів з використанням лінгвістичних змінних та вдосконалення методик проведення контролю ФС на основі аналізу психофізіологічного стану особи. Розроблене алгоритмічне та програмне забезпечення дозволяє верифікувати запропоновані методи та моделі і провести експериментальне дослідження для підтвердження достовірності теоретичних положень та практичних розробок дисертаційного дослідження. Результати проведених досліджень впроваджені в міжнародному аеропорту «Київ», Головному центрі спеціального контролю Національного космічного агентства України, Національному авіаційному університеті та Київському національному університеті будівництва і архітектури.^UFlight safety (FS) largely depends on the human factor, which manifests itself in the form of errors of aircraft pilots and air traffic controllers, which may be due to pilots and air traffic controllers in inadequate functional state (FuncS) and their lack of professionalism. The dissertation is devoted to the development of new models, methods and information technology of information support for decision-making (ISDM), the use of which allows to improve the quality of monitoring indicators and control the functionality of air traffic controllers by management decision makers (DM), to increase the effectiveness of corrective actions that are carried out by decision makers, in in particular, at earlier stages to remove from work persons whose FuncS and/or level of professionalism of which ceases to meet established requirements. Significantly complicates the solution of the tasks set is the presence of a significant influence on the FuncS of air traffic controllers of a large number of external and internal hazardous factors (often of a random nature), the uncertainty and ambiguity of many terminological and other issues of the problem area, and insufficient information security of the decision maker. The paper analyzes the existing ways to reduce the influence of the human factor, analyzes modern methodological and information support for monitoring indicators and controlling the functionality of air traffic controllers, and proposes a concept for providing ISDM in conditions of uncertainty about the impact of external and internal hazardous factors on the FuncS. To implement the proposed concept, an ISDM method was developed, as well as models, methods and procedures for preventive and operational control of the functionality of air traffic controllers, the use of which allows for monitoring indicators and controlling the functionality of air traffic controllers throughout their entire production activity. In addition, algorithmic and software have been developed to verify the proposed methods and models and conduct experimental research to confirm the reliability of the theoretical provisions and practical developments of the dissertation research. The research results form a new scientific direction of the ISDM regarding corrective actions in relation to persons whose psychophysiological resource tends to decrease by creating theoretical and methodological foundations for monitoring indicators and controlling functionality under conditions of the uncertainty of the influence of external and internal hazardous factors. The dissertation is the first to solve the problem of providing ISDM based on methods of verbal expert estimation of FuncS indicators and the level of professionalism of air traffic controllers using linguistic variables and improving methods for monitoring human FuncS based on the analysis of their psychophysiological state. 40 The results of the research were introduced at the Kiev International Airport, at the Main Center for Special Control of the National Space Agency of Ukraine and in the educational process of the National Aviation University and Kyiv National University of Construction and Architecture.

У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу, яка полягала в обґрунтуванні та розробці методів і засобів побудови моделей діяльності чергової зміни районного диспетчерського центру системи обслуговування повітряного руху, які забезпечать підвищення оперативності та якості вирішення задач управління повітряним рухом.Наукова новизна отриманих в роботі результатів полягає в наступному. Вдосконалено метод побудови моделей діяльності чергової зміни районного диспетчерського центру, який відрізняється від існуючих комплексуванням структурно-алгоритмічного аналізу та апарату узагальнених мережевих моделей для вирішення інформаційних, дослідницьких та тренажних завдань та може використовуватися для вдосконалення існуючих і перспективних систем управління, при підготовці нормативно-технічних документів для навчання та злагодження чергових змін районих диспетчерських центрів.Вдосконалено метод оцінки діяльності чергової зміни районного диспетчерського центру, який відрізняється від відомих описом якісних інтегральних оцінок діяльності операторів нечіткими множинами, а також урахуванням взаємодії в парі «авіаційний диспетчер – керівник польотів».^UIn the dissertation the actual scientific task was solved, which was to substantiate and develop methods and means of constructing the models of activity of the next change of the district control center of the system of air traffic services, which will provide increase of efficiency and quality of the decision of problems of air traffic control.In this paper, controversies in the practice of air traffic control systems were considered. As a result of the review, the main factors that influenced the need to improve the work of the next ACC work, including improving the technical characteristics of airspace and the density of air traffic, increase the capabilities of ACS to solve problems of management in different ways, increase in volumes of manuals and manuals, which should be used in the course of work on air traffic services to the air traffic controller, the complication of the issues of the preparation of air traffic controllers and the coordination of alternates ACC changes.As a result of experimental studies, the possibility of a significant improvement in the performance of air traffic services on the basis of the use of models of activity with variable structure has been shown. The application of the developed methods allowed to reduce the time spent on searching for and elimination of errors for all types of operations when performing another change in the algorithm of activity when restoration of the orientation by the crew of the aircraft, on average, decreases by 30%. At the same time the possibility of timely detection and correction of errors in the performance of the algorithm of the next change of the ACC for the restoration of the crew of the aircraft of orientation increases by an average of 2 times. The probability of a timely solution to the problem of air traffic servicing by another change in the AСC thus increases on average by more than 22%.

Дисертація присвячена розробці інформаційної технології розширення функціональних можливостей неспеціалізованих безпілотних літальних апаратів для раннього виявлення лісових пожеж. На основі розширення інформаційно-технічних ресурсів сучасних безпілотних літальних апаратів розроблено інформаційну технологію раннього виявлення джерел запалювання лісу, яка підвищує ефективність протипожежного захисту, надаючи додаткову можливість інформування про небезпеку. Розроблено метод обробки відеопотоків для автоматизованого пошуку джерел запалювання у фоновому режимі з використанням паралельних обчислень, що забезпечує розподіл та оптимізацію використання ресурсів безпілотних літальних апаратів та пристроїв управління. Шляхом автоматичної адаптації математичних параметрів до технічних характеристик пристроїв управління, удосконалено метод вейвлет-перетворення та метод обробки кадрів залежно від частоти, що дає змогу вести моніторинг у фоновому режимі, використовуючи стандартні пристрої. Удосконалено метод автоматичного виявлення джерел запалювання шляхом автоматичного визначення відносної кількості точок цифрового зображення, що належать до нечіткого кластера неприродних кольорів.^UThe dissertation is devoted to the development of information technology to expand the functionality of non-specialized unmanned aerial vehicles for the early detection of forest fires.On the basis of the analysis performed, it can be stated that one of the main requirements for the protection of forests from fire is effective monitoring, ensuring the earliest possible detection of hot spots. Compliance with this requirement is impossible without the use of information technologies that ensure the early detection of the danger of a forest fire and the timely notification of the relevant services. Their introduction into the practice of the forest fire fighting system is the key to the rapid response of emergency crews and the prevention of the growth of small hot spots of forest fire into a large-scale environmental catastrophe.The developed information technology is designed to eliminate the existing contradiction between the high level of costs for the development of high-tech fire-fighting equipment and their insufficient efficiency, as evidenced by the analysis of statistical data.The essence of the proposed information technology is to attract additional nontechnical resources, namely, unmanned aerial vehicles, whose owners are individual users, to the fire monitoring process, and detection of forest fires in the early stages of fire. Involving individual operators of unmanned aerial vehicles – participants of mass events held outdoors to the cooperation, will increase the effectiveness of fire monitoring. During scheduled flights, an unmanned aerial vehicle, in parallel with its scheduled tasks, performs an additional function – detects forest fires and notifies the appropriate services about the danger of forest fires, which makes it possible to improve a modern forest fire protection system without additional costs for high-tech equipment.To solve the problems stated in the study, there has been developed a method for processing video streams that allows making automated search of forest fires in the background using parallel computing, which ensures distribution and optimization of the use of unmanned aerial vehicle resources and control devices. The solution of the information technology problem of ensuring the efficiency of obtaining information on the presence of forest fires is provided by improving the methods of processing digital images and video sequences, which allowed them to be used in the course of monitoring and evaluating extreme situations on-line. In the course of the study, the automatic adaptation of mathematical parameters to the technical characteristics of control devices improved the wavelet transform method and the method of frame-by-frame video processing depending on the frame rate, which allows monitoring in the background using standard control devices such as tablets, smartphones, etc. . The method of automatic detection of forest fires has been improved on the basis of automatic determination of the relative number of image points belonging to a fuzzy cluster of unnatural colors, which makes it possible to increase the efficiency of determining fire sources on digital images. The developed information technology for the early detection of forest fires, suggesting the expansion of the functional information and technological capabilities of modern unmanned aerial vehicles due to the multiprocessor and multi-machine architecture, provides the possibility of timely notification of relevant services about the presence of a forest fire source, preventing the occurrence of a large-scale forest fire. In the course of the study, software was developed that allows implementing the created information technology. Field experiments were carried out, which allowed setting the optimal settings for clustering and wavelet transform parameters for processing digital images transmitted from an unmanned aircraft. The comparative analysis of the results of the functioning of the information system of automatic detection of digital sources of fire on digital images and the results of a similar task performed by a human operator, confirmed the effectiveness of the proposed information technology. In the future the developed information technology will make it possible to create decision-taking support systems based on expanding the functional information and technological capabilities of non-specialized information and technical resources that can be used in systems for assessing the current operational fire situation, predicting fire danger, and classifying forests according to fire risk, calculation of optimization of time, financial and technical costs for the organization of work on extinguishing and elimination of the consequences of forest fires, will ensure increased environmental sustainability of forestry.

