Методика оценки влияния внутренних утечек в пневматическом регуляторе перепуска воздуха за компрессором

В. А. Шукалюк

Аннотация


Вспомогательные газотурбинные двигатели типа ТА18-200 разработки АО «НПП «Аэросила» имеют в своей конструкции приводной служебный компрессор для обеспечения систем самолета сжатым воздухом. Служебный компрессор работает совместно с пневматической системой перепуска воздуха, в которую входит струйный регулятор перепуска воздуха, настроенный на поддержание определенного расхода воздуха и управляемый клапан перепуска воздуха. В струйный регулятор перепуска воздуха заложен закон управления. Потери в системе делятся на потери из-за невозвратного расхода воздуха на питание пневматического регулятора и потери, возникающие в рабочем потоке воздуха из-за сопротивления трубопроводов подвода воздуха. Была разработана методика учета потерь в пневматической системе перепуска воздуха за служебным компрессором. Разработанная методика позволяет производить точную оценку влияния потерь воздуха в системе перепуска воздуха на газодинамическую устойчивость служебного компрессора и корректно задавать закон управления на этапе разработки пневматического регулятора перепуска воздуха. Без проведения расчета потерь в регуляторе перепуска и их учета при синтезе закона управления струйного регулятора перепуска воздуха рабочая точка служебного компрессора будет смещаться к границе помпажа, что может привести к недопустимым последствиям.

Ключевые слова


вспомогательный газотурбинный двигатель; служебный компрессор; центробежный компрессор; струйный регулятор перепуска воздуха; управление

Литература


Вспомогательный двигатель ТА18-200 производства АО «НПП «Аэросила». URL https://aerosila.ru/products/vgtd-ta18-200klass-ekvivalentnoj-moshhnosti-350-kvt [[ Auxiliary Engine TA18-200 Manufactured by JSC NPP Aerosila. (In Russian). ]]

ГОСТ 8.586.1-2005 (ISO 5167-1:2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования. URL https://docs.cntd.ru/document/1200047566 [[ GOST 8.586.1-2005 (ISO 5167-1:2003). Measurement of Flow and Quantity of Liquids and Gases using Standard Orifice Devices. Part 1. Principle of the Measuring Method and General Requirements. (In Russian). ]]

ГОСТ 8.586.2-2005 (ISO 5167-2:2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования. URL https://docs.cntd.ru/document/1200047567 [[ GOST 8.586.2-2005 (ISO 5167-2:2003). Measurement of Flow and Quantity of Liquids and Gases using Standard Orifice Devices. Part 2. Orifice Plates. Specifications. (In Russian). ]]

ГОСТ 8.586.3-2005 (ISO 5167-3:2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 3. Сопла и сопла Вентури. URL https://docs.cntd.ru/document/1200047568 [[ GOST 8.586.3-2005 (ISO 5167-3:2003). Measurement of Flow and Quantity of Liquids and Gases using Standard Orifice Devices. Part 3. Nozzles and Venturi Nozzles. (In Russian). ]]

ГОСТ 8.586.4-2005 (ISO 5167-4:2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 4. Трубы Вентури. Технические требования. URL https://docs.cntd.ru/document/1200047569 [[ GOST 8.586.4-2005 (ISO 5167-4:2003). Measurement of Flow and Quantity of Liquids and Gases using Standard Orifice Devices. Part 4. Venturi Tubes. Technical Requirements. (In Russian). ]]

ГОСТ 8.586.5-2005 (ISO 5167-5:2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 5. Методика выполнения измерений. URL https://docs.cntd.ru/document/1200047570 [[ GOST 8.586.5-2005 (ISO 5167-5:2003). Measurement of Flow and Quantity of Liquids and Gases using Standard Orifice Devices. Part 5. Measurement Procedures. (In Russian). ]]

