Математическое моделирование рабочего процесса авиационного газотурбореактивного двигателя в условиях обледенения элементов его проточной части

DOI: 10.34759/vst-2019-4-123-133

Авторы

Эзрохи Ю. А.^*, Каджардузов П. А.^**

Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия

*e-mail: yaezrokhi@ciam.ru
**e-mail: pavelk@ciam.ru

Аннотация

Представлены общие подходы к математическому моделированию рабочего процесса в авиационном газо­турбинном двигателе (ГТД), работающем в условиях обледенения элементов его проточной части. Рассмотрена поузловая математическая модель двигателя, в которой параметры, определяющие режим работы каждого узла, представляют собой совокупность независимых переменных. Значения этих переменных вычисляются в резуль­тате решения системы нелинейных уравнений, определяющих условия совместной работы узлов в системе дви­гателя и законы его регулирования. На примере анализа результатов испытаний ТРДД компании Honeywell ALF502R, проведенных в условиях обледенения ледяными кристаллами в Лаборатории реактивных двигателей Исследовательского центра NASA, продемонстрированы возможности разработанной математической модели. Показано хорошее совпадение расчетных и экспериментальных результатов, что свидетельствует о принципиально обоснованных подходах к моделированию рабочего процесса в авиационном газотурбинном двигателя в услови­ях обледенения.

Ключевые слова

математическое моделирование, газотурбинный двигатель, обледенение, характеристика двигателя

Библиографический список

1. Трунов О.К. Обледенение самолетов и средства борьбы с ним. – М.: Машиностроение, 1965. – 247 с.

2. Мещерякова Т.П. Проектирование систем защиты самолетов и вертолетов. – М.: Машиностроение, 1977. – 239 с.

3. Шакина Н.П., Горлач И.А., Скриптунова Е.Н., Ко­масько Н.И. Обледенение двигателей самолета в кристаллических облаках: анализ случая // Метео­рология и гидрология. 2014. № 2. С. 85-91.

4. Демидов А.И., Шишелова Т.И. Проблема обледене­ния летательных аппаратов и применяемые мето­ды борьбы с ней // Международный журнал экс­периментального образования. 2014. № 8-2. С. 88­–89. URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=5897

5. Шевяков В.И. К вопросу обеспечения безопаснос­ти полетов в условиях обледенения // Научный ве­стник МГТУ ГА. 2011. № 172. С. 148-152.

6. Антонов А.Н., Аксенов Н.К., Горячев А.В., Чиванов С.В. Основы расчета, конструирования и испыта­ний противообледенительных систем авиационных газотурбинных двигателей. – М.: ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2001. – 267 с.

7. Иванова А.Р. Обледенение двигателей самолетов в ледяных кристаллах: пути решения проблемы // Гидрометеорологические исследования и прогно­зы. 2018. № 2(368). С. 95–109.

8. Каджардузов П.А., Эзрохи Ю.А. Влияние обледене­ния на характеристики двухконтурных ГТД в усло­виях ледяных кристаллов // Авиационные двигате­ли. 2019. № 1(2). С. 75-81.

9. Jorgenson P.C., Veres J.P., Jones S.M. Modeling the Deterioration of Engine and Low Pressure Compressor Performance During a Rollback Event due to Ice Accretion // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. AIAA-2014-3842. DOI: 10.2514/6.2014-3842

10. Goodwin R.V., Fuleki D.M. Turbofan Ice Crystal Rollback Investigation and Preparations Leading to the Second, Heavily Instrumented, Ice Crystal Engine Test at NASA PSL-3 test Facility // 8th AIAA Atmospheric and Space Environments Conference. AIAA-2016- 3892. DOI: 10.2514/6.2016-3892

11. Veres J.P., Jorgenson P.C.E., Jones S.M., Nili S. Modeling of a Turbofan Engine with Ice Crystal Ingestion in the NASA Propulsion System Laboratory // ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. GT2017-63202. 8 p. DOI: 10.1115/GT2017-63202

12. Кашеваров A.B., Стасенко А.Л. Моделирование на­растания льда на поверхности крылового профиля в потоке воздуха, содержащем частицы льда // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т. 59. № 4(350). С. 80-88. DOI: 10.15372/PMTF20180410

13. Приходько А.А., Алексеенко С.В. Обледенение аэро­динамических поверхностей: моделирование воз­душно-капельного потока // Авиационно-косми­ческая техника и технология. 2013. № 4(101). C. 59– 67.

14. Norde E, van der Weide E.T.A., Hoeijmakers H.W.M. Eulerian method for ice crystal icing // AIAA Journal. 2018. Vol. 56. No. 1, pp. 222-234. DOI: 10.2514/1.J056184

15. Беркович А.Л. Исследование движения жидкой фазы в проточной части осевого компрессора // Из­вестия высших учебных заведений. Энергетика. 1987. № 9. С. 23-32.

16. Эзрохи Ю.А. Моделирование двигателя и его узлов // Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV-21: Са­молёты и вертолёты. Кн.3: Авиационные двигате­ли. – М.: Машиностроение, 2010. С. 341-353.

17. Шляхтенко С.М., Сосунов В.А. (ред.) Теория двух­контурных турбореактивных двигателей. – М.: Машиностроение, 1979. – 431 с.

18. Гуревич О.С., Гольберг Ф.Д., Петухов А.А., Зуев С.А. Применение программного обеспечения «Вирту­альный двигатель» в системах охлаждения узлов газотурбинного двигателя // Вестник Московско­го авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 83–­94.

19. Эзрохи Ю.А. Моделирование и исследование вли­яния впрыска испаряющейся жидкости в проточ­ную часть ГТД на его характеристики // Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Авиационное двигателестроение: научно-технический сборник. 1991. № 3. С.21-36.

20. Эзрохи Ю.А. Математическое моделирование авиа­ционных ГТД с повенцовым описанием лопаточ­ных машин в системе двигателя // Вопросы авиа­ционной науки и техники. Сер. Авиационное дви­гателестроение: научно-технический сборник. 1995. № 1. С. 28-51.

21. Veres J.P., Jorgenson P.C.E., Jones S.M. Modeling of Highly Instrumented Ho^^ell Turbofan Engine Tested with Ice Crystal Ingestion in the NASA Propulsion System Laboratory // 8th AIAA Atmospheric and Space Environments Conference. AIAA-2016-3895. DOI: 10.2514/6.2016-3895

Скачать статью