Дисертаційну роботу присвячено важливій науково-прикладній задачі підвищення якості створення промислової продукції шляхом впровадження нових підходів геометричного моделювання технічних об'єктів упродовж усього їх життєвого циклу. У виконаному дослідженні отримала свій подальший розвиток структурно-параметрична методологія на основі розробки підходу процесного геометричного моделювання. Напрацьовано нові процеси геометричного моделювання упродовж життєвого циклу виробу, побудовано нові комп'ютерні моделі на різних його стадіях. За рахунок створення належної послідовності геометричних моделей одного й того ж агрегату літака забезпечено ефективне дослідження змін його геометричних параметрів упродовж життєвого циклу з метою їх коригування до досягнення оптимального варіанта. Отримані наукові результати впроваджено у виробництво та навчальний процес. Визначено напрямки подальшого розвитку процесного геометричного моделювання технічних об'єктів.^UDissertational research is aimed at further development of the theory of structural-parametric geometric modeling, combinatorial-variational and dynamic shaping by means of developing new approaches to processing of complex industrial products by the example of airplane life cycle. Scientific work was carried out at the National Technical University of Ukraine " Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" at the department of descriptive geometry, engineering and computer graphics in accordance with the state budget research theme 0110U002332 "Theory of structural-parametric geometric modeling as a means of complex optimization of processes of automated design and production" and the research topic 0114U002701"Automated variant geometric modeling of technical objects", thematic scientific work schedules of ANTONOV Company for 2012-2019 on projects “Creation of turbojet transport short-haul aircraft AN-178”, “Creation of a cargo-passenger regional turboprop aircraft AN-132”, “Development of the methodology for monitoring the geometric parameters of an airplane during its life cycle”, “Development of the process of determining the geometrical parameters and shaping of master-geometry in the aspect of implementation of the concept of supporting the full life cycle of the product in process of creating the aircraft in modern PLM-technologies”, “Design and implementation of application software for automation of processes of shaping and maintenance of master-geometry".The processes of airplane life cycle and their impact on change of surfaces parameters are the object of research. The geometric parameters of shaping the aircraft basic surfaces during its life cycle are the subject of research.The methods of analytical, differential and computational geometry, the theory of approximation and interpolation, sets and graphs, optimization, design of technical objects, engineering graphics, software tools of computer information technologies are used in solving assigned scientific tasks.

Метою роботи є підвищення ефективності і скорочення циклу агрегатно-складального виробництва вітчизняних цивільних літаків шляхом інформаційної підтримки і поглибленої автоматизації технологічних процесів, встановлення основних складових високоефективного виробництва вітчизняних літаків, аналіз сучасного стану і основних принципів забезпечення високопродуктивних технологічних процесів виробництва.Вперше запропоновано і розроблено основні принципи концептуального проектування і імітаційного моделювання високопродуктивних технологічних процесів виробництва вітчизняних цивільних літаків.Розкриті можливості скорочення термінів початку серійного виробництва нового цивільного літака.Проведено реалізацію концептуального підходу до прогнозування оптимального терміну випереджаючого запуску нового літака в серійне виробництво.Наведено відомості про впровадження і використання основних результатів дисертації на підприємствах і в організаціях літакобудівної галузі України^UThe aim of the work is to increase the efficiency and reduce the cycle of unit-assembly production of indigenous civil aircraft through information support and in-depth automation of manufacturing processes, establishment of the main components of highly-efficient production of indigenous aircraft, analysis of the current state and basic principles of ensuring highly-efficient manufacturing processes.For the first time, the basic principles of conceptual design and simulation modeling of highly-efficient manufacturing processes for production of indigenous civil aircraft were proposed and developed.Possibilities for reducing the start time of mass production of a new civil aircraft were revealed. Conceptual approach to prediction of the optimal term of advanced launching into mass production of a new aircraft was carried out.Information on implementation and use of the main results of the thesis at enterprises and organizations of aircraft manufacturing industry of Ukraine were provided

Об'єкт дослідження – технологія та інструмент пневмоімпульсного дорнування отворів в авіаційних конструкціях із титанових сплавів у складі робототехнічних комплексів; мета дослідження – розроблення технології і модифікації інструменту пневмоімпульсного дорнування отворів в авіаційних конструкціях із титанових сплавів під час використання в умовах РТК; методи дослідження – числові методи вирішення задач для процесів пневмоімпульсного дорнування отворів в авіаційних конструкціях із титанових сплавів; технологічні рекомендації щодо імпульсного дорнування отворів в авіаційних конструкціях із титанових сплавів розроблялися на основі експериментальних досліджень; деформований стан дорнованих зразків досліджено методами макро- і мікроструктурної металографії і електронної мікроскопії; результати дослідження – надано технологічні рекомендації щодо вибору параметрів процесу пневмоімпульсного дорнування отворів авіаційних конструкцій із титанового сплаву, які забезпечили підвищення довговічності зразків більше ніж на 15 %; удосконалено пневмоімпульсний пристрій дорнування для використання його у складі робототехнічних комплексів за рахунок виконання конструктивних доробок; новизна – уперше розроблено технологічний процес пневмоімпульсного дорнування отворів авіаційних конструкцій із титанових сплавів і визначено діапазони розподілу його параметрів та геометрії інструменту; отримав подальший розвиток метод визначення раціональних параметрів пневмоімпульсного дорнування отворів із титанових сплавів за допомогою систем CAD / CAE, а саме властивості робочого інструмента-дорна були задані степеневим законом, а не за законом абсолютно твердого тіла, що дозволило зменшити розбіжність геометричних параметрів між числовим моделюванням і натурним експериментом з 15 до 10 %; удосконалено алгоритм розроблення технологічних процесів пневмоімпульсного дорнування отворів авіаційних конструкцій за рахунок введення етапів, пов'язаних з задачами використання пневмоімпульсних пристроїв у складі РТК; ступінь впровадження – ДП «АНТОНОВ», Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут"; галузь використання – авіаційна промисловість.^UThe subject of research is the technology and air-impact tool for holes mandreling in aviation structures made of titanium alloys in robotic complexes; the objective of research is to develop the technology and modification of the air-impact tool for holes mandreling in aviation structures made of titanium alloys when used in RTC conditions; research methods – numerical methods for solving problems for processes of air-impact holes mandreling in aviation structures of titanium alloys; technological recommendations for air-impact holes mandreling in aviation structures made of titanium alloys were developed on the basis of experimental studies; the deformed state of the mandrelled samples was investigated by methods of macro- and microstructural metallography and electron microscopy; the results of research – technological recommendations for parameters selection of the pulse mandrelling process of the holes in aircraft structures made of titanium alloys are provided; pneumopulse mandrelling device for the use as a part of the robotic workcell is improved by performing constructive modification; novelty – for the first time, technological process of the pulse mandrelling of the holes in aircraft structures made of titanium alloys are developed, having provided increased durability by more than 15%; the method of determining rational parameters of pulse mandrelling of holes with titanium alloys in the CAD / CAE was further developed, namely, the properties of the working tool mandrel are given as a power function instead of an absolutely rigid body, which made it possible to reduce the error between numerical simulation and a field experiment from 15% to 10%; improved methodology for the development of technological processes for pulse mandrelling of holes in aircraft structures allowed the use of pneumopulse devices as a part of the robotic workcell; the degree of implementation – Antonov Company, National Aerospace University "Kharkiv Aviation Institute"; area of implementation – aviation industry.

