Метод расчета пусковых и авторотационных режимов газотурбинных двигателей с помощью поэлементных нелинейных математических моделей

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 1. С. 142-155.

DOI: 10.34759/vst-2023-1-142-155

Авторы

Лещенко И. А.1*, Вовк М. Ю.2**, Буров М. Н.1***

1. Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия
2. Опытно-конструкторское бюро им. А. Люльки, филиал ОДК-Уфимского моторостроительного производственного объединения, ОКБ им. А. Люльки, ул. Касаткина, 13, Москва, 129301, Россия

*e-mail: igor.leschenko@yandex.ru
**e-mail: mihail.vovk@okb.umpo.ru
***e-mail: maxim.burov@ues-saturn.ru

Аннотация

Продемонстрирован метод расчета пусковых и авторотационных режимов авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) с помощью термодинамических математических моделей. Метод основан на использовании характеристик компрессоров и турбин в преобразованной форме. Описан способ подготовки характеристик компрессоров и турбин для их использования в термодинамических расчетах. Показана работоспособность метода на примере двухвального турбореактивного двигателя при расчете статических режимов авторотации и прокрутки вала стартером, а также динамики запуска двигателя.

Ключевые слова:

пусковые режимы газотурбинного двигателя, авторотация, характеристика компрессора, совместная работа узлов двигателя

Библиографический список

  1. Дайнеко В.И. Авторотация компрессорных ступеней ГТД // Вестник двигателестроения. 2006. № 3. С. 17–20.
  2. Зубанов В.М. Метод и средства доводки системы запуска авиационного газотурбинного двигателя на базе воздушного турбостартера: Дисс. ... канд. техн. наук. — Самара, 2021. — 133 с.
  3. Марчуков Е.Ю., Лещенко И.А., Инюкин А.А., Крылов Н.Д., Вовк М.Ю. Система моделирования динамического поведения силовой установки для комплексного тренажера самолета и отработки программных компонентов САУ // ICAM’2020. Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям (18–21 мая 2021, Москва): Сборник тезисов. М., 2020. Т. 1. С. 38–42. URL: https://ciam.ru/Tom_1_005.pdf
  4. Барсуков С.И., Кузнецов В.И. Авторотация газотурбинных двигателей. — Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1983. — 91 с.
  5. Бакулев В.И., Голубев В.А., Крылов Б.А. Теория, расчет и проектирование авиаци-онных двигателей и энергетических установок. — М.: МАИ-САТУРН, 2003. — 688 с.
  6. Кузнецов В.И. Замкнутая математическая модель рабочего процесса ГТД // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Труды МНТК. — Самара: СГАУ, 2003. Ч. II. С. 116–122.
  7. Алабин М.А., Кац Б.М., Литвинов Ю.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей. — М.: Машиностроение, 1968. — 228 с.
  8. Кузнецов В.И. Источники энергии на привод компрессора ГТД на режиме авторотации // Омский научный вестник. 2002. № 20. С.123—124.
  9. Эзрохи Ю.А., Гусманова А.А. Об учете коэффициента полезного действия турбины при опре-делении параметров авиационного газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного институ-та. 2022. Т. 29. № 2. С. 77–87. DOI: 10.34759/vst-2022-2-77-87
  10. Zachos P.K. Gas Turbine Sub-idle Performance Modelling: Altitude Relight and Windmilling. Ph. D. Thesis. UK, Cranfield University School of Engineering, 2010. URI: http://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/8290
  11. Zachos P.K., Aslanidou I., Pachidis V., Singh R. A Sub-idle Compressor Characteristic Generation Method With Enhanced Physical Background // Journal of Engineering for Gas Tur-bines and Power. 2011. Vol. 133. No. 8: 081702. DOI:10.1115/1.4002820
  12. Jia L., Chen Y. Validation of a Physically Enhanced Sub Idle Compressor Map Extrap-olation Method // 16th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery (10–15 April 2016; Honolulu, US).
  13. Righi M., Ferrer-Vidal L.E., Allegretti A., Pachidis V. Low-order models for the calculation of compressor subidle characteristics // 24th Conference of the International Society of Air Breathing Engines (22–27 September 2019; Canberra, Australia). Paper No. 24197.
  14. Ferrer-Vidal L.E., Pachidis V., Tunstall R.J. An enhanced compressor sub-idle map generation method // Global Power and Propulsion Society Forum (10–12 January 2018; Zürich, Switzer-land).
  15. Лещенко И.А., Вовк М.Ю., Буров М.Н. Метод расчета пусковых и авторотационных режимов в поэлементных нелинейных квазиодномерных математических моделях газо-турбинных двигателей // Полет: Общероссийский научно-технический журнал. 2022. № 7. С. 36–44.
  16. Федоров Р.М. Приближенный расчет характеристик нерегулируемых осевых компрессоров в широком диапазоне приведенных частот вращения и чисел Рейнольдса // Авиационная промышленность. 1995. № 3–4. С. 32–38.
  17. Федоров Р.М. Характеристики осевых компрессоров: Монография. — Воронеж: Научная книга, 2015. — 220 с.
  18. Батурин О.В. Расчетное определение характеристик ступени компрессора с помощью методов вычис-лительной газовой динамики: Учеб. пособие. — Самара: Изд-во СГАУ, 2013. — 64 с.
  19. Программный комплекс ThermoGTE, www.thermogte.ru
  20. Мамаев Б.И., Рябов Е.К. Программный комплекс для предварительного проектирования и оптимизации многоступенчатой турбины // 50 научно-техническая сессия комиссии РАН по проблемам газовых турбин (20–21 сентября 2022; Невский завод, Санкт-Петербург): Сборник докладов. СПб., 2003. С. 13–14. URL: https://www.gehia.ru/fileadmin/f/nzl/ranconference/Sbornik_dokladov_69NTS_2022g.pdf

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024