ХАЛАТОВ АРТЕМ АРТЕМОВИЧ

 Завідувач відділом високотемпературної термогазодинаміки ІТТФ НАНУ. Провідний спеціаліст у галузі термогазодинаміки потоків в полях відцентрових сил, систем охолодження лопаток газових турбін, нових вихрових технологій аеротермодинаміки, високотемпера-турної теплофізики, інтенсифікації тепло-обміну. Доктор технічних наук (1978), професор (1981), член-кореспондент НАНУ (1990) і дійсний член (академік) Національної академії наук України (2012) по Відділенню фізико-технічних проблем енергетики НАНУ.

Зробив значний внесок у термогазодинаміку потоків в полях відцентрових сил, яка є теоретичною базою всіх сучасних та перспективних теплових енергетичних машин та установок. Створив визнану в Україні та світі наукову школу, яка включає 40 докторів і кандидатів наук, одного з яких обрано членом-кореспондентом Національної академії наук України. Наукові та прикладні результати в області термогазодинаміки потоків в полях відцентрових сил і її додатків внесли істотний внесок у науково-технічний прогрес енергетичного та авіаційного газотурбобудування.

Дослідження Халатова А.А. в області термогазодинаміки потоків в полях відцентрових сил охоплюють сім напрямків: (1) внутрішні закручені і вихрові потоки [3, 4, 8, 10 – 12]; (2) поверхнево-вихрові системи (заглиблення різної форми) [4, 15]; (3) канали та поверхні, що обертаються [2, 7], (4) потоки близько опуклих і увігнутих поверхонь [13, 14]; (5) відцентрову нестійкість Гертлера і Тейлора [7, 14], (6) соплові апарати газових турбін і криволінійні канали з тривимірним потоком і локальними вихровими структурами [1, 5]; (7) нові вихрові технології аеротермодинаміки [6, 8, 9, 16 – 23].

По кожному з цих напрямків опубліковані узагальнюючі монографії. Частина нових наукових результатів отримана в лабораторіях університетів м. Кардіфф і Бат (Великобританія), м. Штуттгарт (Німеччина), Університетів штату Юта (Солт-Лейк-Сіті, США), Міннесота (Міннеаполіс, США) і Нью-Орлеан (Нью-Орлеан, США), Військово-повітряної академії США (Колорадо Спрінгс), Rensselaer Polytechnic Institute (Трой, США) при виконанні спільних міжнародних проектів та індивідуальних грантів.

Халатов А.А. – автор та співавтор 23 монографій та книг [1 – 23], 4 навчальних посібників для вузів [24 – 27], 650 статей (близько 100 англійською мовою) і понад 110 авторських свідоцтв та патентів України та Росії. Найбільш важлива наукова публікація – фундаментальна 10-томна монографія «Теплообмін і гідродинаміка потоків в полях відцентрових сил» [1 – 9, 16], яка широко використовується в наукових дослідженнях та при проектуванні багатьох типів теплових енергетичних машин і установок.

Під керівництвом Халатова А.А. виконаний великий цикл досліджень в області конвективного та конвективно-плівкового охолодження соплових апаратів і лопаток газових турбін III і IV поколінь. Зокрема, розроблені основні положення Концепції конвективного і конвективно-плівкового охолодження високонавантажених соплових апаратів високотемпературних газових турбін з тривимірно-вихровою структурою потоку [5, 20, 21]. Концепція стала теоретичною базою проектування систем охолодження багатьох типів високотемпературних газових турбін різного призначення. Істотно розвинена теорія вихрової системи охолодження лопаток газових турбін, яка враховує закрутку та тривимірну структуру потоку в каналах вихрової матриці [6, 20, 21].

Ці результати внесли значний вклад у створення в Україні (ДП НВКГ «Зоря» – «Машпроект») і Росії ( «А. Люлька-Сатурн») економічних газових турбін серій UGT і АЛ для магістральних газопроводів (15 – 25 МВт) і виробництва електроенергії (15 – 45 МВт) з показниками світового рівня. Основні положення Концепції конвективного охолодження соплових апаратів з тривимірно-вихровою структурою потоку були також використані при проектуванні систем охолодження соплових апаратів потужних газотурбінних двигунів (ДП «Івченко-Прогрес») для транспортної авіації рекордної вантажопідйомності (АН-124, АН-225).

Запропонована та детально вивчена інноваційна ідея циклонного охолодження лопаток газових турбін, заснована на принципі закрутки потоку в каналах охолодження, яка характеризується високим рівнем теплообміну і більш простою технологією виготовлення. За 30 років в Україні накопичена велика база наукових даних, вивчені та запатентовані кілька схем циклонного охолодження передньої кромки лопаток. Великий цикл фундаментальних і прикладних досліджень з теорії циклонного охолодження виконаний спільно з Росією ( «А. Люлька-Сатурн»), Великобританією (Університет м. Кардіфф) і США (Rensselaer Polytechnic Institute; «Solar Turbines»; Військово-повітряна академія США, Університети штатів Міннесота і Юта).

