Динамика авиационных ГТД/ Добрянский Г.В., Мартьянова Т.С. — М.: Машиностроение, 1989, — 240 с ISBN 5-217-00597-1
В книге обобщены материалы исследований в области создания математических моделей газотурбинных двигателей различных схем. Изложены построения математических моделей различного уровня: поэлементных, упрощенных нелинейных, линейных, регрессионных.
.Рассмотрены динамические характеристики двигателей1: Проанализированы особенности нестационарных процессов (вблизи стационарных режимов работы), запуска, приемистости, работы при включении форсажной камеры, а также в некоторых нештатных ситуациях.
Книга адресована научным работникам, занимающимся созданием систем автоматического управления газотурбинных двигателей.
Библиогр.: .32 назв. Ил. 113. Табл. 10.
ВВЕДЕНИЕ
Возросшие требования к летно-техническим характеристикам самолетов привели к существенному усложнению конструктивных схем силовой установки и значительной интенсификации параметров рабочего процесса в двигателях. Отличительными особенностями перспективных силовых установок как объектов управления являются: большое число регулирующих органов; близость рабочих режимов к прочностным и функциональным ограничениям; широкий диапазон высотно-скоростных условий эксплуатации; большое разнообразие установившихся и переходных режимов.
Для обеспечения высоких тягово-экономических показателей, надежности, ресурса и других эксплуатационных характеристик двигатели оснащаются современными системами управления, которые характеризуются сложностью реализуемых в них законов управления, наличием многих контуров регулирования и ограничения, развитой и сложной логикой блокировок и переключений.
Современный газотурбинный двигатель представляет собой сложную нелинейную динамическую систему с взаимным влиянием газодинамических и теплофизических процессов, протекающих в его узлах. Процессы в двигателе являются нестационарными по времени и условиям эксплуатации, а для отдельных конструктивных схем имеют переменную структуру. Функционирование двигателя происходит при постоянном действии внутренних и внешних возмущений, а для маневренных самолетов — практически на переходных режимах.
Примерный цикл работы ГТД изображен на рис. В.1. Цикл включает следующие основные этапы: малый газ — режим минимальной тяги, характеризуемый началом устойчивой работы камеры сгорания, Рмг эв Э? 3% Рвая; номинальный режим работы — расчетный режим работы с наибольшей экономичностью, Рном SB 0,8РВЗЛ; максимальный или взлетный режим — режим максимальной тяги; форсированный режим - режим с форсированным значением тяга за счет сжигания топлива в форсажной камере сгорания, причем в зависимости от расхода топлива в форсажной камере различают минимальный, частичный или полный форсированные режимы; режим авторотации — работа двигателя за счет энергии набегающего потока (расход топлива в камере сгорания отсутствует).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..............-..........
Глава 1. Моделирование динамических процессов в двигателе в широком диапазоне изменения режимов работы........................8
1.1. Основные схемы двигателей, управляющие воздействия..........8
1.2. Методы описания термогазодинамических процессов в двигателе. ..... 10 -
1.3. Методы согласования режимов работы элементов двигателя...... . . 14
1.4. Процессы в основных элементах ТРД,......................16
1.4.1. Блок расчета входных условий для двигателя..............16
1.4.2. Блок расчета параметров компрессора..................И
1.4.3. Блок расчета параметров пневматических емкостей..........21
1.4.4. Блок расчета параметров камеры сгорания...............22
1.4.5. Блок расчета параметров турбины.....................25
1.4.6. Расчет параметров зоны смешения потоков...............26
1.4.7. Блок расчета параметров форсажной камеры..............28
К4.8. Блок расчета параметров реактивного сопла..............31
1.5. Учет теплообмена газового потока с элементами конструкции двигателя ............................................32
1.6. Особенности построения поэлементных математических моделей ГТД различных схем......................................41
1.7. Реализация математической модели на ЦВМ и исходные данные для модели...........:................................50
1.8. Моделирование процесса залу ска ГТД.....................53
1.9. Моделирование эксплуатационных характеристик ГТД...........63
