Повышение быстродействия противопомпажной системы газотурбинных двигателей

vysokotemperaturnom nagreve [Simulation of thermal stress state of thin-walled ring structures at high temperature] // Modelirovanie i naukoemkie informacionnye tehnologii v tehnicheskih i social'no-jekonomicheskih sistemah: sbornik trudov IV Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem (12-16 aprelja 2016, g. Novokuzneck) [Modeling and high-end information technology in technical and socio-economic systems: a collection of the IV All-Russian scientific-practical conference with international participation (12-16 April 2016, Novokuznetsk)] / ed. T. V. Kiseleva, V. P. Tsym-bal; Siberian State Industrial University. Novokuznetsk, 2016. P. 123-128. (In Russ.).

4. Kriterii prochnosti i nadezhnost' konstrukcij [The criteria for durability and reliability of structures] /

V. N. Alikin et al. / ed. M. I. Sokolovsky. Moscow : Nedra publ., 2005, 164 p.

5. Modelirovanie statiki i dinamiki obolochechnyh konstrukcij iz kompozicionnyh materialov [Simulation statics and dynamics of shell structures made of composite materials] / V. O. Kaledin, S. M. Aulchenko, A. B. Mitkevich. M. : Fizmatlit publ., 2014, 196 p.

6. Programmnaja sistema dlja algoritmizacii chislennogo reshenija zadach mehaniki sploshnoj sredy [Software system for algorithmization numerical solution of problems of continuum mechanics] / V. O. Kaledin, Ja. S. Krjukova, N. V. Arinarhova, N. V. Ravkovskaja // Izvestija Altajskogo gosudarstvennogo universitea. 2014, № 1/1 (81). P. 161-164.

© Крюкова Я. С., Каледин В. О., Ульянов А. Д.,

Гилева А. Е., 2016

УДК 629.7.097.8

ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ИРОТИВОПОМПАЖНОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Д. Д. Кудашов, В. П. Токарев

Уфимский государственный авиационный технический университет Российская Федерация, 450008, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

E-mail: Neruman@nextmail.ru

Рассматриваются факторы, влияющие на возникновение помпажа в компрессоре ГТД. Рассмотрена проблема быстродействия диагностирования помпажа в компрессоре ГТД. Предложен вариант увеличения быстродействия систем, диагностирующих помпаж ГТД.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, помпаж компрессора, измерение параметров, система диагностирования, противопомпажная система.

INCREASING ANTISURGE GTE SPEED

D. D. Kudashov, V. P. Tokarev

Ufa State Aviation Technical University 12, K. Marx Str., Ufa, The Republic of Bashkortostan, 450008, Russian Federation E-mail: Neruman@nextmail.ru

The paper presents factors of GTE compressor stall and a problem of diagnostic system speed-of-response of GTE compressor stall. The authors propose how to increase the speed of diagnosing systems surging GTE.

Keywords: gas turbo engine, compressor stall, parameters measurement, diagnostic system, antisurge system.

Неустойчивый режим работы газотурбинных двигателей (ГТД), связанный со скоростью изменения расхода воздуха - помпаж - представляет собой серьёзную проблему эксплуатации ГТД. При помпаже возникают периодические колебания давления и расхода воздуха в продольном направлении, характеризующиеся малой частотой и большой амплитудой.

Происходит срыв потока воздуха со спинок лопаток компрессора, и возникающие неустойчивые завихрения приобретают тенденцию к самовозрастанию [1]. В результате многократного повторения поджатия температура воздуха в компрессоре значительно повышается за счет постоянного подвода энергии, зна-

чительно превышая допустимые значения для эксплуатации компрессора [2].

Для повышения надежности прогнозирования предпомпажного состояния предлагается следующее решение.

Измеряется цветовая температура газа за камерой сгорания Т [3], разница между давлением на выходе компрессора и давлением на входе компрессора ДР, угловая скорость вращения ротора турбины ГТД ш, и производится сравнение этих параметров с их пороговыми значениями, связанными с мгновенным расходом топлива G, высотой полета и скоростью летательного аппарата (ЛА).

<Тешетневс^ие чтения. 2015

Рис. 1. Структурная схема системы диагностики предпомпажного состояния ГТД: ГТД - газотурбинный двигатель; ДД - датчик перепада давления в компрессоре; ДТ - датчик температуры газа; ДЧ - датчик частоты вращения ротора; ДВ - датчик вибраций; ДРТ - датчик расхода топлива; ДАУ - датчик аэродинамических углов; ВП - вторичный преобразователь; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; МК - микроконтроллер; ППСУ - противопомпажная система управления; ИМ - исполнительный механизм; СИ - система индикации; БРП - блок регистрации параметров

Рис. 2. Сравнение быстродействия моделей систем диагностирования помпажа со включением первых производных рабочих параметров в мажоритарную систему и без

Измерение первых производных температуры газа дТ/д:, разницы давления на входе и выходе компрессора дАР/д!, угловой скорости вращения вала ротора турбины дш/д и сравнение их с их пороговыми значениями: [дТ/д!], [дАР/д!], [дш/д!] линейно зависимых от мгновенного расхода топлива G предоставляют более достоверную информацию. Для формирования сигнала о начале помпажа достаточно выхода за пороговые значения производных двух параметров. Для реализации мажоритарного голосования используются условия выхода первых производных за их пороговые значения (дТ/а> [дТ/а], дАР/дК[дАР/д1], дш/д <[дш/дф. При отказе одного из датчиков информации от оставшихся достаточно для формирования сигнала начала помпажа, что повышает надежность диагностики.