Досвід ІТТФ НАНУ в області теорії закручених потоків був використаний при розробці циклонного охолодження робочих лопаток газотурбінного двигуна АЛ-31Ф для високоманевреної літака СУ-27 ( «А. Люлька-Сатурн», Росія). Використання інноваційних рішень (циклон охолодження лопаток; плівкове охолодження соплових апаратів з тривимірно-вихровою структурою, ін.) Забезпечило створення двигуна світового класу. З 1983 року цей двигун виробляється в Росії серійно; на його базі створені модифікації двигунів для літаків СУ-30, СУ-33, СУ-34 і ін.

Досвід Росії і України в області циклонного охолодження лопаток отримав розвиток при розробці енергетичних газових турбін. На базі двигуна АЛ-31Ф в Росії створена конверсійна газова турбіна АЛ-31СТ (випуск з 1994 р) потужністю 16 МВт, ККД = 37% для газоперекачувальних агрегатів (ГПА-Ц-16, Урал-16 і ін.). В даний час більше 60 агрегатів на базі АЛ-31СТ працюють на магістральних газопроводах Росії та України. За 20 років експлуатації в Росії економія природного газу на власні цілі склала близько 0,7 млрд. м³. У Росії на базі АЛ-31СТ створена енергетична газова турбіна АЛ-31СТЕ (1997 г.) потужністю 20 МВт (ККД = 35%) для виробництва електроенергії ( «А. Люлька-Сатурн»).

За участю України схема циклонного охолодження лопаток використана при створенні енергетичної газової турбіни «Mercury 50» (інноваційний проект Міністерства енергетики США) потужністю 4,6 МВт ( «Solar Turbines», США). Застосування інтенсивного типу циклонного охолодження в області передньої кромки робочої лопатки дозволило використовувати конвективное охолодження до температури газу перед турбіною на рівні 1500 К, що майже на 1000К вище, ніж при використанні традиційної схеми внутрішнього охолодження. Газова турбіна «Mercury 50» з регенерацією вихідної теплоти характеризується рекордним для даного класу енергетичних газових турбін ККД (38 – 38,5%) і тривалим життєвим циклом (100 тис. годин). З 2003 р ця газова турбіна надійшла в комерційну продаж.

У 2002 р робота з міжнародного проекту в області циклонічної схеми охолодження лопаток газових турбін удостоєна Першої міжнародної премії Наукового Комітету НАТО (спільно з Великобританією і Росією).

Халатов А.А. веде активну роботу по професійній підготовці молодих наукових кадрів в галузі теплофізики та енергомашинобудування. Він член двох спеціалізованих вчених рад по захисту докторських дисертацій, семи редколегій журналів України, Білорусі та Росії, удостоєний вищої нагороди НАН України «За підготовку наукової зміни». Організував і провів в Україні 20 міжнародних конференцій для молодих вчених, п’ять міжнародних конференцій в галузі газотурбобудування, міжнародні семінари Наукового Комітету НАТО і Civilian Research & Development Foundation (Україна-США). Створив кафедру «Фізика енергетичних систем» в Національному технічному університеті України ( «Київський політехнічний інститут» ім. І. Сікорського), яку очолює понад 5 років. У складі авторського колективу опублікував в центральних виданнях 4 навчальних посібники для вузів [24-27].

Роботи Халатова А.А. удостоєні ряду професійних, національних і міжнародних нагород. Він Почесний професор Університету м. Кардіфф (Великобританія), W.W. Clyde Chair Visiting Professor Університету штату Юта (СШA). Лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, двох наукових премій Національної академії наук України, Першої Міжнародної премії Наукового Комітету НАТО, Міжнародної наукової премії ім. академіка О.В. Ликова Національної академії наук Білорусі. Нагороджений медалями ім. академіка А. Підгорного Інженерної академії України, «40 років польоту Ю. Гагаріна в космос» (Російське космічне агентство). Наукові та прикладні дослідження підтримані понад 20 міжнародними грантами та проектами Європейського Союзу.

Халатов А.А. – Голова Комісії з промислових газових турбін Національної академії наук України, Зам. голови Національного Комітету України з тепло- і масообміну. Керував розробкою «Концепції модернізації газотурбінних двигунів для газотранспортної системи України» [17].

Халатов А.А. близько 7 років працював в університетах США і Великобританії, Військово-повітряної академії США. Запрошувався для лекцій і консультацій в провідні газотурбінні компанії та університети світу. Серед них, Oxford University, UK; Cambridge University, UK; Rolls-Royce plc., UK; ALSTOM ABB, UK; University of Minnesota, USA; University of New Orleans, USA; Solar Turbines, USA; Optimized Turbine Solutions, USA, Rolls-Royce Deutschlund, Німеччина та ін.

