Молодой учёный

More documents

Recommendations

Info

26 Технические науки «<strong>Молодой</strong> <strong>учёный</strong>» . № 3 (50) . Март, 2013 г. Экспериментальное исследование статических и динамических характеристик газотурбинных двигателей на автоматизированных лабораторных установках SR-30 и TJ-100 при различных алгоритмах управления двигателем Ахмедзянов Дмитрий Альбертович, доктор технических наук, профессор; Кишалов Александр Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент; Маркина Ксения Васильевна, аспирант, младший научный сотрудник; Бакирова Зиля Нуримановна, студент Уфимский государственный авиационный технический университет Современный авиационный газотурбинный двигатель (ГТД) – это технический объект со сложной организацией рабочего процесса, с чрезвычайно высоким уровнем рабочих параметров потока, разветвлённой системой автоматического управления контроля и диагностики [1]. В настоящее время для ускорения и удешевления процесса проектирования новейшей перспективной техники широко применяются технологии компьютерного моделирования. На стадии выбора конструктивной схемы и основных параметров цикла ГТД применяются различные системы имитационного моделирования (СИМ) в термогазодинамическом аспекте. Одной из таких систем является СИМ DVIG_OTLADKA [2], позволяющая моделировать установившиеся и переходные процессы, происходящие в авиационных ГТД и энергетических установках на их базе с учётом действия системы автоматического управления, контроля и диагностики (САУ) [3–5]. Для успешного применения данного программного комплекса – разработанных методов и средств имитационного моделирования, при проектировании новой перспективной авиационной техники, необходима экспериментальная проверка её работоспособности. Целью данной статьи является моделирование и экспериментальное исследование различных установившихся и переходных режимов на автоматизированных лабораторных установках SR-30 и TJ-100. Моделирование динамических процессов, протекающих в SR-30 В работах [3, 5] подробно описаны общие подходы к моделированию авиационных ГТД совместно с их автоматикой в СИМ DVIG_OTLADKA. Двигатель SR-30 – это одновальный ГТД, состоящий из входного устройства, центробежного компрессора, противоточной кольцевой камеры сгорания, осевой одноступенчатой турбины и реактивного сопла [5] (рис. 1). САУ SR-30 работает следующим образом: в зависимости от угла установки РУД поддерживается частота вращения ротора с коррекцией по температуре на входе Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МД-115.2013.08. в двигатель (т. е. реализуются следующие законы управления n = f(a РУД, T h) и G t = f(n)); ограничиваются предельные значения частоты вращения ротора n max и температуры газов перед турбиной [8]. Топологическая модель двигателя SR-30 и его САУ в СИМ DVIG_OTLADKA представлена на рис. 2. При помощи структурного элемента (СЭ) «РУД» моделируется управление двигателем (a РУД); при помощи СЭ «Насосрегулятор» выполняется поддержание заданной частоты вращения ротора изменением расхода топлива в камере сгорания (G t = f(n)); при помощи СЭ «Ограничитель предельных параметров (механический)» ограничивается максимальная частота вращения ротора n max; при помощи СЭ «Ограничитель предельных параметров (газодинамический)» ограничивается максимальная температура в камере сгорания . СЭ «Подача топлива», «Смеситель» и «Разветвитель информационных потоков» – технологические элементы необходимые для переключения на другие программы регулирования. Для моделирования двигателя