Рассмотрен метод расчета радиального зазора на переходных режимах работы двигателя и его влияние на характеристики узлов, для определения динамических характеристик ГТД.

Внимание уделено оценке требуемого уровня надежности проектируемого двигателя, расчету надежности деталей двигателя с учетом внезапных и постепенных отказов. Приведен расчет надежности двигателя в конце выработки ресурса, определены вероятность неразрушения компрессора или турбины за время полета в конце выработки ресурса, надежность спроектированого двигателя и долговечность с учетом внезапных и постепенных отказов.

Исследованы параметры геометрии ёмкостей и параметры рабочего тела, оказывающие наибольшее влияние на характер переходных процессов в двигателе, разработаны рекомендации по учету динамики емкостей и методике их математического описания при моделировании ГТД.

Рассмотрен метод оценки динамических характеристик двигателя на ранней стадии проектирования с применением теории подобия, когда известны лишь основные параметры, например, тяга. Получены переходные процессы для проектируемого двигателя.

Рассмотрены два метода формирования упрощенной математической модели турбовального двигателя в составе силовой установки летательного аппарата: автономный газогенератор с системой СТ - Р - В и автономный двигатель с системой Р - В. Данные модели можно использовать на полунатурном стенде при испытании систем автоматического управления. Приведены алгоритмы решений каждого метода. Получены переходные процессы по двум методам и сравнены с результатами моделирования по нелинейной математической модели. В качестве возмущающих факторов выбраны следующие параметры: по газогенератору - расход топлива, а по винту - угол установки лопастей.

Исследовано влияние формы диска, а также режимы работы газотурбинного двигателя на динамические характеристики радиальных перемещений контрольных точек на поверхности диска. Переходные характеристики получаем вследствие ступенчатого изменения температур, а также коэффициентов теплопроводности и теплообмена с холодного состояния до определенного режима с использованием метода конечных элементов. Эти динамические характеристики радиальных перемещений необходимы для создания быстросчетных моделей двигателя с учетом изменения радиального зазора между статором и ротором на переходных режимах работы.

Приведен анализ влияния контура управления механизацией служебного компрессора ВСУ на контур управления подачей топлива в камеру сгорания в системе с отбором топлива с выхода качающего узла насоса-дозатора. С помощью разработанной математической модели системы выявлено, что при быстрой остановке выходных звеньев агрегатов механизации компрессора возникает кратковременное увеличение расхода топлива в камеру сгорания, которое приводит к снижению запасов ГДУ компрессора газогенератора. По результатам математического моделирования даны рекомендации для формирования контура управления агрегатами механизации компрессора. Необходимые запасы ГДУ компрессора обеспечиваются выбором соответствующего ускорения при замедлении агрегата. Результаты исследования использованы при разработке САУ двигателя АИ-450-МС.

Для уменьшения экономических и временных затрат при синтезе систем автоматического управления двигателя большая часть испытаний заменяется математическим моделированием. Методики для создания математических моделей рабочих режимов хорошо известны. Создание математических моделей этапа запуска усложняется в связи с рядом процессов, происходящих на этом этапе, таких как работа стартера и камеры сгорания. Это приводит к невозможности прямого использования методик, разработанных для формирования математических моделей рабочих режимов и к необходимости разработки новой методики для создания математических моделей запуска. Предложенный подход позволяет на достаточном уровне описать процессы, происходящие при запуске двигателя, для решения задачи синтеза законов управления двигателем.

Важным параметром, влияющим на кпд турбины, является радиальный зазор между ротором и статором. Развитие систем активного управления зазором обусловливает необходимость разработки и использования математических моделей, представляющих динамику изменения зазора в различных условиях работы двигателя. Значение радиального зазора определяется радиальными размерами деталей, участвующих в его формировании: диска, лопатки и корпуса. Рассмотрено моделирование радиального размера диска. Для этого необходимо учитывать не только нагрев, но и действие силовых факторов нагружения. Использование упрощенных моделей соответствующих деформаций не дает приемлемой точности, так как упрощенная модель не учитывает изменение механических свойств (в частности, модуля упругости материала) от температуры. Предложена методика расчета радиального удлинения диска от действия силовых факторов с динамической коррекцией значения модуля упругости по температуре. Сравнительные результаты моделирования удлинения с использованием МКЭ и упрощенной модели с коррекцией модуля упругости показали, что предложенная модель обеспечивает необходимую точность.