Иноземцев А. А., Нихамкин М. А., Сандрацкий В. Л. Автоматика и регулирование авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 5. М.: Машиностроение, 2008. 187 с. [[ Inozemtsev A. A., Nikhamkin M. A., Sandratsky V. L. Automation and Control of Aircraft Engines and Power Plants. Vol. 5. Moscow: Mechanical Engineering, 2008. (In Russian). ]]

Горячкин Е. С., Кудряшов И. А., Щербань А. И., Новикова Ю. Д. Анализ влияния клапана перепуска воздуха на характеристику осевого компрессора // Решетневские чтения: матер. XXVI Междунар. науч.-практ. конф., Красноярск, 2022 г. Part. 1. Красноярск: Сибирск. гос. ун-т науки и технологий, 2022. С. 158-160. EDN LTLPGP. [[ Goryachkin E. S., Kudryashov I. A., Shcherban A. I., Novikova Yu. D. “Analysis of the influence of the air bypass valve on the characteristics of an axial compressor” // Reshetnevskie Readings. Krasnoyarsk: Siberian State University of Science and Technology, 2022, pp. 158-160. EDN LTLPGP. (In Russian). ]]

Горячев М. А. Газодинамическая устойчивость и способы увеличения ее запаса для турбовентиляторного двигателя // Теоретические и практические вопросы фундаментальных и прикладных научных исследований : Сб. науч. ст. по матер. I Междунар. науч.-практ. конф., Уфа, 31 марта 2023 г. Уфа: Вестник науки, 2023. С. 65-71. EDN DXEGZC. [[ Goryachev M. A. “Gas-dynamic stability and methods for increasing its margin for a turbofan engine” // Theoretical and Practical Issues of Fundamental and Applied Scientific Research. Ufa: Bulletin of Science, 2023, pp. 65-71. EDN DXEGZC. (In Russian). ]]

Куликов Г. Г., Черкасов Б. А. Математические модели, используемые в САПР двигателя и систем управления // Автоматика и регулирование реактивных двигателей. Т. 5. М.: Машиностроение, 2008. 187 с. [[ Kulikov G. G., Cherkasov B. A. “Mathematical models used in CAD of engines and control systems” // Automation and Control of Jet Engines. Vol. 5. Moscow: Mechanical Engineering, 2008. (In Russian). ]]

Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976. 888 с. [[ Abramovich G. N. Applied Gas Dynamics. Moscow: Nauka, 1976. (In Russian). ]]

Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М : Машиностроение, 1971. 664 с. [[ Bashta T. M. Mechanical Engineering Hydraulics. Reference manual. M: Mechanical engineering, 1971. (In Russian). ]]

Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М. : Машиностроение, 1992. 672 с. [[ Idelchik I. E. Handbook of Hydraulic Resistance. Moscow: Mechanical Engineering, 1992. (In Russian). ]]

Куликов Г. Г., Горюнов И. М., Шукалюк В. А., Афанасьева Е. В. Расчетно-аналитический метод идентификации структуры и параметров квадратичной динамической модели компрессора ГТД как подобъекта управления, контроля и диагностики // Вестник УГАТУ. 2024. Т. 28, № 1(103). С. 99-108. EDN XRKOYR. [[ Kulikov G. G., Goryunov I. M., Shukalyuk V. A., Afanasyeva E. V. “Calculation and analytical method for identifying the structure and parameters of a quadratic dynamic model of a gas turbine engine compressor as a sub-object of control, monitoring and diagnostics” // Vestnik UGATU. 2024. Vol. 28, No. 1(103), pp. 99-108. EDN XRKOYR. (In Russian). ]]

