Влияние целевого назначения самолёта на оптимальные параметры рабочего процесса и схемы силовой установки

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

2020. Т. 27. № 2. С. 112-122.

DOI: 10.34759/vst-2020-2-112-122

Авторы

Ткаченко А. Ю. *, Кузьмичёв В. С. **, Филинов Е. П. ***, Авдеев С. В. ****

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: tau@ssau.ru
**e-mail: kuzm@ssau.ru
***e-mail: filinov.evg@gmail.com
****e-mail: avdeevsergeyvik@gmail.com

Аннотация

Представлены результаты численного исследования влияния целевого назначения различных самолетов на оптимальные параметры рабочего процесса и конструктивные схемы малоразмерного турбореактивного двухкотурного двигателя (МТРДД). Рассмотрены следующие типы летательных аппаратов: лёгкий, административный и региональный самолёты. Оптимизация параметров и выбор наиболее рациональных схем МТРДД проводились при рассмотрении двигателя в системе летательного аппарата (ЛА), с учётом согласования характеристик планера и силовой установки при моделировании полёта самолета по заданной траектории. Оптимизация проводилась по совокупности критериев оценки двигателя в системе самолёта с учётом важнейших функциональных ограничений, влияющих на выбор схемы двигателя и его параметров. В качестве критериев эффективности газотурбинного двигателя (ГТД) использовались суммарная масса силовой установки и топлива, потребного на полет, и удельные затраты топлива ЛА на тонна-километр. Получены и описаны закономерности влияния размерности двигателя, назначения летательного аппарата, дальности полёта на оптимальные параметры рабочего процесса и рациональные схемы турбокомпрессора МТРДД.

Ключевые слова:

оптимизация параметров рабочего процесса, малоразмерный турбореактивный двигатель, влияние назначения самолета

Библиографический список

  1. Григорьев В.А., Кузьмичев В.С. и др. Выбор параметров и термогазодинамические расчёты авиационных газотурбинных двигателей: Учебное пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. – 202 с.

  2. Кулагин В.В. (ред.) Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учеб. для студентов вузов. В 3 кн. Кн. 3. Основные проблемы. Начальный уровень проектирования, газодинамическая доводка, специальные характеристики и конверсия авиационных ГТД. – М.: Машиностроение, 2005. – 464 с.

  3. Visser W.P.J. Generic Analysis Methods for Gas Turbine Engine Performance: The development of the gas turbine simulation program GSP. – Doctoral thesis. Technische Universiteit Delft, Faculty Aerospace Engineering Department. 2015-01-06, 289 p. DOI: 10.4233/uuid:f95da308-e7ef-47de-abf2-aedbfa30cf63

  4. Epstein A.H. Millimeter-scale, MEMS gas turbine engines // ASME Turbo Expo “Power for Land, Sea, and Air” (16-19 June 2003, Atlanta, Georgia, USA). 2003. Vol. 4, pp. 669-696. GT-2003-38866. DOI: 10.1115/GT2003-38866

  5. Carlos S., Madhavan K., Gupta G., Keese D., Maheshwaraa U., Seepersad C. Development and application of a flexibility-based method for multi-scale design // 11th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference (6-8 September 2006, Portsmouth, Virginia). AIAA 2006-7063. Vol. 3, pp. 1855-1870. DOI: 10.2514/6.2006-7063

  6. Зиненков Ю.В., Луковников А.В. Выбор оптимальной схемы и параметров ГТД для силовой установки беспилотного летательного аппарата // Актуальные проблемы российской космонавтики: Сборник тезисов докладов XL Академических чтений по космонавтике. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. С. 332–333.

  7. Кузьмичев В.С., Ткаченко А.Ю., Филинов Е.П. Влияние размерности турбореактивных двигателей на выбор оптимальных параметров рабочего процесса // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 40-45.

  8. Маслов В.Г., Бочкарев С.К., Кузьмичёв В.С. Влияние целевого назначения летательных аппаратов на оптимальные параметры силовых установок с ГТД // Известия высших учебных заведений. 1976. № 4. С. 68-74.

  9. А.Ю., Филинов Е.П., Остапюк Я.А. Оптимизация параметров газотурбинного двигателя на этапе концептуального проектирования // Вестник УГАТУ. 2018. Т. 22. № 2(80). С. 64–72.

  10. Киричков М.А., Еланский А.В., Кравченко И.Ф. Создание семейства малоразмерных газотурбинных двигателей на базе единого газогенератора // Авиационно-космическая техника и технология. 2013. № 10(107). С. 37-41.

  11. Кузьмичев В.С., Ткаченко А.Ю., Рыбаков В.Н., Крупенич И.Н., Кулагин В.В. Методы и средства концептуального проектирования авиационных ГТД в CAE-системе «АСТРА» // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2012. № 5(36). С. 160-164.

  12. Ткаченко А.Ю., Рыбаков В.Н. Моделирование неустановившихся режимов работы газотурбинного двигателя в CAE-системе «АСТРА» // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Сборник докладов Международной научно-технической конференции (25-27 июня 2014, Самара). – Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 2014. Ч. 1. С. 240.

  13. Кулагин В.В., Кузьмичев В.С. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. – 4-е изд., испр. В 2 кн. Кн. 1. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. – М.: Инновационное машиностроение, 2017. – 332 с.

  14. Иванов В.В., Осипов И.Л. Метод выбора оптимального технического решения при проектировании ГТУ // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2007. № 1. С. 61-64.

  15. Брусов В.С., Баранов С.К. Оптимальное проектирование летательных аппаратов. Многоцелевой подход. – М.: Машиностроение, 1989. – 232 с.

  16. Румянцев С.В. Современный подход к автоматизированному проектированию двигателя в системе ЛА // Автоматизированное проектирование двигателей летательных аппаратов: Тематический сборник научных трудов института. – М.: Изд-во МАИ, 1979. С. 4-10.

  17. Стечкин Б.С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей / Под ред. Ю.С. Осипова. – М.: Физматлит, 2001. – 428 с.

  18. Югов О.К., Селиванов О.Д. Основы интеграции самолета и двигателя. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

  19. Пархомов А.Л. Оптимизация параметров ВРД по экономичности // Труды ЦИАМ. № 446. – М.: ЦИАМ, 1968. – 32 с.

  20. Гуревич О.С., Гольдберг Ф.Д., Селиванов О.Д. Интегрированное управление силовой установкой многорежимного самолета. – М.: Машиностроение, 1993. – 304 с.

  21. Маленков А.А. Выбор проектных решений при проектировании системы беспилотных летательных аппаратов в условиях многоцелевой неопределенности // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 7-15.

  22. Зиненков Ю.В., Луковников А.В., Черкасов А.Н. Оценка эффективности силовой установки высотного беспилотного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 3. С. 91-102.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020