Об'єкт дослідження – заготівельно-штампувальне виробництво авіаційних конструкцій; мета дослідження – підвищення продуктивності процесів формоутворення і доведення складних за формою монолітних панелей з ребрами в умовах комп'ютерно-інтеграційних технологій, що забезпечують високу точність деталей, ефективність використання в промисловості при малій вартості обладнання та інструменту; методи дослідження – теоретичні дослідження базуються на положеннях принципу мінімуму потенціальної енергії механічної системи, дослідження формоутворення панелей проводилися з використанням комп'ютерних методів скінченних елементів (МСЕ), експериментальні дослідження деформацій і напружень – методом тензометрування, дослідження процесу зонального деформування в реальному масштабі часу з використанням 3D-сканера і контрольно-вимірювальної машини; результати – запропоновано схему послідовного зонального деформування панелей з ребрами для досягнення високої точності внаслідок ітераційного процесу і програмного керування розподілом локальних діянь; розроблено пристрої для правки, доведення і формоутворення профілів і монолітних панелей складних форм, що дозволяють працювати як в автономному режимі, так і в складі роботизованого комплексу на основі комп'ютерного програмного керування; запропоновано алгоритм формоутворення панелей складних форм за двоетапною схемою, яка дозволяє досягти відхилення від заданого контуру для панелей подвійної кривизни не більше 0,3 мм; новизна – уперше розроблено наукові основи формоутворення великогабаритних монолітних панелей літаків транспортної категорії послідовним локальним деформуванням; уперше розроблено концепцію формоутворення великогабаритних монолітних панелей методом зонального деформування, суть якої полягає у використанні спеціальних переналагоджуваних пристроїв, пов'язаних з програмними засобами забезпечення розподілу зон деформування, і програмного методу контролю необхідної форми поверхні в реальному масштабі часу з використанням інформаційних методів проектування процесу деформування, основаних на застосуванні методу скінченних елементів; уперше запропоновано і науково обґрунтовано метод формозміни деталей складної форми зональним додаванням діянь моментів і розтягальних (стискальних) сил, а також запропоновано раціональні схеми послідовності прикладання локальних діянь для отримання панелей з уніфікованими формами поверхонь; уперше вирішено проблему формоутворення великогабаритних панелей подвійної кривизни послідовним локальним деформуванням; ступінь впровадження – результати досліджень упроваджено на ДП «АНТОНОВ», на підприємстві ХДАВП, м. Харків, і в навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»; галузь використання – формоутворення панелей складних форм у авіа- та суднобудуванні.^UThe object of study is the blank and die production of aircraft structures; the purpose of the study is to increase the productivity of formation processes and bring complex shapes of monolithic panels with ribs in terms of computer-integrated technologies that provide high precision of the parts, industrial efficiency with low equipment and tool cost; research methods – theoretical studies are based on the principles of the minimum potential energy of the mechanical system, the study of the formation of the panels was carried out using computer finite element method (FEM), the experimental study of strain and stress – strain measurement method, the study of the process zone of deformation in real time using 3D-scanner and test machines; the result is a scheme of sequential zonal deformation of panels with ribs to achieve high precision as a result of the iterative process and program control of the distribution of local actions; devices have been developed for straightening, modifying and shaping profiles and monolithic panels of complex shapes that allow working both in standalone mode and as part of a robotic complex based on computer program control; the algorithm of forming panels of complex shapes with a two-stage scheme is proposed, which allows achieving deviations from the specified contour for panels of double curvature not more than 0.3 mm; novelty – for the first time, the scientific foundations of forming large-size cargo aircraft monolithic panels by sequential local deformation have been developed; for the first time, the concept of forming large-size monolithic panels by zonal deformation was developed, the essence of which is to use special re-adjustable devices associated with software tools to ensure the distribution of deformation zones and a software method to control the required surface shape in real time using information methods of designing the deformation process based on the application of finite element method; for the first time, a method of changing the parts of a complex form by zonal addition of moments and stretching (compressive) forces was proposed and scientifically substantiated, and rational schemes of the sequence of application of local actions were proposed for producing panels with unified surface shapes; for the first time, the problem of forming large-sized double-curvature panels was solved by sequential local deformation; degree of implementation – the results of the research are implemented at the Antonov State Enterprise, at Kharkov State Enterprise of Industrial Entrepreneurship, Kharkiv, and in the educational process of National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”; scope of application – forming panels of complex shapes in aircraft and shipbuilding.

