Влияние размерности турбореактивных двигателей на выбор оптимальных параметров рабочего процесса

Авторы

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

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

*e-mail: kuzm@ssau.ru
**e-mail: tau@ssau.ru
***e-mail: filinov@ssau.ru

Аннотация

Представлены результаты исследования влияния размерности турбореактивных двигателей (ТРД) на оптимальные значения параметров его рабочего процесса (суммарной степени повышения давления и температуры газа перед турбиной) с учетом функциональных газодинамических и прочностных ограничений на параметры элементов газогенератора. Оптимизация параметров проведена в многокритериальной постановке с учетом функциональных ограничений. В качестве критериев выбраны суммарная масса силовой установки и топлива, потребного для полета летательного аппарата (ЛА) на заданную дальность, и удельный расход топлива на крейсерском режиме. Определены области оптимальных параметров рабочего процесса ТРД в диапазоне тяг от 0,1 до 100 кН. Показано, что при уменьшении размеров двигателя оптимальные значения параметров рабочего процесса уменьшаются, а области оптимальных параметров сужаются. Определены рациональные, по совокупности критериев, параметры рабочего процесса и конструктивные схемы турбокомпрессора ТРД в зависимости от тяги двигателя. Определена граница учёта малоразмерности.

Ключевые слова

проектирование, математическая модель, авиационный двигатель, конструктивная схема, оптимизация

Библиографический список

1. Sehra A.K., Whitlow W.Jr. Propulsion and power for 21st century aviation // Progress in Aerospace Sciences. 2004. Vol. 40. No. 4-5, pp. 199-235.

2. Samson E.T. Gas Turbine Plant Modeling for Dynamic Simulation: Master of Science Thesis. KTH School of Industrial Engineering and Management. Department of Energy Technology. Division of Heat and Power. Stockholm. 2011. – 68 p.

3. Григорьев В.А., Загребельный А.О., Кузнецов С.П. К вопросу оценки массы силовой установки в задаче оптимизации параметров рабочего процесса авиационного турбовинтового двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 3. С. 103-106.

4. Ланский А.М., Лукачев С.В., Коломзаров О.В. Тенденции изменения геометрических размеров и интегральных параметров камер сгорания малоразмерных газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 3. С. 47-57.

5. Григорьев В.А., Зрелов В.А., Игнаткин Ю.М., Кузьмичев В.С., Пономарев Б.А., Шахматов Е.В. Вертолетные газотурбинные двигатели. – М.: Машиностроение, 2007. – 491 с.

6. Григорьев В.А., Ждановский А.В., Кузьмичев В.С., Осипов И.В., Пономарев Б.А. Выбор параметров и термогазодинамические расчеты авиационных газотурбинных двигателей: Учеб. пособие. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2009. – 202 с.

7. Epstein A.H. Millimeter-scale, Micro-ElectroMechanical Systems Gas Turbine Engines // Proceedings of ASME Turbo Expo – 2003. 2003. Vol. 4, pp. 669-696.

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

Скачать статью