Численное исследование характеристик компрессора и турбины одновального турбореактивного двигателя в области режимов авторотации

Авиационная и ракетно-космическая техника

2024. Т. 31. № 4. С. 140-148.

Авторы

Лещенко И. А.1*, Донских В. В.2**, Рожкова М. В.2***

1. Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: igor.leschenko@yandex.ru
**e-mail: vic@mai.ru
***e-mail: rozhkovamv@mai.ru

Аннотация

В настоящее время ведутся работы, направленные на расширение области применения термодинамических математических моделей (ММ) на пусковые и авторотационные режимы работы двигателя [1–4]. Основной проблемой создания таких моделей является отсутствие расчетных или экспериментальных характеристик узлов двигателя для исследуемой области режимов. В данной статье с использованием численных методов выполнено исследование рабочего процесса компрессора и турбины в области режимов авторотации двигателя, а также рассчитаны характеристики исследуемых турбомашин. Показана возможность использования полученных характеристик для определения линии совместной работы компрессора и турбины с помощью термодинамической ММ.

Ключевые слова:

авторотация газотурбинных двигателей, математическая модель режимов авторотации, осевой компрессор, напорная характеристика компрессора, линия рабочих режимов, частота вращения ротора

Библиографический список

  1.  Лещенко И.А., Вовк М.Ю., Буров М.Н. Метод расчета пусковых и авторотационных режимов в поэлементных нелинейных квазиодномерных математических моделях газотурбинных двигателей // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2022. №7. С. 36–44.
  2.  Лещенко И.А., Вовк М.Ю., Буров М.Н. Метод расчета пусковых и авторотационных режимов газотурбинных двигателей с помощью поэлементных нелинейных математических моделей // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 142–155. DOI: 10.34759/vst-2023-1-142-155
  3.  Кузнецов В.И. Замкнутая математическая модель рабочего процесса ГТД // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Сборник трудов Международной научно-технической конференции (26–27 июня 2003; Самара). Самара: Изд-во СГАУ, 2003. Ч. II. С. 116–122.
  4.  Новосельцев Д.А. Рабочий процесс компрессоров в системе ГТД на режимах авторотации: Дисс. … канд. техн. наук. – Омск, 2002.–182 с.
  5.  Riegle C., Bauer M., Kurzke J. Some aspects of modeling compressor behavior in gas turbine performance calculations // Journal of Turbomachinery. 2001. Vol. 123. No. 2, pp. 372-378. DOI: 10.1115/1.1368123
  6.  Zachos P.K. Gas Turbine Sub-idle Performance Modelling; Altitude Relight and Windmilling. Ph. D. Thesis. - UK: Cranfield University, 2010. – 239 p.
  7.  Righi M., Ferrer-Vidal L.E, Pachidis V. Body-force and mean-line models for the generation of axial compressor sub-idle characteristics // The Aeronautical Journal. 2020. Vol. 124. No. 1281, pp. 1683-1701. DOI: 10.1017/aer.2020.58
  8.  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 Turbine and Power. 2011. Vol. 133. No. 8: 081702. DOI: 10.1115/1.4002820
  9.  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, Switzerland). GPPS-2018-0004.
  10.  Алабин М.А., Кац Б.М., Литвинов Ю.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1968. – 228 с.
  11.  Марчуков Е.В., Лещенко И.А., Вовк М.Ю., Инюкин А.А. Опыт использования программы Uni_MM для выполнения термодинамических расчетов турбореактивных двухконтурных двигателей // Насосы. Турбины. Системы. 2015. № 2(15). С. 45–53.
  12.  Программный комплекс ThermoGTE, www.thermogte.ru
  13.  Барсуков С.И., Кузнецов В.И. Авторотация газотурбинных двигателей. – Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1983. – 91 с.
  14.  Рожкова М.В. Исследование рабочего процесса компрессора низкого давления на режимах авторотации // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. №2. С. 91–98. DOI: 10.34759/vst-2023-2-91-98
  15.  Дайнеко В.И. К вопросу определения потерь давления в компрессоре ГТД на режимах авторотации // Авиационная техника. 1986. № 4. С. 84–86.
  16.  Дайнеко В.И. К вопросу определения мощности турбинной и компрессорной ступеней ГТД на нерасчетных режимах // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2000. № 4. С. 62–67.
  17.  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.
  18.  Федоров Р.М. Характеристики осевых компрессоров: Монография. — Воронеж: Научная книга, 2015. – 220 с.
  19.  Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. – М.: Машиностроение, 1970. – 610 с.
  20.  Батурин О.В., Колмакова Д.А., Матвеев В.Н., Попов Г.М. Расчетное определение характеристик ступени компрессора с помощью методов вычислительной газовой динамики: Учеб. пособие. – Самара: Изд-во СГАУ, 2013. – 64 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025