Об'єкт дослідження - технологічний процес виготовлення широкохордних робочих лопаток вентилятора турбореактивного двоконтурного двигуна; мета дослідження - забезпечення високих експлуатаційних характеристик широкохордного вентилятора турбореактивного двоконтурного двигуна шляхом формування раціонального сполучення параметрів якості поверхневого шару несучих поверхонь широкохордної робочої лопатки на формоутворюючому і фінішному етапах її оброблення, що підвищують довговічність і знижують рівень вібронапруження; методи дослідження - методи інженерної механіки для дослідження фізико-механічних параметрів поверхневого шару і міцнісних характеристик зразків, чисельні методи теорії пружності для визначення напружено-деформованого стану при різних умовах навантаження, методи математичної статистики для оброблення результатів випробувань, методи випробувань авіаційних двигунів для визначення експлуатаційних характеристик; результати - розроблено комплексну теорію виготовлення широкохордної робочої лопатки вентилятора турбореактивного двоконтурного двигуна; новизна - вперше отримані закономірності параметрів якості поверхневого шару оброблювальних поверхонь чистовим фрезуванням від величини подачі і швидкості різання, а також встановлено їх вплив на довговічність широкохордних робочих лопаток вентилятора після зміцнювального оброблення різними технологічними методами, що дозволило розробити технологію їх виготовлення; визначено параметри динамічного демпфера і параметри демпфірування коливань широкохордної робочої лопатки вентилятора при її обробленні високошвидкісним фрезеруванням, що дозволило знизити рівень вібрацій, а отже, і шорсткість оброблених поверхонь; вперше експериментально встановлено умови появи згинально-крутильного флатера і резонансних коливань лопаток із високим рівнем динамічних напружень, що дало можливість для зниження рівня динамічних напружень і усунення флатера запропонувати варіанти дороблення пера широкохордних робочих лопаток вентилятора шляхом зміни хорди периферійних перерізів лопаток з боку вхідної кромки; зроблений порівняльний аналіз характеристик вентилятора з робочими лопатками з антивібраційними полками та вентилятора з широкохордними лопатками дозволив обґрунтувати експлуатаційні характеристики; ступінь впровадження - результати впроваджені у навчальний процес кафедри технології авіаційних двигунів Запорізького національного технічного університету та у виробництво на Акціонерному товаристві «Мотор Січ»; галузь використання - авіадвигунобудування.^UThe object of research is the manufacturing process of wide-chord fan blades production for turbojet bypass engine; the purpose of the research is to provide high performance characteristics of a wide-chord fan of a turbojet bypass engine by forming a rational combination of the quality parameters of the surface layer of the wide-chord working blade airfoil at the forming and finishing stages of its machining, that increase durability and reduce the level of vibratory stress; methods of research - methods of engineering mechanics for studying the physical and mechanical parameters of the surface layer and strength characteristics of specimens, numerical methods of elasticity theory for determining the stress-strain state under different loading conditions, methods of mathematical statistics for the processing of test results, methods of trials of aviation engines for determining the performance characteristics ; results - a comprehensive theory of manufacturing a wide-chord fan rotor blades of a turbojet bypass engine is developed; Novelty - for the first time the regularities of the finish milled surface layer quality parameters dependence on the values of the federates and cutting speeds were obtained, as well as their influence on the durability of the wide-chord fan rotor blades after their strengthening processing by various technological methods, which made it possible to develop a manufacturing process for their production; the parameters of the dynamic damper and the damping parameters of the wide-chord fan rotor blade oscillations were determined during its processing with high-speed milling, which allowed to reduce the level of vibrations, and, consequently, the roughness of the machined surfaces; for the first time, the conditions for the appearance of a bending-twisting flatter and resonant oscillations of blades with a high level of dynamic stresses have been determined experimentally, which made it possible to reduce the level of dynamic stresses and eliminate the flatter to offer variants for finishing the airfoil of the wide-chord fan rotor blades by changing the chord of the peripheral sections of the blades from the side of the incoming edge; a comparative analysis of the characteristics of the fan with working blades with midspan damper and a fan with wide-chord rotor blades is made, that allowed to substantiate the performance characteristics; the degree of implementation - the results are implemented in the educational process of the Aviation engine technology department of the Zaporizhzhya National Technical University and in manufacturing process of the “Motor Sich” Joint Stock Company; industry of use - aircraft engines manufacturing.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі з розробки наукових основ створення сучасних реактивних регіональних пасажирських літаків. Вперше при створенні й впровадженні до експлуатації сімейства літаків Ан-148-100/Ан-158 проведено великий комплекс розрахункових і проектно-конструкторських робіт із застосуванням розробленої інтегрованої автоматизованої системи проектування та виробництва у тривимірному просторі. Удосконалено методи проектування регіонального пасажирського літака шляхом вибору оптимальних аеродинамічних, конструктивно-силових і об'ємно-масових компонувань, параметрів і профілювання крила, параметрів поперечного перерізу фюзеляжу, льотно-технічних характеристик (ЛТХ), злітно-посадкових характеристик (ЗПХ), двигуна, обладнання й систем. Розроблено аеродинамічне компонування, яке не має аналогів у світовій практиці авіабудування, що дозволило створити регіональний пасажирський літак-високоплан зі швидкістю польоту до 870 км/год (М = 0,8).^UThe Thesis is devoted to the development of the scientific foundations of creating a modern new-generation regional jet aircraft for 75 – 85 passengers. The concept and scientific basis of the integrated design methodology for a family of regional passenger aircraft have been developed including the following: the concept, principles and methods of integrated design; the concept of development of a power plant; the concept of development of a flight control system. The paper presents a number of developed structural and technological solutions that were used to create the airframe of the An-148-100/An-158 aircraft family. The developed aerodynamic configuration made it possible to create a family of high-wing aircraft with a flight speed of up to 870 km/h (M = 0.8) and the aircraft lift-to-drag ratio in cruise flight Kcruis = 15.8. New design and technological solutions to ensure the static strength and life-time of regional passenger aircraft have been developed. The implementation of the developed scientific foundations and methods of integrated design made it possible to organize production of An-148-100 and An-158 aircraft. New technological processes and equipment have been developed and introduced including la-ser control and measuring complex to control the holding frames. The tooling design was developed using computers and three-dimensional electronic mathematical models of the aircraft elements.

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостей утворення дефектів у високоміцних алюмінієвих сплавах систем легування Al-Zn-Mg-Cu, Al-Cu-Mg-Мn та встановленню зв'язку структурних чинників, таких, як розмір та складінтерметалідних фаз, що обумовлені режимами термічної обробки, з еволюцією дефектів, а також прогнозуванню впливу великої кількості фізичних чинників на довгострокову (десятки років) поведінку елементів структури матеріалу з метою забезпечення оптимальних умов реалізації технічних засобів, спрямованих на подовження термінів експлуатації літаків. При дослідженні кувальних сплавів В93Т1, В93пчТ3, що застосовуються у силових елементах конструкції літаків, на межах зерен виявлені виділення інтерметалідних фаз з вмістом міді, які обумовлюють схильність сплавів докорозійного розтріскування. Присутність міді у складі зміцнюючих фаз не відповідає ствердженням розробника сплавів та відіграє важливу негативну роль в утворенні дефектів і передчасному руйнуванні деталей. Моніторинг дефектів в обшивках панелей крил з сплавів В95Т1, Д16Т протягом 45 років експлуатації літаків Ан-24, Ан-26 та результати статистичної обробки даних дозволили отримати оригінальні рівняння регресії для швидкості росту корозійних ушкоджень у відповідних кліматичних умовах. Це дало можливість в 6 разів збільшити періоди регламентних робіт та експлуатувати літаки «Антонов» без демонтажу панелей протягом 12 років, тобто забезпечити безперебійність польотів та мінімізувати капітальні витрати на обслуговування.^UThis thesis is dedicated to the study of evolution of flaws in aluminium alloys of AlZn-Mg-Cu, Al-Cu-Mg-Мn alloying systems and to the determination of their connection with structural factors of the material such as the size and composition of intermetallic phases conditioned by heat treatment tempers, and also to the study of the effect of big number of physical factors on the long-term behaviour of structural elements of aluminium alloys, and to the determination of the rate of formation of corrosion damages in structural elements of the aircraft wing. The work is aimed at securing the long-term safe operation of airplanes. The novelty of the thesis consists in the following. In fact, the thesis is the beginning of a new direction in materials science - operational materials science of deformable aluminum alloys. Structural factors which play a determining role in the development of flaws in high-strength aluminium alloys of Al-Zn-Mg-Cu alloying system were set for the first time. There was noted an important negative role of inclusions of intermetallic phases containing copper at the grain boundaries that does not correspond to the statements of developers of the alloy. There was proposed a summarizing chart of evolution of flaws in aluminium alloys, which included a latent period of formation of corrosion damage, a stage of corrosion cracking and its transition to a stage of fatigue failure. The effect of structural and external factors on the duration of each stage was analyzed for high-strength aluminium alloys used in the aircraft structure. There were for the first time obtained the results of statistical processing of data concerning the damage of wing panels of over 2000 airplanes which were used for optimization of scheduled maintenance intervals, that from one side would allow to ensure an accident-free operation of structural elements, and from the other side to minimize capital expenditures for their maintenance. Using the methods of mathematical statistics, there were for the first time analyzed the factors which have the biggest effect on the development of flaws during operation ofairplanes. It was shown, that the time between adjacent inspections and the climatic zone with the content of sulfur dioxide or chlorides in the atmosphere, where the airplane was based, had the most substantial effect on corrosion processes.For the first time the original equations of regression have been obtained using the methods of mathematical statistics, that relate the depth of corrosion damage to the terms between adjacent technical inspections and the intensity of flights depending on climatic conditions. The equations of regression which determined the corrosion damage growth rate allowed to increase the duration of interconnected technical inspections of the caissons of the center wing planes 6 times, to ensure continuity of flights and to obtain a significant economic effect. Basing on the obtained results of the analysis, technical documentation was developed for ultrasonic inspection of the thickness of lower panels of the wing centre section of An-24 and An-26 airplanes and there were issued the recommendations for timely detection of damages of different structural elements. This will make it possible to operate these airplanes without disassembly of panels during not less than 10 years after preliminary inspection and despite the climatic zone where the airplane is based. The obtained results were used to predict the corrosion damage growth rate, to evaluate the reduction of strength of the ageing aircraft structure, and to develop the repair works when determining their service life and time limits. The results of corrosion growth rate analysis for different structural elements of the wing were used to adjust the inspection intervals and to determine the optimum time for renovation of anticorrosion protection . Basing on the obtained values of the maximum corrosion damage per year, there were determined the inspection start points for new aircraft types and their inspection intervals in service considering the appropriate safety margins. General scheme of acquisition and analysis of corrosion damage data based on service experience of the available aircraft fleet allows solving both the problems of its continued airworthiness, and the problems of reliable anticorrosion protection of newly designed aircraft based on available data. Research of the microstructure of industrial aluminium alloys in terms of susceptibility to corrosion cracking is taken into account when evaluating the life of a separate element and that of the entire structure, and it is also used for successful selection of materials with required set of features for existing and future aircraft structures.

