Концептуальное проектирование стартера генератора на базе виртуальной среды АСТРА-9

Авторы

Ткаченко А. Ю.^*, Пелевин В. С.^**, Алексенцев А. А.^***, Филинов Е. П.^****

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

*e-mail: tau@ssau.ru
**e-mail: Pelevin_01@list.ru
***e-mail: artem2000samara@gmail.com
****e-mail: filinov@ssau.ru

Аннотация

Проведение испытаний газотурбинных установок является неотъемлемой частью производства и доводки современных авиационных двигателей, а также процесса подготовки высококвалифицированных кадров. В работе идет речь о модернизации виртуальной лаборатории по испытаниям на базе САЕ-системы АСТРА и подборе оптимальной пусковой мощности стартера для малоразмерного газотурбинного двигателя, с учетом предъявляемых требований. Использование современных компьютерных технологий открыло возможности к проведению испытаний на неустановившихся режимах, моделированию поведения двигателя в экстремальных и нестандартных условиях. Модернизированная версия программы позволит снизить временные и финансовые затраты на подготовку и проведение натурных испытаний двигателей, а также проводить исследования двигателя на переходных режимах для подбора оптимальных значений. Модернизированная версия программного пакета включает в себя характеристики узлов двигателя малой размерности, что позволяет более точно настраивать модели для исследования их рабочего процесса.

Ключевые слова:

моделирование имитационное, модель математическая, двигатель газотурбинный, двигатель прототип, термодинамический расчет, процесс переходный, испытания виртуальные, стартер, пусковая мощность

Библиографический список

1. Черкез А.Я., Онищик И.И., Таран Е.М. Испытания воздушно-реактивных двигателей: Учеб. – М.: Машиностроение, 1992. – 304 с.

2. Федотов М.М., Зиненков Ю.В., Кретинин А.В. и др. Разработка экспериментального стенда для изучения характеристик ступени осевой турбины // Вестник УГАТУ. 2022. Т. 26. № 2(96). С. 93–104. DOI: 10.54708/19926502_2022_2629693

3. Григорьев В.А., Морозов И.И., Анискин В.Т. Стенды, стендовое оборудование, датчики и средства измерений при испытаниях ВРД: Учебное пособие. – Самара: Изд-во СГАУ, 2006. – 63 с.

4. Claus R., Townsend S. A Review of High-Fidelity Gas Turbine Engine Simulations // 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS; 19-24 September 2010; Nice, France).

5. Abourida S. Hardware-In-The-Loop Testing of Aeronautic Systems with State-of-the-Art Real-Time Technologies // 26th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS; 14 - 19 September 2008; Anchorage, Alaska, USA).

6. Bouzid Y. Opal-RT Real-Time Simulators // 6th International Conference on Real-time Simulation Technologies (25-27 June 2013; Paris, France).

7. McKay B. Real-Time Testing with Simulink and xPC Target Turnkey. - The MathWorks, Inc. 2010.

8. Кузьмичев В.С., Кулагин В.В., Крупенич И. Н. и др. Формирование виртуальной модели рабочего процесса газотурбинного двигателя в CAE системе «АСТРА» // Труды МАИ. 2013. № 67. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=41518

9. Ткаченко А.Ю., Крупенич И.Н. Разработка виртуального прототипа ГТД в САЕ-системе АСТРА на этапе концептуального термогазодинамического проектирования // Вестник СГАУ. 2012. Т. 34. № 3–2(34). С. 333–342.

10. Ткаченко А.Ю., Рыбаков В.Н., Крупенич И.Н. и др. Автоматизированная система для виртуальных испытаний газотурбинных двигателей // Вестник СГАУ. 2014. № 5–3(47). С.113–119.

11. Титов А.В., Осипов Б.М. Классификация математических моделей ГТД по уровню сложности // Инновационная наука. 2016. Т. 2. № 11. С. 70–72.

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

13. Агульник А.Б., Гнесин Е.М., Картовицкий Л.Л., Мозжорина Т.Ю. Математическое моделирование газотурбинных двигателей (одномерные модели): Учеб. пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2013. – 104 с.

14. Таран Е.М. Универсальный метод согласования математической модели ГТД с результатами испытаний // Испытания авиационных двигателей: межвузовский научный сборник № 14. – Уфа: Изд-во УАИ, 1986. С. 63–70.

15. Титов А.В., Осипов Б.М. Универсальная математическая модель газотурбинного двигателя // Инновационная наука. 2016. № 11–2. С. 74–75.

16. Денисова Е.В., Черникова М.А. Развитие стендов полунатурного моделирования для исследования систем автоматического управления газотурбинным двигателем // Современные наукоемкие технологии. 2019. Т. 3. № 7. С. 122–131.

17. Kho S., Kong C., Ki J. Virtual turbine engine test bench using MGET test device // International Journal of Turbo and Jet Engines. 2015. Vol. 32. No. 2, pp. 165-173. DOI: 10.1515/tjj-2014-0022

18. Thirunavukarasu E., Fang R., Khan J., Dougal R. Modeling and Simulation of Gas turbine System on a Virtual Test Bed (VTB) // ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition (09–15 November 2012; Houston, Texas, USA). Vol. 1, pp. 337-346. DOI: 10.1115/IMECE2012-87919

19. Луковников А.В. Концептуальное проектирование силовых установок летательных аппаратов в многодисциплинарной постановке // Вестник МАИ. 2008. Т. 15. № 3. С. 34–43.

20. Заквасин А.C. «Превратить их в маленькие крылатые ракеты»: эксперты — о значении малоразмерных газотурбинных двигателей для БПЛА. 2023. URL: https://ru.rt.com/pgyk