Об учете коэффициента полезного действия турбины при определении параметров авиационного газотурбинного двигателя

Авиационная и ракетно-космическая техника


DOI: 10.34759/vst-2022-2-77-87

Авторы

Эзрохи Ю. А.*, Гусманова А. А.**

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

*e-mail: yaezrokhi@ciam.ru
**e-mail: 30105@ciam.ru

Аннотация

Представлены используемые в практике газотурбостроения варианты определения коэффициента полезного действия (КПД) турбины, различающиеся разными способами учета расхода и энергии охлаждающего воздуха, выпускаемого в ее проточную часть. Проведен анализ влияния параметров двигателя на разницу между значением КПД ступени турбины, определенным по параметрам рабочего тела в критическом сечении соплового аппарата турбины, и значением КПД, определенным по параметрам рабочего тела в зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом. Показано, что некорректный учет КПД при расчете авиационного газотурбинного двигателя может привести к значительным погрешностям в определении его параметров и характеристик.

Ключевые слова:

авиационный газотурбинный двигатель, параметры и характеристики, коэффициент полезного действия газовой турбины, охлаждение турбины, сопловой аппарат, рабочее колесо

Библиографический список

  1. Эзрохи Ю.А. Моделирование двигателя и его узлов // Машиностроение: Энциклопедия. Т. IV-21. Самолеты и вертолеты. Кн. 3. Авиационные двигатели / Ред.-сост. В.А. Скибин, В.А. Сосунов, Ю.М. Темис; отв. ред. К.С. Колесников. — М.: Машиностроение, 2010. С. 341-353.
  2. Ткаченко А.Ю. Математическая модель рабочего тела для термогазодинамического расчета газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 180-191. DOI: 10.34759/vst-2021-4-180-191
  3. Visser W.P.J. Generic Analysis Methods for Gas Turbine Engine Performance: The development of the gas turbine simulation program GSP. PhD thesis. Technische Universiteit Delft, 2014, 289 p. DOI: 10.4233/uuid:f95da308-e7ef-47de-abf2-aedbfa30cf63
  4. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Оценка влияния неоднородности входного потока воздуха на тягу газотурбинного двухконтурного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 99-108.
  5. Egorov I.N., Kretinin G.V., Leshchenko I.A. Optimal design and control of gas-turbine engine components: a multicriteria approach // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 1997. Vol. 69. No. 6, pp. 518-526. DOI: 10.1108/00022669710185977
  6. Агавердыев С.В., Зиненков Ю.В., Луковников А.В. Выбор оптимальных параметров силовой установки ударного беспилотного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 105-116. DOI: 10.34759/vst-2020-4-105-116
  7. Филинов Е.П., Безбородова К.В. Анализ конструкции трехконтурных газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 3. С. 159-170. DOI: 10.34759/vst-2021-3-159-170
  8. Луковников А.В. Концептуальное проектирование силовых установок летательных аппаратов в многодисциплинарной постановке // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 3. С. 34-43.
  9. Гольберг Ф.Д., Гуревич О.С., Петухов А.А. Математическая модель двигателя в САУ ГТД для повышения надежности и качества управления // Труды МАИ. 2012. № 58. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=33278
  10. Цховребов М.М., Эзрохи Ю.А., Дрыгин А.С. Применение идентифицированной математической модели газотурбинного двигателя для анализа результатов испытаний // Авиационные двигатели и силовые установки: Сборник статей. — М.: Торус Пресс, 2010. С. 153–159.
  11. Ахмед Х.С.А., Осипов Б.М. Многорежимная идентификация получения адекватной модели газотурбинного двигателя для диагностики по термогазодинамическим параметрам // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 133-143. DOI: 10.34759/vst-2020-1-133-143
  12. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Ординарные математические модели в задачах расчета параметров авиационных ГТД // Аэрокосмический научный журнал. 2017. №. 1. С. 1-14. DOI: 10.24108/rdopt.0117.0000059
  13. Литвинов Ю.А., Боровик В.О. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей. — М.: Машиностроение, 1979. — 288 с.
  14. Венедиктов В.Д. Газодинамика охлаждаемых турбин. — М.: Машиностроение, 1990. — 240 с.
  15. ГОСТ. 23851-79. Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1980. — 99 с.
  16. Young J.B., Horlock J.H. Defining the efficiency of a cooled turbine // Journal of Turbomachinery. 2006. Vol. 128. No. 4, pp. 658-667. DOI: 10.1115/1.2218890
  17. Солохин Э.Л. Испытания воздушно-реактивных двигателей: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1992. — 303 с.
  18. Ржавин Ю.А., Емин O.H., Карасев B.H. Лопаточные машины двигателей летательных машин. Теория и расчет: Учебное пособие. — М.: МАИ-ПРИНТ, 2008. — 700 с.
  19. Kurzke J. About Simplifications in Gas Turbine Performance Calculation // ASME Turbo Expo 2007: Power for Land, Sea and Air (14-17 May 2007; Montreal, Canada). GT2007-27620, pp. 493-501. DOI: 10.1115/GT2007-27620
  20. Дорофеев В.М., Маслов В.Г., Первышин Н.В. и др. Термогазодинамический расчет газотурбинных силовых установок. — М.: Машиностроение, 1973. — 144 с.
  21. Шляхтенко С.М. (ред.). Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1987. — 568 с.
  22. РТМ 1677-83. Двигатели авиационные газотурбинные. Метод и подпрограммы расчета термодинамических параметров воздуха и продуктов сгорания углеводородных топлив. — М.: ЦИАМ, 1983. — 92 с.
  23. Филинов Е.П., Кузьмичев В.С., Ткаченко А.Ю. Остапюк Я.А. Определение потребного расхода воздуха на охлаждение турбин на этапе концептуального проектирования газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 61-73. DOI: 10.34759/vst-2021-1-61-73
  24. Jiang C., Chen H.-P. Study on approximate calculation of cooling air allocation for gas turbine // Asia-pacific Power and Energy Engineering Conference (27-31 March 2009; Wuhan, China). DOI: 10.1109/APPEEC.2009.4918801
  25. Horlock J.H., Watson D.T., Jones T.V. Limitations on gas turbine performance imposed by large turbine cooling flows // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2001. Vol. 123. No. 3, pp. 487-494. DOI: 10.1115/1.1373398
  26. Holland M.J., Thake T.F. Rotor blade cooling in high pressure turbines // Journal of Aircraft. 1980. Vol. 17. No. 6, pp. 412-418. DOI: 10.2514/3.44668
  27. Torbidoni L., Horlock J.H. A new method to calculate the coolant requirements of a high-temperature gas turbine blade // Journal of Turbomachinery. 2005. Vol. 127. No. 1, pp. 191-199. DOI: 10.1115/1.1811100

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024