В роботі вирішено актуальне наукове завдання розробки науково-методичного апарату забезпечення властивості функціональної стійкості пілотажно-навігаційного комплексу повітряного судна на основі використання системи підтримки прийняття рішення на етапах побудови та експлуатації в умовах зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих впливів. Удосконалено методику забезпечення функціональної стійкості пілотажно-навігаційного комплексу, яка відрізняється від існуючих використанням системи діагностування з блукаючим діагностичним ядром та системою підтримки прийняття рішень для виявлення позаштатних ситуацій під дією зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих факторів. За результатами моделювання на основі використання інтелектуалізованого пілотажно-навігаційного комплексу досягнуто підвищення показників функціональної стійкості, що забезпечує усунення нештатних ситуацій та дозволяє говорити про підвищення достовірності прийняття рішень екіпажем повітряного судна на 12 – 20 % за рахунок використання системи підтримки прийняття рішень в процесі функціонування під час пошуку рішень в нештатних ситуаціях виникнення збоїв та некоректностей в розподілених базах знань.^UThe actual scientific task of the development of the scientific and methodical apparatus for providing the property of the functional stability of the flight-navigation complex of an aircraft on the basis of the use of the decision support system at the stages of construction and operation in the conditions of external and internal destabilizing influences is solved in the work. The technique of ensuring the functional stability of the aerodrome navigation complex is improved, which differs from the existing use of the diagnostic system with the wandering diagnostic kernel and decision support system for the detection of extraordinary situations under the influence of external and internal destabilizing factors.According to the results of the simulation, based on the use of intelligent navigation and aeronautical complex, an increase in the parameters of functional stability has been achieved, which provides for the elimination of unusual situations and allows us to speak about increasing the reliability of decision making by the crew of an aircraft by 12 – 20 % due to the use of decision support system in the process of functioning during search for solutions in abnormal situations of failure and incorrectness in distributed knowledge bases.

Об'єкт дослідження – процес шліфування важкооброблюваних матеріалів; мета дослідження − забезпечення підвищення ефективності процесу шліфування важкооброблюваних матеріалів шляхом раціонального вибору параметрів режиму оброблення, для створення сприятливих умов стружкоутворення; методи дослідження – теоретичні дослідження базуються на фундаментальних положеннях математики і фізики, теорії шліфування, фізико-хімічної механіки пластичного деформування і руйнування металів, визначення кінематичних і технологічних параметрів процесу шліфування проводилося на основі аналізу кінематики переміщення абразивного інструмента відносно оброблюваної поверхні, експериментальні дослідження виконувалися у лабораторних умовах з використанням сучасних методів дослідження і вимірювальної апаратури; результати – розроблено рекомендації, використання яких дає змогу забезпечити виконання якісних показників при шліфуванні важкооброблюваних матеріалів; новизна – введено головний характеристичний критерій φ – кут орієнтації зерна, який дає змогу визначити раціональні параметри оброблення для різних видів шліфування; встановлено вираз для розрахунку активної поверхні різального зерна, яка дає змогу обґрунтувати універсальний підхід до розрахунку сил різання, температури і стійкості інструмента при різних схемах шліфування; набула подальшого розвитку концептуальна модель абразивного зерна, яка дає змогу для конкретної марки абразивного інструменту визначити не тільки геометрію еквівалентного зерна, але і його орієнтацію; ступінь впровадження – результати впроваджені на ПАТ «ВАЗ», м. Вовчанськ, у навчальний процес кафедри технології виробництва авіаційних двигунів Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»; галузь використання – оброблення важкооброблюваних матеріалів шліфуванням в авіаційному та загальному машинобудуванні.^UThe object of study is the process of hard-to-machine materials grinding; the purpose of the study is to ensure an increase of the efficiency of hard-to-machine materials grinding process, by rational selection of the parameters of the process conditions, in order to create favorable conditions for chip formation; research methods - theoretical studies are based on the fundamental principles of mathematics and physics, the theory of grinding, the physical & chemical mechanics of plastic deformation and destruction of metals, the determination of the kinematic and technological parameters of the grinding process was based on an analysis of the kinematics of abrasive tool movement relative to the surface being processed, experimental studies were performed in laboratory conditions using modern research methods and measurement equipment; results - recommendations were developed, the use of which allows ensuring the performance of quality indicators when grinding hard-to-machine materials; novelty - the main characteristic criterion φ is introduced - the angle of grain orientation, which allows determining rational processing parameters for various types of grinding; an expression has been established for calculating the active surface of the cutting grain, which makes it possible to justify a universal approach to the calculation of cutting forces, temperature and tool life for various grinding schemes; the conceptual model of an abrasive grain has been further developed, which allows for a specific brand of abrasive tool to determine not only the geometry of the equivalent grain but also its orientation; degree of implementation - the results were introduced at JSC «VAZ», Volchansk, in the educational process of the department of technology of aircraft engines manufacturing of the National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute»; the field of application is the processing of hard-to-machine materials by grinding in aviation and general engineering.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-технічної проблеми підвищення довговічності деталей авіаційних трибомеханічних систем, що працюють в умовах фретинг-контактної взаємодії, шляхом створення способів формування функціональних поверхонь і матеріалів з необхідними керованими властивостями та методів оцінювання і прогнозування фретинг-корозійної сумісності і зносостійкості елементів трибосистем.Визначено вплив природи матеріалів контактної пари, геометрії контакту і параметрів фретингу на закономірності фретин-корозійного зношування. Сформульовані загальні принципи створення поверхневомодифікованих шарів і захисних покриттів підвищеної зносостійкості. Розроблено аналітично-розрахунковий метод оцінювання фретингостійкості поверхневих шарів.Розроблено та запропоновано для практичного використання ряд технологічних заходів, спрямованих на підвищення довговічності деталей авіаційних трибомеханічнихсистем.^UThe dissertation is devoted to the solution of the scientific and technical problem of increasing the durability of aviation tribomechanical systems elements operating in the conditions of fretting-contact interaction, by creating methods for the formation of functional surfaces and materials with necessary controllable properties and methods for estimating and predicting fretting-corrosion compatibility and wear resistance of tribosystem elements. The influence of the nature of the contact pair materials, contact geometry and fretting parameters on the regularities of fretting-corrosion wear is determined. The analytical-calculated method of estimating the fretting stability of the surfacelayers is developed. The method allows to analyze the change in the material state of the surface layer and to determine the energy conditions for its frictional destruction. A number of technological procedures aimed at increasing the durability of aircraft tribomechanical systems elements have been developed and proposed for practical use. It has been experimentally proved that one of the effective ways to achieve high wear resistance and contact strength of surfaces of triboelements operating in fretting-contact interaction is to create a working layer with a gradient macroheterogenic and discrete-type structures.

