Лекция№8

Лекция №8. Модель «характеристики ГТД»

Модель «неустановившиеся режимы работы»

Термогазодинамический расчет ГТД выполняют на наиболее нагруженном режиме. Однако в процессе работы двигателю приходится работать на различных режимах, и двигатель, оптимально спроектированный для рабочего режима, может оказаться неработоспособным на других режимах. Поэтому на этапе проектирования производят расчеты характеристик ГТД.

Модель характеристики ГТД.

Эта математическая модель предназначена для расчёта высотно-скоростных и дроссельных характеристик для заданной программы регулирования.

Входные данные для этой математической модели следующие:

1. Конструктивные параметры (условный номер схемы двигателя, число каскадов).

2. Коэффициенты потерь в основных элементах газовоздушного тракта на расчётном режиме.

3. Параметры регулирования и ограничения.

4. Внешние режимные параметры (H, V и тд.).

5. Характеристики узлов

Выходные данные математической модели:

1. Параметры двигателя для различных заданных значений и т. д.

Модель составляется уравнениями, описывающими работу соответствующих узлов двигателя и выбранный закон регулирования. Рабочие процессы в отдельных узлах описываются математическими моделями этих узлов.

Блок-схема модели показана на рисунке:

Блок-схема модели «характеристики ГТД».

Математическая модель работает следующим образом:

1. Формируются исходные данные.

2. Производится расчет двигателя на расчетном режиме, проверяются его основные параметры.

3. Исходя из условий эксплуатации двигателя, формируется программа возможных режимов по высоте, скорости полета и оборотам ротора.

4. Производится расчет каждого режима по сформированной программе с проверкой работоспособности двигателя.

5. Формируются результаты расчета. В них входят основные параметры двигателя на каждом режиме и оценка его работоспособности.

На основании расчетов по этой модели принимается решение о доработке двигателя.

Модель «неустановившиеся режимы работы двигателя».

Результаты расчетов математической модели «характеристики ГТД» очень важны, но они не отражают переходные процессы в ГТД. Действительно, характеристика ГТД представляет собой последовательность установившихся режимов, отличающихся внешними условиями. Для описания процессов, происходящих в двигателе, при изменении режима работы, т. е разгона, сбросе газа и т. д., существует математическая модель «неустановившиеся режимы работы двигателя».

Эта модель построена с учетом следующих допущений:

1. В каждый момент времени t существует баланс расходов рабочего тела для каждого сечения тракта.

2. Характеристики узлов двигателя сохраняется такими же, как и для установившегося режима.

3. Нестационарный теплообмен между рабочим телом и элементами конструкции не учитывается.

Входные данные модели аналогичны входным данным модели расчёта характеристик двигателя, только вместо данных описывающих программу регулирования и точки высотно-скоростной или дроссельной характеристик используются данные характеризующих неустановившейся режим.

Выходными данными является термогазодинамические параметры по тракту в характерных точках и основные данные ГТД.

Состав выходных параметров аналогичен составу выходных параметров модели характеристик ГТД. Особенностью модели является учёт одного наиболее сильно влияющего на протекание переходного процесса фактора инерционности вращающихся масс.

Математическая модель включает 2 группы уравнений:

1. Систему дифференциальных уравнений движения роторов, в которых предполагается, что переходные процессы обуславливаются только дисбалансом, крутящим моментом на валу ротора и его моментом инерции.

- полярный момент инерции j - ротора.

- число оборотов j – ротора.

-потери на снятие мощности с j-ротора

2. Уравнение балансов мощностей заменяются формальными уравнениями равенства числа оборотов.

- получено интегрированием дифференциального уравнения.

Блок-схема модели «неустановившиеся режимы работы двигателя» показана на рисунке.

Блок-схема модели «характеристики ГТД».

Расчеты, полученные с использованием модели «неустановившиеся режимы работы двигателя», позволяют согласовать работу основных частей ГТД, создать оптимальную программу управления двигателем.