Іщук Віктор Петрович. Формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторних двигунів на режимах посадки літака

Краткое описание

Іщук Віктор Петрович. Формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторних двигунів на режимах посадки літака : Дис... канд. наук: 05.05.03 - 2009.

Іщук В.П.Формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторних двигунів на режимах посадки літака. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.03 двигуни та енергетичні установки. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАI», Харків, 2008.
Дисертація присвячена проблемі формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторных двигунів з метою підвищення посадочних характеристик літаків.
Запропоновано комплексний метод формування тягових характеристик ТГВД на режимах посадки з урахуванням особливостей руху літака і змінення тяги, а також динамічних характеристик силової установки під час заходу на посадку і пробігу. В основу цього метода покладено такі наукові результати, отримані автором вперше: критеріальні співвідношення між тягою і параметрами руху літака під час пробігу; методика формування математичної моделі двохрядного гвинтовентилятора у вигляді динамічної характеристики, поданої в графоаналітичній формі; логічна структура формування рішення про вмикання реверса; методика синтезу програми керування тягою ТГВД на режимах реверсу з урахуванням обмежень на параметри двигуна і гвинтовентилятора з використанням динамічної характеристики гвинтовентилятора; адаптивна корекція програми керування тягою ТГВД з урахуванням поздовжнього перевантаження. Результати відпрацьовано та впроваджено на літаку Ан-70.

Найбільш ефективне вирішення проблеми скорочення посадочної дистанції забезпечується за мінімальних значень швидкості заходу на посадку та посадочної швидкості, а також за максимальних значень реверсивної тяги. Однак системи штурвального керування і системи реверсування повітряних гвинтів, що існують, не забезпечують реалізацію цих умов, проблему реверсування силових установок із двохрядними гвинтовентиляторами взагалі не досліджено.
Тому формування тягових характеристик на режимі посадки ТГВД є актуальним науковим завданням, яке відповідає потребам авіаційного двигунобудування.
1. У дисертації запропоновано комплексний метод формування тягових характеристик ТГВД на режимі посадки з урахуванням особливостей руху літака та змінення тяги, а також динамічних характеристик силової установки під час заходу на посадку та пробігу.
2. В основу цього метода покладено такі наукові результати, отримані автором вперше:
2.1. Критеріальні співвідношення тяги і параметрів руху літака під час пробігу.
2.2. Методика формування математичної моделі дворядного гвинтовентилятора у вигляді динамічної характеристики, поданої в графоаналітичній формі.
2.3. Логічна структура формування рішення про вмикання реверса.
2.4. Методика синтезу програми керування тягою ТГВД на режимах реверсування з урахуванням обмежень на параметри двигуна та гвинтовентилятора з використанням динамічної характеристики гвинтовентилятора.
2.5. Адаптивна корекція програми керування тягою ТГВД з урахуванням поздовжнього перевантаження.
3. Складено критеріальні рівняння руху літака на етапі посадки, отримано їхні аналітичні та числові розв’язки в умовах, характерних для СУ з ТРДД і ТГД. Вони забезпечують попереднє оцінювання потрібної реверсивної тяги за заданими посадочними характеристиками.
4. Показано, що суттєвий вплив на довжину пробігу має динаміка переходу СУ з режиму польотного малого газу на режим «усталеного» реверсу, аналіз якої потребує урахування взаємодії двигуна та гвинтовентилятора.
5. Із використанням динамічної характеристики дворядного гвинтовентилятора (типу СВ-27) виявлено його характерні особливості на режимах реверсування: наявність зони (за кутовим положенням лопаті) статичної нестійкості, суттєва різниця між значеннями тяги переднього та заднього гвинтів, а також вплив потужності вільної турбіни на різницю між частотами обертання переднього та заднього гвинтів.
6. Розроблено методичні підходи до визначення потрібних швидкісних характеристик сервоприводу лопатей ГВ виходячи з обмежень розкручування гвинтів з використанням динамічної характеристики ГВ.
7. Запропоновано структуру САК ТГВД на режимах реверсування, що відрізняється замкненим керуванням частотами обертання гвинтів, перехід на яке формується з використанням динамічної характеристики ГВ.
8. Виконано комплексні дослідження САК ТГВД Д-27, синтезованої з урахуванням запропонованого методу, які містили етапи напівнатурного моделювання, а також випробувань на гвинтомоторному стенді та літаку Ан-70.
Отримано такі основні результати:
8.1. Підтверджено коректність запропонованих алгоритмів формування рішення про вмикання реверса та корекцію програми керування тягою за поздовжнім перевантаженням.
8.2. Показано суттєве скорочення посадочної дистанції під час замкненого керування ГВ порівняно з пасивним реверсом.
8.3. Рекомендовано виконувати перехід на замкнене керування ГВ на режимах реверсу за кутомjрев.min.
8.4. Максимальні значення негативної тяги забезпечуються за умов корекції програм керування двигуном і ГВ за швидкістю.
8.5. Отримане значення коефіцієнта реверсування для літака Ан-70 складає 0.27, що відповідає технічним вимогам до силової установки. Використання розроблених методів формування тяги дозволяє скоротити довжину пробігу на 2575 відсотків (в залежності від умов посадки).