Об'єкт – робочий процес у масляній порожнині опори ротора авіаційного ГТД; мета – удосконалення математичної моделі робочого процесу в масляній порожнині опори ротора авіаційного ГТД шляхом обґрунтованого вибору граничних умов і структури гетерогенного потоку, що дозволяє в процесі розробки опорних вузлів ротора двигуна визначити вплив геометричних і режимних параметрів на розподіл масла і коефіцієнта тепловіддачі у стінок камери, що утворює масляну порожнину; методи – методи моделювання теплогідравлічних процесів, теорії диференціального й інтегрального обчислення, механіки багатофазних середовищ, теорії подібності та тепломасообміну; результати – вдосконалено математичну модель робочого процесу в масляній порожнині опори ротора та розроблено 3D CFD-модель, що дозволило визначити вплив режимних параметрів, розміру дисперсної фази і сили тяжіння на розподіл фаз і теплообмін в масляній порожнині та перевірити застосовність кореляції Бусама; новизна - удосконалено математичну модель теплогідравлічних процесів в масляній порожнині опори ротора авіаційного газотурбінного двигуна шляхом обґрунтованого вибору граничних умов і структури гетерогенного потоку та розповсюдження такого підходу на пристінну область потоку, що дозволяє в процесі розробки опорних вузлів ротора двигуна визначити вплив геометричних і режимних параметрів на розподіл масла і коефіцієнта тепловіддачі біля стінок масляної порожнини без задання додаткових умов, пов'язаних з взаємодією крапельно-повітряного потоку з масляною плівкою у пристінній області, вперше на основі результатів чисельного моделювання визначено вплив граничних умов – розміру дисперсної фази на межі розрахункової області на розподіл фаз і теплообмін у масляній порожнині опори ротора газотурбінного двигуна, який проявляється в зміні термічного опору пристінного шару по поверхні масляної порожнини, що дозволяє підвищити точність визначення коефіцієнта тепловіддачі, вперше на основі результатів моделювання теплогідравлічних процесів виявлено істотний вплив сили тяжіння на розподіл масла у пристінній області по колу стінки масляної порожнини опори ротора, що призводить до асиметричного розподілу коефіцієнту тепловіддачі та обґрунтовує необхідність використовувати тривимірну модель масляної порожнини при аналізі теплогідравлічних процесів; ступінь упровадження – впроваджено у ПАТ «Мотор Січ», ЗМКБ «Прогрес» та у навчальний процес Національного аерокосмічного університету «ХАИ»; галузь використання – двигунобудування.^UObject – working process in aircraft GTE rotor support oil cavity; goal – to improve the math model of working process in aircraft GTE rotor support oil cavity by reasonable choice of boundary conditions and heterogeneous flow structure, which allows in process of rotor support development to define the influence of geometric and operation parameters on oil distribution and heat transfer coefficient near chamber walls forms an oil cavity; methods – methods of thermohydraulic processes modeling, theory of differential and integral calculus, multiphase media mechanics, theory of similarity and heat-mass transfer; results – the math model of working process in rotor support oil cavity was improved and 3D CFD-model was developed, which allowed to define the influence of operation parameters, disperse phase size and gravity on phase distribution and heat transfer in the oil cavity and to check the validity of the Busam's correlation; novelty – the math model of the thermohydraulic processes in aviation gas turbine engine rotor support oil cavity was improved by the justified choice of boundary conditions and heterogeneous flow structure and this approach dissemination to near-wall flow area, which allows, in process of engine's rotor support development, to define the influence of geometric and operation parameters on oil distribution and heat transfer coefficient in the oil cavity without specifying of additional conditions associated with drop-air flow and oil film interaction in near-wall area, for the first time, based on the simulation results it was defined the influence of boundary conditions – disperse phase size on phase distribution and heat transfer in gas-turbine engine's rotor support oil cavity, which is shown in wall layer thermal resistance on chamber surface of oil cavity changing, which allows to improve the accuracy of heat transfer coefficient determination, for the first time, based on the results of thermohydraulic processes simulation, a significant influence of gravity on oil circumference distribution in near-wall area of rotor support oil cavity has been revealed, which leads to asymmetric distribution of heat transfer coefficient and justifies the necessity to use a three-dimensional model of oil cavity for thermohydraulic processes analysis; the degree of implementation –implemented in JSC «Motor Sich», SE «Progress» and in educational process of National Aerospace University Kharkiv Aviation Institute; industry – propulsion engineering.