Глава 2. Упрощенные математические модели ГТД................65
2.1. Линеаризация уравнений поэлементной математической модели двигателя............................................66
2.2. Линейная математическая модель двигателя..................74
2.3. Кусочно-линейная модель двигателя. . . ,....................76
: 2.4. Расчет коэффициентов линейной математической модели двигателя . . . 77
2.5. Описание динамических свойств двигателя частотными характеристиками и передаточными функциями.........................79
2.6. Упрощенные многорежимные модели двигателя.,..............86
2.7. Статистические характеристики случайных процессов в газотурбинном двигателе......................................... . 93
< 2.8. Регрессионные модели двигателя и методы их получения......... .100
Глава 3. Нелинейная динамика ТРД..........................108
3.1. Процессы запуска двигателей...........................Ю9
; 3.1.1. Влияние параметров пускового устройства на характеристики
процесса запуска.....................................ПО
3.1.2. Влияние параметров системы управления подачей топлива на ха-
• рактеристики процесса запуска............................112
239
3.1.3. Влияние конструктивных параметров двигателя на характеристики процесса запуска .............................•.....115
3.1.4. Влияние уровня КПД элементов двигателя на его пусковые характеристики ........••.................................122
3.1.5. Влияние условий эксплуатации -на пусковые характеристики двигателя.........................................-123
3.1.6. Влияние теплового состояния двигателя на его пусковые характеристики .........:................................-126
3.1.7. Комплексный подход к выбору программы управления запуском двигателя......'.......................•............ 128
3.2. Приемистость и дросселирование газотурбинных двигателей........130
3.2.1. Методы расчета режимов приемистости. . ...............,. 132
3.2.2. Предельные процессы приемистости и дросселирования.......135
3.2.3. Влияние внешних условий на режим приемистости.......... .138
3.2.4. Способы управления режимом приемистости.............. 139
3.2.5. Процессы дросселирования и встречной приемистости ........ 144
3.2.6. Влияние режимов приемистости на малоцикловую повреждаемость узлов двигателя..................................145
3.2.7. Комплексный подход к назначению времени приемистости.....Д48
3.2.8. Влияние нестационарного теплообмена на приемистость ГТД ... .151
3.2.9. Особенности процессов приемистости двигателей сложных схем . . 156
3.3. Динамика форсированных режимов. .......................160
3.3.1. Законы управления форсированными режимами............162
3.3.2. Особенности согласования Ст-ф и Fc для ТРДЦФ при включении форсированного режима..................................164
33.3. Влияние заполнения коллекторов форсажного топлива на процесс включения форсированного режима .-*.....................167
3.3.4. Включение форсирования на максимальном режиме...........169
3.3.5. Процесс включения форсированного режима на пониженном режиме работы двигателя................................170
3.3.6. Процесс погасания форсажной камеры...................171
Глава 4. Линейная динамика ГТД...........................172
4.1. Особенности динамических свойств ТРДДФ..................173
4.2. Частотные характеристики многовальных ТРДД...............182
4.3. Изменение динамических свойств двигателей при изменении режима работы и условий полета.................................185
4.4. Частотные характеристики многовальных ТРДД для различных режимов работы.........................................190
4.5. АФЧХ двигателя при изменении площади критического сечения сопла. . 193
4.6. Передаточные функции ГТД. . . .'........................195
Глава 5. Динамические процессы в ГТД в нештатных ситуациях........}97
5.1. Переходные процессы в двигателе при повреждении его элементов. . . .198
5.2. Переходные процессы в двигателе при повреждении элементов автоматики двигателя.......................................'201
5.3. Переходные процессы в двигателе при повреждении датчиков первичной информации. . .................................... 203
Приложение
Математическая модель и программа расчета статических и динамических характеристик двухконтурного двухвального двигателя с общим соплом и форсажной камерой сгорания (ТРДДФ)......................207
Список литературы........................................ 237
240
Цена: 300руб.