При ложном срабатывании одного из датчиков его информации недостаточно для формирования сигнала начала помпажа, что повышает достоверность диагностики. При росте мгновенного расхода топлива в беспомпажном состоянии ГТД характерны рост температуры газа Т, увеличение угловой скорости вращения ротора турбины ГТД ш и рост разницы давления на входе и выходе компрессора АР. Использова-

ние цветовой температуры газа в камере сгорания позволяет существенно уменьшить временную задержку измерения температуры за камерой сгорания в связи с практической безынерционностью газа. Предлагаемый метод реализуется с помощью предложенной схемы диагностики (рис. 1) [4].

Моделирование работы противопомпажной системы [5] показало, что использование данного метода с использованием первых производных рабочих параметров уменьшает время диагностирования на 40-120 мс (рис. 2) в зависимости от режима работы, что благоприятно сказывается на быстродействии всей системы в целом.

Библиографические ссылки

1. Чичков Б. А. Рабочие лопатки авиационных ГТД. М. : Моск. гос. техн. ун-т гражданской авиации, 2006. 73 с.

2. Способ диагностики помпажа компрессора: пат. 2382909 Рос. Федерация: МПК F04D27/ 02 / Чиг-рин В. С., Чурбаков И. В. ; патентообладатель ОАО «Научно-производственное объединение «Сатурн». 2008119292/06 ; заявл. 15.05.2008 ; опубл. 27.02.2010.

3. Токарев В. П., Кудашов Д. Д. Система диагностирования и предпомпажного состояния газотурбин-

ного двигателя // Вестник УГАТУ : науч. журнал Уфим. гос. авиац.-техн. ун-та. Уфа : УГАТУ, 2014. Т. 18, № 1 (62). С. 73-78.

4. Токарев В. П., Кудашов Д. Д. Повышение надежности диагностирования предпомпажного состояния ГТД // Электроэнергетические системы и сети. Энергосбережение : межвуз. науч. сб. / Уфимск. гос. авиац.-техн. ун-т. Уфа : УГАТУ, 2013. 318 с.

5. Симулятор работы мажоритарного диагностирования предпомпажного состояния и помпажа «СРМДПСП-1» : свид. прогр. ЭВМ 2014615364 Рос. Федерация ; Кудашов Д. Д., Токарев В. П., Муфазза-лов Д. Ф.

References

1. B. A. Chichkov «Working blades in Avionic GTE»-benefit for students, Part 1. Moscow State Technical University of Civilian Aviation. M., 2006. 74 s.

2. Compressor stall diagnostic method: pat. 2382909 Russian Federation: IPC F04D27/ 02 / V. S. Chigrin, I. V. Churbakov; patentee OJSC "scientific association "Saturn" 2008119292/06, applic. 15.05.2008; publ. 27.02.2010.

3. Tokarev V. P., Kudashov D. D. Before compressor stall condition of GTE condition diagnostic system. // Vestnik UGATU (scientific journal of Ufa State Aviation Technical University). Vol 18, № 1(62). Ufa : UGATU, 2014. P. 73-78.

4. Tokarev V. P., Kudashov D. D. Reliablity improvement of before-surge condition GTE diagnostic. // Electromechanic systems and nets. Energysaving / Ufa State Aviation Technical University. Ufa: UGATU, 2013. 318 p.

5. Diagnostic system simulator of compressor stall and before-compressor stall condition of GTE "DSSCSBCS-1".

© Ky^amoB fl. fl., ToKapeB B. n., 2016

УДК 629.015; 629.022

РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПРОФИЛЯ АДАПТИВНОЙ ПАНЕЛИ КРЫЛА ЭКРАНОПЛАНА

А. А. Кудряшов, Н. В. Никушкин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: kudja_92@mail.ru

Представлен расчет и анализ профиля адаптивной панели крыла экраноплана, модифицированного двумя способами.

Ключевые слова: экраноплан, адаптивная панель, модификация аэродинамического профиля.

CALCUCATING AND ANALYSING THE PARAMETERS OF THE MODIFIED PROFILE OF AN ADAPTIVE WING PANEL ON EKRANOPLAN

A. A. Kudryashov, N. V. Nikushkin

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kudja_92@mail.ru

The researchers present calculation and the analysis of the profile of an adaptive wing panel of the ekranoplan, modified in two ways.

Keywords: ekranoplan, an adaptive panel, modification of airfoil.

Экраноплан - летательный аппарат, летающий на высотах, равных от 0,05 до 0,2 хорды крыла вблизи опорной поверхности.

Главной проблемой экранопланостроения, начиная с момента проектирования конструкции, является обеспечение продольной устойчивости.

Продольная устойчивость обеспечивается тщательно рассчитанной аэродинамической конфигурацией, однако несмотря на это, экраноплан будет стабильным только на определенных режимах полета [1].

В работе для оценки апериодической устойчивости экраноплана используется критерий Иродова [2], согласно которому для обеспечения апериодической устойчивости экраноплана, необходимо обеспечить положение аэродинамического фокуса по высоте над экраном (хрь( Ь)) впереди аэродинамического фокуса по углу атаки хРа( И).

В качестве базового профиля выбран профиль С1агк^Н с относительной толщиной (С) 6 % [3]. Выбраны и исследованы два способа его модификации: без поверхности управления (рис. 1) и с ней (рис. 2).