Об'єкт дослідження – процес високошвидкісного газополуменевого напилення на деталі авіаційних двигунів; мета дослідження – підвищення життєвого циклу деталей авіаційних ГТД шляхом поліпшення експлуатаційних характеристик покриттів, що наносяться методом високошвидкісного газополуменевого напилення, завдяки прогнозуванню енергетичних параметрів частинок, які контролюються вдосконаленим витратним методом; методи дослідження – математичне моделювання, ідеалізація та формалізація, аналіз та синтез були використані при розробленні математичної моделі розрахунку кінематичних та енергетичних параметрів частинок у двофазному потоці; на етапі практичного дослідження проведено серію експериментів із вимірюванням параметрів і порівнянням їх з результатами теоретичних досліджень; результати дослідження – набув подальшого розвитку витратний метод управління енергетичними параметрами процесу напилення, вперше розроблено двокамерний пальник, вперше розроблено математичну модель для визначення швидкості і температури напилюваного порошку, розроблено новий метод зміцнення деталей авіаційних двигунів з жароміцних нікель-хромових сплавів, розроблено технологічні рекомендації щодо нанесення покриттів двокамерним пальником на деталі авіаційних двигунів з жароміцних нікель-хромових сплавів; новизна – вперше розроблено математичну модель розрахунку кінематичних та енергетичних параметрів частинок матеріалу, що напилюється високошвидкісним газополуменевим напилюванням розробленим двокамерним пальником, яка, на відміну від існуючих, об'єднує в собі три етапи: нагрівання, прискорення і змішування потоків, причому модель змішування двофазного потоку з внутрішньої камери згоряння і кільцевого з тарілчастого сопла отримано на базі моделі надзвукового ежектора з циліндричною камерою змішування без вихідного дифузора, що дозволило прогнозувати енергетичні параметри частинок на установках даного типу; набув подальшого розвитку витратний метод управління енергетичними параметрами частинок матеріалу що напилюється високошвидкісним газополуменевим напилюванням, який відрізняється від існуючих можливістю незалежного управління параметрами потоку, що переважно нагріває, і потоку, який переважно прискорює, за рахунок коаксіального розташування ізольованих одна від одної камер згоряння і використання для прискорення потоку тарілчастого сопла, що дало можливість розширити область застосування технології високошвидкісного газополуменевого напилення; розроблено новий метод зміцнення деталей авіаційних двигунів з жароміцних нікель-хромових сплавів шляхом підбору раціональних параметрів напилення композиційних матеріалів типу КХН-30, композиції карбід хрому – нікель у співвідношенні 80 % Cr3C2 + 20 % Ni у вигляді механічної суміші порошків, зносостійких покриттів з ZrO2 і Al2O3, двокамерним пальником, в якому на відміну від існуючих для даної комбінації матеріалів підкладки і покриттів застосовано витратний метод управління енергетичними параметрами напилення, що дало можливість отримати щільні (пористість менше 6 %) й міцні (адгезійна міцність від 70 МПа до 80 МПа, когезійна міцність від 70 МПа до 120 МПа) функціональні покриття; ступінь впровадження – результати впроваджені в навчальний процес в Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» та у виробництві авіаційних двигунів на АО «Мотор Січ»; галузь використання – захисні та відновлювальні покриття для авіаційної галузі та загального машинобудування.^UThe object of research - the process of high-velocity gas-flame spraying on the aircraft engines' parts; the purpose of research is to increase the life cycle of the components of the aviation gas turbine engines by improving the performance characteristics of the coatings applied by the high-velocity gas-flame spraying, due to the prediction of the energy parameters of the sprayed particles controlled by the improved consumable method; research methods - mathematical modeling, idealization and formalization, analysis and synthesis were used in the development of a mathematical model for calculating kinematic and energy parameters of the sprayed particles in a two-phase flow; at the stage of practical research, a series of experiments was carried out to measure parameters and compare them with the results of theoretical studies; the results of the study - the subsequent development of a cost-effective method for managing the energy parameters of the spraying process, the first developed a two-chamber spraying gun, for the first time developed mathematical model for determining the velocity and temperature of the sprayed powder, a new method for strengthening the of aviation engines' parts made of heat-resistant nickel-chrome alloys is developed, the technological recommendations for the coating of the aviation engines parts made of heat-resistant nickel-chrome alloys with a two-chamber burner are developed; novelty - for the first time, a mathematical model for calculating the kinematic and energy parameters of the particles sprayed by two-chamber gun for high-velocity gas-flame spraying, which, unlike the existing ones, combines three stages: heating, acceleration, and mixing of flows, and the model of mixing of two-phase flow from the inner combustion chamber and the radial outflow type nozzle is derived from a supersonic ejector model with a cylindrical mixing chamber without an output diffuser, which allowed to predict the energy parameters of particles for guns of this type; a consumable method for controlling the energy parameters of the sprayed by high-velocity gas-flame spraying particles has been developed, which is characterized by the possibility of independent control of the parameters of the predominantly heating stream and the flow which predominantly accelerates due to the coaxial location of the isolated combustion chambers and the use for the flow acceleration radial outflow type nozzle, which made it possible to expand the application area of high-velocity gas-flame spraying; a new method for strengthening the aviation engines parts made of heat-resistant nickel-chrome alloys has been developed by selecting the rational parameters of spraying composite material КХН-30, the composition of carbide chromium-nickel in the ratio of 80 % Cr3C2 + 20 % Ni in the form of a mechanical mixture of powders, wear-resistant ZrO2 and Al2O3 coatings, by a two-chamber gun, in which, unlike the existing for the given combination of substrate materials and coatings, a consumable method for controlling the process energy parameters was used, which made it possible to obtain dense (porosity less than 6 %) and strong (adhesion strength from 70 MPa to 80 MPa, cohesive strength from 70 MPa to 120 MPa) functional coatings; the degree of implementation - the results are introduced in the educational process at the National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute» and in the production of aviation engines at «Motor Sich» JSC; industry uses - protective and restorative coatings for the aircraft industry and general mechanical engineering.

Об'єкт дослідження – процеси функціонування систем керування та навігації малогабаритних безпілотних літальних апаратів (БПЛА); мета дослідження – підвищення якості системи орієнтації та стабілізації малогабаритного літального апарата в позаштатних ситуаціях шляхом забезпечення дворівневого функціонально стійкого керування; методи дослідження – методи теорії автоматичного керування, теорії відмовостійких систем, теорії складних систем, теорії множин, теорії графів, технічної діагностики, теорії алгоритмів; новизна – вперше розроблено метод визначення параметрів налаштування керування аеродинамічними поверхнями, який базується на виконанні критерію просторового керування літальним апаратом, що дозволило в реальному часі забезпечити функціонально стійке керування малогабаритним БПЛА як у номінальному режимі, так і при виникненні позаштатних ситуацій; удосконалено моделі системи керування малогабаритним БПЛА шляхом урахування впливу змін аеродинамічних характеристик при появі позаштатних ситуацій, що дає можливість у реальному часі забезпечувати сталу стабілізацію та орієнтацію апарата; дістав подальшого розвитку метод ситуаційного парирування позаштатної ситуації в напрямку використання дворівневих надлишковостей, що дозволяє забезпечити функціонально стійке керування рухом малогабаритного БПЛА за результатами діагностування цієї ситуації; результати – отримана основа для створення дворівневих функціонально стійких систем керування та навігації малогабаритними БПЛА, що дозволяє істотно підвищити показники функціональної стійкості існуючих малогабаритних безпілотних комплексів та тих, що проектуються; ступінь упровадження – впроваджено у НВП ХАРТРОН-АРКОС, у ТОВ «Дослідний центр цивільних проектів», у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «ХАІ»; галузь використання – системи керування малогабаритними БПЛА.^UObject of research – processes of control systems operation and navigation of small-sized unmanned aerial vehicles (UAV); the aim of research – to improve the system of orientation and stabilization of small-sized aircraft in emergency situations by providing two-level functionally stable control; research methods - methods of theory of automatic control, the theory of fault-tolerant systems, the theory of complex systems, the theory of sets, graph theory, technical diagnostics, theory of algorithms; novelty – the method of determining the parameters configuration control aerodynamic surfaces based on aircraft performance criteria has been development, that enables to provide functionally stable control of small-sized UAV both in nominal mode and in the event of extraordinary situations; the model of small-sized UAV control system has been improved by the impact of changes in the aerodynamic characteristics of the appearance of abnormal situations, enabling real-time to ensure a sustainable stabilization and orientation of the device; further development of the method of situational parry an extraordinary situation in the direction of the two-level redundancy has been taken, that ensures stable motion control functionality of small-sized UAV on the results of diagnosis of the situation; results – got the basis for the creation of two-level functional-stable navigation and control systems of small-sized UAV, which allows to increase significantly the functional stability of both existing small-sized unmanned systems and those that are being projected; the degree of implementation – have been implemented in the SPE “HARTRON-ARKOS”, in the LLC "Research center of civil projects", in the National Aerospace University "KhAI"; the field of use – small-sized UAV control systems.