Індекс рубрикатора НБУВ: Р696.504.3-52

Рубрики:

Сечокам'яна хвороба (нефролітіаз)

Шифр НБУВ: Ж15869 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрена задача рационального представления пневматических емкостей, из которых состоит проточная часть двигателя, упрощенными математическими моделями, которые могут быть интегрированы в состав математических моделей двигателя и силовой установки. Скорректированы полученные ранее модели, соответствующие учету различных динамических факторов, характеризующих сохранение массы, энергии и импульса. Выполнено исследование этих моделей путем сравнения переходных характеристик, соответствующих изменению давления и температуры на входе в емкость, а также давления на выходе. Приведены рекомендации по учету динамики емкостей и методике их математического описания при моделировании ГТД.

При анализе динамики проточных частей двигателей, пневмогидравлических агрегатов, трубопроводных систем и другого оборудования возникает необходимость оценки динамических свойств указанных систем и их элементов, которые обусловлены аккумуляцией массы и энергии на переходных режимах работы. Рассмотрены различные варианты упрощенного представления пневматических емкостей и на основании линеаризации соответствующих дифференциальных уравнений выполнен анализ основных динамических свойств и параметров: колебательности, продолжительности переходных процессов, собственных частот. Определено влияние геометрических параметров емкости и свойств газа на эти свойства и параметры.

Многорежимная динамическая модель ГТД формируется путем аппроксимации зависимости параметров линейной динамической модели (ЛДМ) в пространстве состояний от режима и полетных условий. Параметры ЛДМ обычно определяют на основании базовой поузловой термогазодинамической модели рабочего процесса двигателя с помощью известной процедуры численного дифференцирования. Вследствие используемого представления характеристик узлов указанные зависимости имеют значительный разброс, что не соответствует физическим представлениям о характере их изменения. Предложен метод преодоления этого недостатка, основанный на преобразовании модели в пространстве состояний в передаточные функции, сглаживании зависимости коэффициентов передаточных функций от режима работы двигателя, и обратном преобразовании в пространство состояний. Влияние полетных условий учитывается с применением теории подобия.

Разработка и успешное применение автоматизированных систем диагностики ГТД во многом определяется наличием в их составе математических моделей двигателя и его отдельных узлов. Возможность использования характеристик многоступенчатого осевого компрессора с учетом эрозионного износа его элементов в процессе эксплуатации существенно повышает возможности таких систем, так как эрозионный износ проточной части, лопаточных венцов рабочих колес и направляющих аппаратов многоступенчатого компрессора является частой причиной досрочного съема газотурбинного двигателя с летательного аппарата. Представлен подход к оценке влияния эрозионного износа на характеристики многоступенчатого осевого компрессора, основанный на методе расчета его суммарных характеристик по среднемассовым параметрам с повенцовым описанием лопаточных венцов, позволяющий учесть влияние их износа в процессе эксплуатации. Представлены результаты параметрических исследований по определению влияния изменения различных геометрических параметров лопаток на суммарную характеристику компрессора.

Математические модели являются важным инструментом проектирования двигателей и их систем автоматического управления (САУ). Основными областями использования моделей являются имитационное моделирование объекта управления при анализе, синтезе и полунатурном моделировании, а также создание основанных на моделях алгоритмов управления двигателями. При этом используется комплекс математических моделей, которые получаются из исходной (базовой) поузловой термогазодинамической модели рабочего процесса, которая обычно формируется и сопровождается разработчиком двигателя. Однако она не удовлетворяет требованию обеспечения реального масштаба времени вычислений при полунатурном моделировании, когда модель воспроизводит динамические свойства объекта при работе с реальным электронным блоком. Лишенная перечисленных недостатков динамическая модель двигателя формируется как комбинация упрощенных статической и динамической моделей. При этом динамическая модель имеет линейную структуру и описывает динамические связи в окрестности статической характеристики двигателя, представленной статической моделью. Эта динамическая модель может быть получена путем линеаризации базовой термогазодинамической модели. Базовая модель составлена на основе характеристик узлов, построенных по результатам экспериментов с использованием кусочно-линейной интерполяции. Из-за кусочно-линейной интерполяции характеристик параметры двигателя терпят изломы, что является причиной погрешностей расчетов, выполненных с использованием данной модели, и не соответствует реальным процессам, происходящим в двигателе. Радикальным способом устранения этой проблемы является усовершенствование нелинейной модели путем сглаживания характеристик узлов. Однако это приведет к рассогласованию между моделью, которую использует разработчик САУ, и базовой моделью, которую использует разработчик двигателя. В данной работе рассмотрена методика аппроксимации коэффициентов динамической модели, полученных с помощью поэлементной термогазодинамической математической модели, использующей кусочно-линейную интерполяцию характеристик узлов. Исследование направлено на усовершенствование применяемых линейных динамических моделей в пространстве состояний и автоматизацию их формирования для повышения качества и ускорения процесса синтеза систем автоматического управления.