способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя

Классы МПК:F02C9/00 Управление газотурбинными установками; управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигательных установках
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-11-27
публикация патента:

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к способам измерения тяги турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДЦ) для летательных аппаратов по термогазодинамическим параметрам, измеряемым в условиях эксплуатации. Техническим результатом изобретения является определение тяги ТРДД в полете с использованием только тех параметров, которые измеряются и используются в электронных САУ двигателя и летательного аппарата, без установки на двигателе дополнительных приемников и датчиков. При формировании тарированной функциональной зависимости в качестве функции используют отношение тяги двигателя к полному давлению воздуха за компрессором высокого давления, измерения которого используют из электронной САУ двигателя, а в качестве аргумента используют критерий подобия режимов работы двигателя. В процессе эксплуатации двигателя на земле измеряют полное давление воздуха за компрессором высокого давления, вычисляют критерий подобия режимов двигателя Ппр i и тягу двигателя определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 , где Р*кизм - измеренное значение полного давления воздуха за компрессором высокого давления; способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - вычисленное значение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 . 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения

1. Способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя в эксплуатации, при котором на двигателе устанавливают приемники и датчики для измерения полных давлений воздуха, осуществляют измерение с этих датчиков в системах измерения и обработки и в процессе приемосдаточных испытаний (ПСИ) двигателя измеряют тягу двигателя, по результатам проведенных ПСИ формируют тарировочную функциональную зависимость, в которой функцию задают в виде отношения тяги двигателя к полному давлению воздуха, а в качестве аргумента используют критерий подобия режимов работы двигателя, аппроксимируют полученную функциональную зависимость уравнением и определяют тягу двигателя, отличающийся тем, что при формировании тарировочной функциональной зависимости в качестве функции используют отношение тяги двигателя к полному давлению воздуха за компрессором высокого давления, измерения которого используют из электронной САУ двигателя, а при определении аргумента используют любой из критериев подобия режимов работы двигателя Ппрi; от П пр1 до Ппр10, которые определяют по формулам

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 или

измеренные в электронных САУ

G Т изм - весовой расход топлива в ТРДД;

Р* К изм - полное давление воздуха за компрессором высокого давления;

nвд изм - частота вращения ротора высокого давления;

nнд изм - частота вращения ротора низкого давления;

Т* В изм - полная температура воздуха в любом сечении двигателя;

Т*т изм - полная средняя температура газа за турбиной;

Кт*в - безразмерный коэффициент, функционально зависимый от измеренной температуры воздуха Т*в изм и режима работы двигателя, предварительно определяемый для данного типа ТРДД по математической модели двигателя, аппроксимируют полученные экспериментально функциональные зависимости уравнениями

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

и в процессе эксплуатации двигателя на земле измеряют полное давление воздуха за компрессором высокого давления, вычисляют любой выбранный критерий подобия режимов работы двигателя П прi от Ппр1 до Ппр10 и тягу двигателя определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р*К изм - измеренное значение полного давления воздуха за компрессором высокого давления;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - вычисленные значения по уравнениям (1) в зависимости от любого выбранного и определенного Ппрi .

2. Способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя по п.1, отличающийся тем, что, с целью определения тяги во всех ожидаемых условиях эксплуатации, включая летную, измеряют число М полета на летательном аппарате или используют число М полета из систем управления летательного аппарата, или определяют число М полета по данным внешнетраекторных измерений высоты и скорости полета летательного аппарата, по результатам ПСИ двигателя формируют и аппроксимируют уравнениями две тарировочные функциональные зависимости, из которых первая формируется и аппроксимируется при числе Мп=0 в процессе ПСИ двигателя по экспериментальным данным, а вторую формируют с использованием расчетных высотно-скоростных характеристик (ВСХ) двигателя по математической модели типа ТРДД в виде способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 где в качестве функции используют отклонения отношений тяги к полному давлению воздуха за компрессором при числе Мп=0 от этого же отношения, при значениях чисел М полета летательного аппарата в ожидаемых скоростных условиях эксплуатации двигателя способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 а в качестве аргументов используют два критерия подобия, из которых одним является любой из критериев подобия режимов работы двигателя Ппрi от П пр1 до Ппр10, а вторым является число М полета, аппроксимируют эти зависимости уравнениями от двух переменных

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

и в процессе эксплуатации двигателя, включая летную, тягу двигателя определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р*К изм - измеренное значение полного давления воздуха за компрессором высокого давления;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - любые вычисленные значения по уравнениям (1) п.1 первых тарировочных функциональных зависимостей в зависимости от любого выбранного и определенного Ппрi;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - любые вычисленные тарировочные значения по уравнениям (2) вторых функциональных зависимостей, с использованием полученных чисел М полета и любого выбранного и определенного критерия подобия режимов работы двигателя Ппрi.

3. Способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя по п.1, отличающийся тем, что, если ПСИ двигателя проводятся с использованием имитации чисел М полета ЛА, первую функциональную зависимость формируют и аппроксимируют уравнениями по экспериментальным данным при любом выбранном из имитируемых значений числа М полета в процессе ПСИ двигателя в виде

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - экспериментальные значения тарировочных функций при выбранном числе Мп из диапазона имитированных чисел Мп в процессе ПСИ двигателя в зависимости от любого из определенных критериев подобия режимов работы двигателя Ппрi от Ппр1 до Ппр10;

Ппрi - значения аргументов, которыми являются любые из выбранных критериев подобия режимов работы двигателя от Ппр1 до Ппр10 ,

вторую функциональную тарировочную зависимость формируют и аппроксимируют уравнениями от двух переменных также по экспериментальным данным

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - экспериментальные значения тарировочной функции, определяемые отклонениями имитированного числа Мп от выбранного Мп зад в процессе ПСИ двигателя;

Ппрi - значения критериев подобия режимов работы двигателя, определенные по п.1 от Ппр1 до Ппр10 ;

(Мп-Мпзад) - отклонения имитируемого числа Мп в процессе ПСИ двигателя от выбранного числа Мп зад при формировании первой функциональной тарировочной зависимости и в процессе эксплуатации двигателя, включая летную, тягу двигателя определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где P*К изм - измеренное значение полного давления воздуха за компрессором высокого давления;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - любые вычисленные значения по уравнениям (3) первой тарировочной функциональной зависимости в зависимости от любого выбранного и определенного критерия подобия режимов работы двигателя Ппрi от Ппр1 до П пр10;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - любые вычисленные тарировочные значения по уравнениям (4) второй функциональной зависимости, полученной экспериментально в процессе ПСИ, с использованием отклонений измеренного числа М полета от выбранного имитированного числа М полета в процессе ПСИ и любых выбранных и определенных критериев подобия режимов работы двигателя Ппрi от П пр1 до Ппр10.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к способам измерения тяги турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) для летательных аппаратов по термогазодинамическим параметрам, измеряемым в условиях эксплуатации.

Известен способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя («Теория воздушно-реактивных двигателей». / Под редакцией С.М.Шляхтенко. М.: «Машиностроение», 1975, стр.46), при котором в процессе летной эксплуатации измеряют расход газа через двигатель Gг; скорость истечения газа V истечения газа из реактивного сопла; расход воздуха Gв через двигатель и определяют тягу R по разности между выходным и входным импульсом по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Такой способ определения тяги используют при летных испытаниях ТРДД на летающих лабораториях. Для его осуществления требуется:

- установка от 46 до 85 приемников и датчиков давления и температур на срезах реактивных сопел;

- установка от 24 до 36 приемников и датчиков во входном воздухозаборнике ТРДД;

- установка на летающей лаборатории систем измерения и регистрации со всех установленных на двигателе датчиков;

- разработка алгоритмов и обработка данных для определения тяги двигателя в соответствии с формулой (1).

Известен способ определения тяги ТРДД (Патенты НМЦ «Норма» №223-03-02 от 10.06.2004 г.; №169-92-43 от 29.03.1993 г.; №210-07-088 от 27.12.1997 г. «Способы определения тяги ТРДД на земле и тяги реактивного сопла в полете (выходного импульса)»).

Этот способ обеспечивает измерение тяги двигателя только на земле, а в полете обеспечивает определение только тяги реактивного сопла.

Данный способ не требует установки системы измерения расхода воздуха и поля скоростей на срезе сопла, так как вместо нее используют установку системы измерения выходного импульса на срезе реактивного сопла, основанную на измерении нагружения струны или специального аэродинамического профиля, которые помещают диаметрально на срезе сопла, и установке специальных датчиков статического давления газа на срезе реактивного сопла для учета недорасширения истекающего из сопла газового потока.

Для определения тяги двигателя в полете этим способом, также как и в ранее рассмотренном способе определения тяги, требуется измерение расхода воздуха через двигатель и скорости полета самолета, что также требует установки от 4 до 36 приемников и датчиков во входном воздухозаборнике ТРДД.

Известен способ определения и контроля тяги ТРДД при наземном опробовании двигателя или при взлете летательного аппарата (Методические указания МУ 1.1.227-90 «Контроль тяги авиационных ГТД в эксплуатации», 1990 г.).

