Оценка массы авиационных турбореактивных двигателей на предварительном этапе их создания

Авторы

Эзрохи Ю. А.^*, Каленский С. М.^**

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

Проведен обзор различных подходов для оценки массы одноконтурных и двухконтурных турбореактивных двигателей. Показаны недостатки, присущие существующим методикам, основанным на формировании средствами регрессионного анализа (по данным выполненных двигателей) зависимости массы двигателя от его основных параметров. Предложена методика оценки массы, основанная на разбиении двигателя на модули, где масса лопаточных машин определяется исходя из допущений о ее пропорциональности соответствующей удельной работе, а масса канала наружного контура, смесителя и форсажной камеры – приведенному расходу рабочего тела. Применение этой методики позволит повысить точность оценки массы двигателя и более корректно учесть влияние его основных проектных параметров.
Ключевые слова: турбореактивный двигатель, методика определения массы двигателя, удельная работа лопаточных машин, масса узлов двигателя

Ключевые слова:

турбореактивный двигатель, методика определения массы двигателя, удельная работа лопаточных машин, масса узлов двигателя

Список источников

1. ГОСТ 17106-90. Двигатели газотурбинные авиационные. Понятия, состав и контроль массы. М: Изд-во стандартов, 1990. 14 с.
2. Onat E., Klees G.W. A method to estimate weight and dimensions of large and small gas turbine engines. Final Report NASA CR-159481, 1979. 132 p.
3. Цховребов М.М., Коровкин В.Д. Метод определения массы и размеров авиационных ГТД для исследований и проектных разработок двигателей в рамках САПР-Д первого уровня // Труды ЦИАМ. 1984. №1095.С. 24–25.
4. Torenbeek E. Synthesis of Subsonic Airplane Design. Springer Science & Business Media, 1982. 598 p. 
5. Raymer DP. Aircraft Design: A Conceptual Approach. 2nd ed. Washington, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1992, 729 p. 
6. Lolis P. Development of a Preliminary Weight Estimation Method for Advanced Turbofan Engines. PhD thesis. Cranfield University, 2014. 189 p.
7. Guha A., Boylan D., Gallagher P. Determination of Optimum Specific Thrust for Civil Aero Gas Turbine Engines: a Multidisciplinary Design Synthesis and Optimization // Journal of Aerospace Engineering. 2012. Vol. 227. No. 3, pp. 502-527. DOI: 10.1177/0954410011435623
8. Byerley A.R., Rolling A.J., Van Treuren K.W. Estimating Gas Turbine Engine Weight, Costs, and Development Time During the Preliminary Aircraft Engine Design Process // ASME Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition (3–7 June 2013; San Antonio, Texas). GT2013-95778. DOI: 10.1115/GT2013-95778
9. Авдеев С.В. Математическая модель массы турбореактивного двухконтурного двигателя с учетом влияния конструктивной схемы и размерности // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение техника. 2021. Т. 20. № 1. С. 5-13. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-1-5-13
10. Кузьмичев B.C., Филинов Е.П., Остапюк Я.А. Сравнительный анализ точности математических моделей массы турбореактивных двухконтурных двигателей // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=93362
11. Кулагин В.В., Бочкарев С.К., Горюнов И.М. и др. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Книга 3 / Под общ. ред. В.В. Кулагина. М.: Машиностроение, 2005. 464 с.
12. Эзрохи Ю.А., Каленский С.М., Кизеев И.С. Оценка массовых показателей турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой на начальной стадии его проектирования // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 1. С. 26-37.
13. Марчуков Е.Ю., Вовк М.Ю., Кулалаев В.В. Критерий прогноза технического облика авиационных газотурбинных двигателей нового поколения // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2022. №11-12. С. 68-81.
14. Daly M. Jane's Aero Engines 2015-2016: Yearbook. 2nd ed. ‎ Ihs Global Inc; 2015. 415 p. 
15. Цховребов М.М. Модульное моделирование весовых характеристик ТРДДФ // В кн. ЦИАМ 2001–2005. Основные результаты научно-технической деятельности / Под общ. науч. ред. В.А. Скибина, В.И. Солонина, М.Я. Иванова. М.: Изд-во ЦИАМ, 2005. Т. 1. С. 64-68.
16. Соркин Л.И. (ред.). Иностранные авиационные двигатели: Справочник (по данным иностранной печати). XIII издание. М.: Авиамир, 2000. 534 с.
17. Эзрохи Ю.А., Морзеева Т.А. Расчетно-аналитическое исследование возможности создания турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажной камерой на основе базового газогенератора // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 152-163. DOI: 10.34759/vst-2020-1-152-163
18. Скворцов Г.В. (ред.). Иностранные авиационные двигатели (по данным иностранной печати). М.: Изд-во ЦИАМ, 1967. 544 с.
19. Скворцов Г.В. (ред.). Иностранные авиационные двигатели (по данным иностранной печати). М.: Изд-во ЦИАМ, 1971. 698 с.
20. Скворцов Г.В. (ред.). Иностранные авиационные двигатели (по данным иностранной печати). М.: Изд-во ЦИАМ, 1975. 281 с.
21. Шустов И.Г. (ред.). Авиационные двигатели. М.: ИД «Аэросфера», 2007. 344 с. 
22. Котельников В.Р., Хробыстова О.В., Зрелов В.А., и др. Двигатели боевых самолетов России / Под общ. ред. В.В. Горошникова. Рыбинск: Медиарост, 2017. 616 с. 
23. Эзрохи Ю.А. Моделирование двигателя и его узлов // Машиностроение: Энциклопедия. Т. IV-21. Самолеты и вертолеты. Кн. 3. Авиационные двигатели. М.: Машиностроение, 2010. С. 341-353.
24. Гусманова А.А., Эзрохи Ю.А. Анализ возможности создания авиационных двигателей различного назначения на основе базового газогенератора // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 156-166. DOI: 10.34759/vst-2023-1-156-166
25. Луковников А.В. Концептуальное проектирование силовых установок летательных аппаратов в многодисциплинарной постановке // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 3. С. 34-43.