Влияние неравномерности полного давления на входе в двигатель на его основные параметры при различных законах регулирования

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Ланшин А. И.*, Хорева Е. А.**, Эзрохи Ю. А.***

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

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

Аннотация

Расчетная оценка влияния неравномерности входного потока на тягово-экономические характеристики двигателя проводилась с помощью одномерной математической модели двигателя с применением известного метода параллельных компрессоров на трех характерных для сверхзвуковых пассажирских самолетов режимах полета при различных законах управления двигателем. Влияние неравномерности на входе учитывалось как на расход воздуха вследствие снижения условно осредненного полного давления на входе, так и на удельную тягу из-за снижения общего уровня давления по тракту двигателя и, соответственно, располагаемого перепада давления в реактивном сопле. Установлено, что наименьшее влияние на тягово-экономические характеристики двигателя неоднородный поток воздуха оказывает при поддержании температуры газа за турбиной низкого давления, а наибольшее – при реализации программы управления по частоте вращения вала высокого давления n2 = const. При этом доля дополнительных потерь в элементах сжатия в общем значении уменьшения тяги повышается с увеличением скорости полета и набором высоты и может составить до 20%.

Ключевые слова:

неравномерность полного давления на входе в двигатель, окружная неравномерность, радиальная неравномерность, метод параллельных компрессоров, снижение тяги двигателя, законы регулирования двигателя

Библиографический список

  1. Алендарь А.Д., Грунин А.Н., Силуянова М.В. Анализ концепций базовых обликов перспективных двигателей сверхзвуковых гражданских летательных аппаратов на основе опыта зарубежных разработчиков // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 3. С. 24–36. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-3-24-36

  2. Longley J.P., Greitzer E.M. Inlet Distortion Effects in Aircraft Propulsion System Integration. NASA Technical Reports Server. 1992. Conference Paper 92-AD-20694, 18 р.

  3. Белова В.Г., Виноградов В.А., Комратов Д.В. и др. Проработка облика, интегрированного воздухозаборного устройства сверхзвукового делового/пассажирского самолета с модифицированной схемой сжатия и двухконтурным разделителем потоков на выходе // Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям ICAM 2020 (18–21 мая 2021; Москва): Сб. тезисов. М.: ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2021. С. 107–110.

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

  5. Шульгин А.Ф., Павлов Ю.И., Таран Е.М. Оценка влияния входной радиальной неравномерности потока на параметры двухконтурных двигателей // Авиационная промышленность. 2012. № 2. С. 24–28.

  6. Лобурев А.В., Чугунов В.К. Влияние окружной и радиальной неравномерности поля полного давления перед входом в двухвальный ГТД на его основные параметры // Труды ЦИАМ № 747 «Некоторые вопросы расчета и экспериментального исследования высотно-скоростных характеристик ГТД». М.: ЦИАМ, 1977. С. 256–274.

  7. Краснов С.Е. Устойчивость авиационных ГТД (опыт математического моделирования) // Техника воздушного флота. 2016. № 2–3.

  8. Боровик В.О., Ланда Б.Ш. Методы экспериментальной оценки запасов устойчивой работы компрессора // Труды ЦИАМ № 839 «Некоторые вопросы расчета и экспериментального исследования высотно скоростных характеристик ГТД». М.: ЦИАМ, 1979. С.78-87.

  9. Краснов С.Е., Воробьева Н.Г. Влияние входной неравномерности полного давления на устойчивость и характеристики компрессора низкого давления ТРДД с большой степенью двухконтурности (математическое моделирование и расчетные исследования) // Техника воздушного флота. 2014. № 1. С. 35–46.

  10. Хорева Е.А., Эзрохи Ю.А. Ординарные математические модели в задачах расчета параметров авиационных ГТД // Аэрокосмический научный журнал. 2017. № 3. С. 1–14.

  11. 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.

  12. 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

  13. Pokhrel M., Gladin J., Garcia E., Mavris D. A Methodology for Quantifying Distortion Impacts Using a Modified Parallel Compressor Theory // ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference and Exposition (11–15 June 2018; Oslo, Norway). DOI: 10.1115/GT2018-77089

  14. Mazzawy R.S. Multiple Segment Parallel Compressor Model for Circumferential Flow Distortion // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1977, Vol. 99. No. 2, pp. 288-296. DOI: 10.1115/1.3446288

  15. Алендарь А.Д., Грунин А.Н., Евстигнеев А.А. и др. Исследование влияния входной неравномерности полного давления на характеристики двигателя сверхзвукового пассажирского самолета // СТИН. 2022. № 5. С. 5–9.

  16. Горюнов А.И., Горюнов И.М. Учет влияния неравномерности параметров рабочего тела на характеристики узлов ГТД и ЭУ // Вестник УГАТУ. 2010. № 3. С. 57–61.

  17. Fredrick N., Davis M. Investigation of the effects of inlet swirl on compressor performance and operability using a modified parallel compressor model // Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition (6–10 June 2011; Vancouver, British Columbia, Canada). DOI: 10.1115/GT2011-45553

  18. Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М., Котовский В.Н., Полев А.С. Теория авиационных двигателей: Учебник для вузов ВВС: в 2-х ч. – М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006.

  19. Клинский Б.М. Исследование влияния неоднородности потока на входе на основные параметры авиационного газотурбинного двигателя в имитируемых высотноско ростных условиях // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 117–130. DOI: 10.34759/ vst-2023-1-117-130

  20. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Исследование критериальных параметров влияния входной неоднородности полного давления на тягу турбореактивного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 91–98.
  21. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Оценка влияния неравномер ности полного давления входного потока на тягу авиационного турбореактивного двигателя // Авиационные двигатели и энергетические установки: Сб. научных трудов / Под ред. А.В. Луковникова. М.: Изд-во ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2020. С. 83–88.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2023