Профессор Новосибирского государственного университета, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института гидродинамики СО РАН Сергей Сухинин получил патент на способ обнаружения и локализации вращающегося срыва в газотурбинных установках и двигателях. Разработка предназначена для раннего выявления опасного нестационарного газодинамического процесса, который способен привести к повышенным нагрузкам на лопатки, валы, подшипники и другие элементы оборудования, а в отдельных случаях — к повреждению деталей. Работа ведется при финансовой поддержке Фонда НТИ и Центра новых функциональных материалов НГУ.

Способ основан на анализе виброакустических колебаний стенки газовоздушного тракта. Ученый предлагает отслеживать амплитудно-частотные характеристики таких колебаний и сопоставлять их с резонансными собственными частотами акустических колебаний около рабочих колес или спрямляющих решеток. Если частоты вибрации ротора или статора и акустических колебаний совпадают, то это явление может указывать на появление вращающегося срыва, обусловленного взаимодействием двух близких резонансных аэроакустических колебаний, возникающих ещё до развития опасного режима, так как они по сути являются прекурсором (обязательным признаком) опасного явления.

Вращающийся срыв возникает в осевом компрессоре — узле, который сжимает воздух перед дальнейшими этапами работы газотурбинной установки или газотурбинного двигателя. При нарушении устойчивого течения потока в компрессоре появляются зоны срыва, которые перемещаются по окружности. Это меняет распределение нагрузок и может вызвать интенсивные колебания конструктивных элементов.

Обычно для контроля состояния газотурбинных устройств используют измерение параметров основного потока или анализ вибраций. Однако локальные измерения параметров газа на всех ступенях компрессора требуют распределённой сети датчиков, что усложняет конструкцию и повышает требования к надёжности оборудования. В новом патенте предлагается использовать другой принцип: фиксировать вибрации корпуса и определять источник проблемы по характерным частотам.
Важность изобретения обусловлена потребностями развития ГТУ, предназначенных для преобразования тепловой энергии твердых, жидких, газообразных и атомных топлив в механическую. В случае успешной проверки технология может дополнить существующие системы диагностики и помочь разработчикам точнее выявлять режимы, при которых в компрессоре возникают опасные резонансные явления — автоколебания основного потока газа.