Иванов А. В., Данилихин А. М., Афанасьева А. В., Шукалюк В. А. Защита от отрицательной тяги в полете, создаваемой турбовинтовым двигателем с воздушным винтом изменяемого шага // Вестник УГАТУ. 2024. Т. 28, № 2(104). С. 66-76. EDN LZNTYF. [[ Ivanov A. V., Danilikhin A. M., Afanasyeva A. V., Shukalyuk V. A. “Protection against negative thrust in flight created by a turboprop engine with a variable-pitch propeller” // Vestnik UGATU. 2024. Vol. 28, No. 2(104), pp. 66-76. EDN LZNTYF. (In Russian). ]]

Иванов А. В., Афанасьева А. В., Шукалюк В. А. Управление запуском вспомогательного газотурбинного двигателя на больших высотах полета // Вестник УГАТУ. 2023. Т. 27, № 1(99). С. 31-37. EDN VTCUFF. [[ Ivanov A. V., Afanasyeva A. V., Shukalyuk V. A. “Control of starting an auxiliary gas-turbine engine at high flight altitudes” // Vestnik UGATU. 2023. Vol. 27, No. 1(99), pp. 31-37. EDN VTCUFF. (In Russian). ]]

Куликов Г. Г., Ризванов К. А., Шукалюк В. А., Иванов А. В. Проектирование семантических формальных моделей объектов исследуемой предметной области на основе категорий диалектики и теоретико-множественных методов // Вестник УГАТУ. 2023. Т. 27, № 3(101). С. 82-98. EDN LINSTX. [[ Kulikov G. G., Rizvanov K. A., Shukalyuk V. A., Ivanov A. V. “Design of semantic formal models of objects of the studied subject area based on the categories of dialectics and set-theoretic methods” // Vestnik UGATU. 2023. Vol. 27, No. 3(101), pp. 82-98. EDN LINSTX. (In Russian). ]]

Куликов Г. Г., Горюнов И. М., Шукалюк В. А., Афанасьева А. В. Расчетно-аналитический метод идентификации структуры и параметров системы волновых уравнений ГТД как объекта управления, контроля и диагностики // Вестник УГАТУ. 2023. Т. 27, № 4(102). С. 77-85. EDN ZWPMQS. [[ Kulikov G. G., Goryunov I. M., Shukalyuk V. A., Afanasyeva A. V. “Calculation and analytical method for identifying the structure and parameters of the system of wave equations of a gas turbine engine as an object of control, monitoring and diagnostics” // Vestnik UGATU. 2023. Vol. 27, No. 4(102). P. 77-85. EDN ZWPMQS. (In Russian). ]]

Куликов Г. Г., Ризванов К. А., Иванов А. В., Шукалюк В. А. Трансформация автоматизированной информационно-управляющей системы построения системных математических моделей ГТД в форму цифровых двойников // Труды МАИ. 2023. № 133. EDN IJRSMD. [[ Kulikov G. G., Rizvanov K. A., Ivanov A. V., Shukalyuk V. A. “Transformation of the automated information and control system for constructing systemic mathematical models of gas turbine engines into the form of digital twins” // Proceedings of MAI. 2023. No. 133. EDN IJRSMD. (In Russian). ]]

Ильясов Б. Г., Саитова Г. А. Физико-математический подход к теории многосвязных систем управления // СИИТ. 2024. Т. 6, № 4(19). С. 3-13. EDN KLMKCW. [[ Ilyasov B. G., Saitova G. A. “Physical and mathematical approach to the theory of multivariate control systems” // SIIT. 2024. Vol. 6, No. 4(19), pp. 3-13. EDN KLMKCW. (In Russian). ]]

Кишалов А. Е., Липатов В. Д. Экспертная система поддержки принятия решения при моделировании входных устройств на ранних этапах проектирования авиационных ГТД // СИИТ. 2020. Т. 2, № 2(4). С. 73-79. EDN EZZEAN. [[ Kishalov A. E., Lipatov V. D. “Expert system for decision support in modeling input devices at early stages of aircraft gas turbine engine design” // SIIT. 2020. Vol. 2, No. 2(4), pp. 73-79. (In Russian). ]]


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2025 В. А. Шукалюк