Дана робота стосується актуальної науково-технічної проблеми підвищення залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій з концентраторами напружень. Високі вимоги до надійності конструкцій і їх безпечної експлуатації мають особливе значення в умовах циклічного навантаження і високих напружень. Важливою є наукова задача оцінки залишкової довговічності конструктивних елементів з експлуатаційними пошкодженнями (втомними тріщинами) в околі функціональних і кріпильних отворів з підвищеними вимогами до безпечної експлуатації.^UThis work concerns the topical scientific and technical problem of increasing the residual lifetime of elements of aircraft structures with stress concentrators. High requirements for the reliability of structures and their safe operation are of particular importance in conditions of cyclic loading and high stresses. An important scientific task is to assess the residual lifetime of structural elements with operational damage (fatigue cracks) in the vicinity of functional and mounting holes with high requirements for safe operation.

Об'єкт дослідження – технологічний процес виготовлення монолітних вузлів силової конструкції планера літака на металорізальних верстатах з системою числового програмного керування; методи дослідження – використано експериментальні методи технології літакобудування, планування експерименту, теорії інформаційних систем, теоретичні висновки підтверджуються багатьма експериментами; результати – показано вплив математичних параметрів подання траєкторій у вигляді В-сплайнів на плавність змінення кінематичних параметрів осьових переміщень виконавчих органів технологічних систем виробництва деталей літальних апаратів та обґрунтовано, що для забезпечення плавності змінення швидкості, прискорення й ривка траєкторію необхідно подавати сплайнами не нижче п'ятого порядку, удосконалено структуру системи ЧПК для забезпечення високошвидкісного оброблення монолітних вузлів силової конструкції планера й експериментально доведено підвищення точності траєкторних переміщень робочих органів металорізального верстата при застосуванні запропонованої моделі, удосконалено інтерполятор системи ЧПК для забезпечення крім інтерполяції положення розрахунку швидкості руху робочих органів технологічних систем виробництва деталей літальних апаратів, забезпечено збільшення технологічних подач у 1,5–2 рази одночасно з підвищенням точності на 20…50 % завдяки застосуванню розробленого методу підвищення точності при модернізації наявного на авіапідприємствах обладнання, забезпечено скорочення в 1,8 раза машинного часу виготовлення деталі «Кришка люка» шляхом застосування розробленого методу підвищення кінематичної точності при модернізації обладнання на ХДАВП, експериментально показано, що похибка формоутворюючих рухів як за характером, так і за величиною визначається систематичною складовою похибки, що свідчить про можливість подальшого підвищення точності оброблення шляхом виключення систематичної складової похибки; новизна – уперше сформульовано й експериментально підтверджено гіпотезу гладкості кінематичних параметрів руху, яка полягає в такому: якщо будь-яка диференціальна характеристика переміщень уздовж траєкторії оброблення впливає на точність руху виконавчих органів технологічних систем виробництва деталей літальних апаратів, то вона має змінюватися плавно з урахуванням обмеження її максимальної величини, удосконалено теорію стабілізації технологічної подачі в системах ЧПК високошвидкісного оброблення деталей літальних апаратів шляхом класифікації методів стабілізації подачі й розроблення трьох числових методів, що забезпечують необхідний рівень точності технологічних систем виробництва деталей літальних апаратів, уперше запропоновано методику визначення технологічно обґрунтованої частоти циклу керування за точністю апроксимації траєкторії з урахуванням обмежень максимальної подачі, прискорення й ривка робочих органів верстатів і вдосконалено вимоги до стабільності задання інтерполяційної швидкості руху робочих органів до рівня не гірше ± 0,01…0,001 %, набула подальшого розвитку модель керування робочими органами технологічних систем виробництва деталей літальних апаратів з роздільним заданням величин переміщення і швидкості, яка характеризується більшою розрядністю задання величини швидкості порівняно із заданням положення як мінімум на 3–4 порядки, що забезпечує організацію керування з урахуванням диференціальних кінематичних характеристик, таких як швидкість, прискорення й ривок, уперше на основі експериментального дослідження впливу схеми організації циклу керування на точність траєкторних переміщень показано, що при високошвидкісному обробленні авіаційних деталей необхідно стабілізувати цикл за подією вимірювання положення; ступінь впровадження – результати впроваджені на Харківському державному авіаційному виробничому підприємстві, у ТОВ «Схід-ЛіЗ», ТОВ «Виробниче підприємство Пластар» і використовуються в навчальному процесі кафедрі технології виробництва літальних апаратів Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «ХАІ»; галузь використання – оброблення силових і складно фасонних деталей в авіаційно-космічної промисловості та загальному машинобудуванні.^UObject of research – technological process of manufacturing monolithic units of the power structure of an airplane glider on metal-cutting machines with a numerical program control system; research methods – used experimental methods of aircraft technology, experimental planning, information systems theory, theoretical conclusions are confirmed by many experiments; results – the influence of mathematical parameters of representation of trajectories in the B-splines form on smoothness of kinematic parameters change of axial movements of executive bodies of production technological systems of details of aircraft is shown and it is substantiated that to ensure the smoothness of the change of speed, acceleration and jerk the trajectory must be submitted by splines not lower than the fifth order, the structure of the CNC system was improved to ensure high-speed processing of monolithic units of the power structure of the glider and the increase of the accuracy of trajectory movements of the working bodies of the metal-cutting machine was experimentally proved when applying the proposed model, improved interpolator of the CNC system to provide in addition to interpolation the position of the calculation of the velocity of the working bodies of the technological systems of production of aircraft parts, the increase of technological feeds in 1,5–2 times simultaneously with increase of accuracy by 20… 50% thanks to application of the developed method of increase of accuracy at modernization of the equipment available at the aviation enterprises is achieved, 1.8 times reduction of machine time of manufacturing of a detail "Hatch cover" by application of the developed method of increase of kinematic accuracy at modernization of the equipment on KSAMC is provided, it is experimentally shown that the error of shape-forming movements both in nature and in magnitude is determined by the systematic component of the error, which indicates the possibility of further improving the accuracy of processing by eliminating the systematic component of the error; novelty – for the first time the hypothesis of smoothness of kinematic parameters of motion is formulated and experimentally confirmed, which consists in the following: if any differential characteristic of movements along the trajectory of processing affects the accuracy of movement of the executive bodies of technological systems for the production of aircraft parts, it must change smoothly, taking into account the limitation of its maximum value, the theory of stabilization of technological feedrate in CNC systems of high-speed processing of aircraft parts by classification of methods of stabilization of feedrate and development of three numerical methods providing necessary level of accuracy of technological systems of production of aircraft parts is improved, for the first time the method of determination of technologically substantiated control cycle frequency on accuracy of trajectory approximation taking into account limitations of maximum feedrate, acceleration and jerk of working bodies of machines is offered and substantiated requirements for the stability of the interpolation velocity of the working bodies to a level not worse than ± 0.01… 0.001%, the model of control of working bodies of technological systems of production of details of aircrafts with the separate task of position and velocity is proposed which is characterized by bigger resolution of value of velocity in comparison with the position at least on 3-4 orders that provides the possibility of control organization into account differential kinematic characteristics, such as speed, acceleration and jerk, for the first time on the basis of experimental research of influence of the scheme of the control cycle organization on accuracy of trajectory movements it is shown that at high-speed processing of aviation parts it is necessary to stabilize a cycle on event of measurement of position; degree of implementation – The results were implemented at the Kharkiv state aircraft manufacturing company, JSC «SkhidLiz», LLC «Production enterprise Plastar» and are used in educational process by the Department of Aircraft Production Technology of the National Aerospace University named after M. E. Zhukovsky "KhAI"; field of application – processing of primary monolithic elements and complex shaped parts in the aerospace industry and general mechanical engineering.