Монографії та книги:

1. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 1: «Криволинейные потоки» // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -1996. -285 с. (соавторы:  Авраменко А.А., Шевчук И.В.).
2. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 2: «Вращающиеся системы» // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -1996. -282 с. (соавторы: Авраменко А.А., Шевчук И.В.).
3. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 3: «Закрученные потоки» // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2000. -476 с. (соавторы:  Шевчук И.В., Авраменко А.А.).
4. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 5: «Теплообмен и теплогидравлическая  эффективность вихревых и закрученных потоков» // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2005. -499 с. (соавторы:  Борисов И.И., Шевцов С.В.).

5. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 6: «Теплообмен и гидродинамика ускоренного потока в плоских криволинейных каналах» // К.: Изд. «Наукова думка». -2005. -499 с. (соавтор:  Коваленко А.С.).
6. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 7: «Вихревые технологии аэротермодинамики в энергетическом машиностроении» // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ.-2008. -292 с.
7. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 8: Гидродинамика ротационных фильтров // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2008. -427 с. (соавтор: Мочалин Е.В.).
8. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 9: Теплообмен и гидродинамика при циклонном охлаждении лопаток газовых турбин // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2010. -317 с. (соавторы: Романов В.В., Борисов И.И., Дашевский Ю.Я., Северин С.Д.).
9. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 10: Перспективные схемы пленочного охлаждения // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2016. -230 с. (соавторы: Борисов И.И., Дашевский Ю.Я., Резник С.Б.).
10. Теплообмен и гидродинамика закрученных и вихревых потоков // Киев: Изд. «Наукова Думка». -2014. -188 с. Доник Т.В., Письменный Д.Н. (Отв. редактор акад. НАНУ Халатов А.А.).
11. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах // М: Изд. Машиностроение». -1982. -200 с. (соавтор: Щукин В.К.).
12. Теория и практика закрученных потоков // Киев: Изд. Наукова думка. -1989. -197 с.
13. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2005. -140 с. (русск. и англ.).
14. Термогазодинамика сложных потоков около криволинейных поверхностей // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -1999. -300 с. (соавторы: Авраменко А.А., Шевчук И.В., Кобзарь С.Г., Железная Т.А.).
15. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2005. -140 с. (русск. и англ.).
16. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных сил. Том 4: – Технологические процессы и аппараты // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2000. -211 с. (соавторы: Авраменко А.А., Шевчук И.В.).
17. Компрессорные станции ГТС Украины: Концепция модернизации газотурбинного привода газоперекачивающих агрегатов // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2009. -72 с. (соавторы: Костенко Д.А., Парафейник В.П., Боцула А.Л.).
18. Энергетическое газотурбостроение: современное состояние и тенденции развития // Киев: Изд. ИТТФ НАНУ. -2008. -74 с. (соавторы: Патон Б.Е., Костенко Д.А., Письменный А.С., Билека Б.Д.).
19. Advanced Combustion and Aerothermal Technologies (англ. яз). Материалы Научного семинара НАТО. Киев, Украина // Голландия: Изд. «Springer». -2007. 480 с. (соавтор-редактор: Syred N., Великобритания).
20. Розробка й впровадження суднових ГТД ДП НВКГ «Зоря»-«Машпроект» // Миколаїв: Вид-во «Торубари О.С.». -2010. -282 с. (соавторы: Романов В.В., Хоменко А.И., Спицин В.Е., Чернов С.К., Коваль В.А.).
21. Обеспечение показателей надежности и ресурса ГТД стационарного применения // Харьков: Изд. Ин-та проблем машиностроения НАНУ. -2011. -318 с. (соавторы: Коваль В.В., Романов В.В., Спицин Е.В., Хоменко А.И., Ковалева Е.А.).
22. Научные и прикладные вопросы промышленного газотурбостроения (сборник статей) // Том 1. Изд. «Научная корпорация ФЭД». Харьков. -2014. -680 с. (под. ред. акад. НАНУ Халатова А.А.).
23. Научные и прикладные вопросы промышленного газотурбостроения (сборник статей) // Том 2. Изд. «Научная корпорация ФЭД». Харьков. -2014. -680 с. (под. ред. акад. НАНУ Халатова А.А.).

 Навчальні посібники для вузів:

24. Теория и техника теплофизического эксперимента (1 изд.) // M.: Изд. «Энергоатомиздат». -1985. -356 с. (соавторы: Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Идиатуллин Н.С., Калмыков И.И., Щукин В.К.).
25. Теория и техника теплофизического эксперимента (2 изд.) // M.: Изд. «Энергоатомиздат». -1993. -443 с. (соавторы: Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Идиатуллин Н.С., Калмыков И.И., Щукин В.К.).
26. Основы научных исследований // Киев: Изд. «Вища школа». -1985. -190 с. (соавтор: Дикий Н.А.).
27. Летательные аппараты и cиловые установки // Киев: Изд. Ин-та Военно-воздушных сил Украины. -1988. -111 с. (соавтор: Горбунов А.Ю.).