с его САУ необходим закон расчёта, приведённый в табл. 1. Управляющее воздействие на двигатель задаётся при помощи задания в законе расчёта (табл. 1) изменения угла установки РУД во времени a РУД = f(t) (рис. 3). Автоматика двигателя преобразует управляющее воздействие с учётом действия гидрозамедлителя – ограничивается темп изменения угла установки РУД a РУД (т. е. САУ двигателя значения a РУД приходят с некоторым запаздыванием). В данном случае смоделирован процесс встречной приёмистости: в начальный момент времени двигатель работал на 100 % частоты вращения ротора (a РУД = 67°), на 1-й секунде угол установки РУД уменьшился до 45° за 0,1 с. На 5-й секунде угол установки РУД увеличился с 45° до 67° за 0,1 с. На рис. 4 приведены линия рабочих режимов (дроссельная) и переходный процесс «Встречная приёмистость» на характеристике компрессора. Динамические характеристики двигателя определяются моментом инерции ротора. Для моделируемого двигателя момент инерции ротора принят равным 0,00045 кг·м 2 .
“Young Scientist” . #3 (50) . March 2013 Technical Sciences Рис. 1. Модель SR-30 и схема установки датчиков Рис. 2. Топологическая модель ГТД SR-30 и его САУ в СИМ DVIG_OTLADKA: 1 – начальные условия; 2 – входное устройство; 3 – компрессор; 4 – отбор газа; 5 – отбор мощности; 6 – камера сгорания; 7 – турбина; 8 – реактивное сопло; 9 – общие результаты; 10 – датчик; 11 – РУД; 12 – насос-регулятор; 13 – ограничитель предельных параметров (механический); 14 – ограничитель предельных параметров (газодинамический); 15 – подача топлива; 16 – смеситель информационных потоков; 17 – разветвитель информационных потоков. Таблица 1. Закон расчёта Варьируемые параметры Поддерживаемые параметры Табулируемые параметры (Камера сгорания) G t (Камера сгорания) = G t (Подача топлива) (Компрессор) (Турбина) G В пр (Входное устройство) F с.кр (Реактивное сопло) a РУД (РУД) a РУД (РУД) = f(t) t = 0…10 с шаг 0,05 с (Начальные условия) 27
Page 1 and 2: Молодой учёный № 3 (
Page 3 and 4: “Young Scientist” . #3 (50) . M
Page 5: “Young Scientist” . #3 (50) . M
Page 8 and 9: 2 Физика «Молодой у
Page 10 and 11: 4 Физика «Молодой у
Page 12 and 13: 6 Математика «Молод
Page 14 and 15: 8 Математика «Молод
Page 16 and 17: 10 Математика «Моло
Page 18 and 19: 12 Математика «Моло
Page 20 and 21: 14 Технические наук
Page 82 and 83:
76 Технические наук
Page 84 and 85:
Page 86 and 87:
Page 88 and 89:
Page 90 and 91:
Page 92 and 93:
Page 94 and 95:
Page 96 and 97:
Page 98 and 99:
Page 100 and 101:
Page 102 and 103:
Page 104 and 105:
Page 106 and 107:
Page 108 and 109:
Page 110 and 111:
Page 112 and 113:
Page 114 and 115:
Page 116 and 117:
Page 118 and 119:
Page 120 and 121:
Page 122 and 123:
Page 124 and 125:
Page 126 and 127:
Page 128 and 129:
Page 130 and 131:
Page 132 and 133:
Page 134 and 135:
Page 136 and 137:
130 Информатика «Мол
Page 138 and 139:
Page 140 and 141:
Page 142 and 143:
Page 144 and 145:
Page 146 and 147:
Page 148 and 149:
Page 150 and 151:
Page 152 and 153:
Page 154 and 155:
Page 156 and 157:
150 Химия «Молодой у
Page 158 and 159:
152 Биология «Молодо
Page 160 and 161:
Page 162 and 163:
Page 164 and 165:
Page 166 and 167:
Page 168 and 169:
162 Экология «Молодо
Page 170 and 171:
Page 172 and 173:
Page 174 and 175:
Page 176 and 177:
Page 178 and 179:
172 Гeография «Молод
Page 180 and 181:
Page 182 and 183:
Page 184 and 185:
Page 186 and 187:
Page 188 and 189:
Page 190 and 191:
Page 192:
Молодой ученый Еже
show all

Молодой учёный

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?