Этот способ определения тяги двигателя основан на использовании общей теории подобия характеристик и режимов работы ГТД, при использовании которой экспериментальные или расчетные характеристики двигателя, в том числе и тяговые, могут представляться в виде функциональных обобщенных зависимостей. В данном способе обобщенная или приведенная к одинаковым полным давлениям воздуха на входе в двигатель тяговая характеристика двигателя формируется после проведения приемосдаточных испытаний (ПСИ) в виде функциональной зависимости способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 , в которой приведенная тяга способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 является функцией для любого типа двигателей, аргумент которой по физическому смыслу является критерием подобия режимов работы двигателя и для различных типов ГТД определяется по формулам:

- для ТРД способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 ,

где Р* T - полное давление газа за турбиной;

Р* вх - полное давление воздуха на входе в двигатель;

- для ТРДД с нерегулируемыми соплами без смешения потоков

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 ,

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р* В - полное давление воздуха за вентилятором в наружном контуре;

FC1 - площадь сопла на срезе внутреннего контура;

FC2 - площадь сопла наружного контура;

- для ТРДД с нерегулируемым реактивным соплом и смешением потоков

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 ,

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где FCM1 - площадь сечения на выходе из внутреннего контура в камеру смешения,

F CM2 - площадь сечения на выходе из наружного контура в камеру смешения.

При таком способе тяга двигателя на земле определяется:

- путем установки на двигателе приемников и датчиков для измерений полных давлений в различных сечениях двигателя;

- осуществления измерений и обработки в процессе ПСИ двигателя с целью вычисления критериев подобия режимов работы двигателя способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 ;

- измерения в процессе ПСИ тяги двигателя и полных давлений воздуха на входе в двигатель и вычисления приведенной тяги Rпр;

- формирования на основе полученных при ПСИ данных по Rпр и способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 тарировочной зависимости способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 которая аппроксимируется уравнением;

- измерением в процессе наземной эксплуатации двигателя Р* вх, полных давлений воздушных и газовых потоков в различных сечениях двигателя и за турбиной и вычислением тяги двигателя по формуле:

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 ,

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - значение приведенной тяги двигателя, вычисленное по уравнению тарировочной функциональной зависимости в соответствии с вычисленным значением способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 .

Недостатком этого способа определения тяги ТРДД является необходимость установки на двигателе специальных датчиков и приемников полного давления в различных сечениях двигателя и за турбиной и на входе в двигатель, которые в электронных САУ ТРДД летательных аппаратов не используются. При этом для приемников полного давления на входе в двигатель необходимо создание специального обогрева для предотвращения его обледенения в эксплуатации, что неприемлемо для малоразмерных ТРДД.

Кроме этого, в процессе эксплуатации ТРДД на самолетах единичные измерения полных давлений воздуха на входе в двигатель не в полной мере отражают интегральное значение полного давления из-за неравномерностей воздушного потока, который вызывается воздухозаборниками самолета.

Этот способ обеспечивает достоверное определение тяги только в условиях наземного опробования двигателя при Vп=0 с целью диагностирования технического состояния двигателя или достаточности тяги двигателя перед взлетом самолета и не обеспечивает определение тяги в летных условиях, так как по полученной при ПСИ тарировочной зависимости способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 и измеренному в процессе эксплуатации значению способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 достоверно определяется только скорость истечения газа из сопла при условии Рн=Рн*, что соответствует Vп=0 (Мп=0).

Для обеспечения достоверного определения тяги ТРДД в полете помимо использования тарированной контрольной зависимости способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 которая характеризует выходной импульс при Мп=0, необходимо:

- измерение числа М полета, которое характеризует изменение выходного импульса при изменениях числа Мп;

- измерение расхода воздуха и скорости полета летательного аппарата для учета изменений входного импульса воздушного потока G В·VП.

Все вышеуказанные способы определения тяги ТРДД используют приемники и датчики измеряемых параметров газовоздушного тракта двигателя, которые не используются в электронных системах автоматического управления ТРДД.

Наиболее близким прототипом к предлагаемому способу определения тяги ТРДД является способ определения тяги по термогазодинамическим параметрам в соответствии с МУ 1.1.227-90.

В предлагаемом способе определения тяги во всех ожидаемых условиях эксплуатации ТРДД технический результат достигается путем осуществления следующей последовательности действий.

1. Используют измеряемые в современных электронных САУ двигателя частоты вращения роторов двигателя, мгновенный расход топлива, полную температуру воздуха на входе в двигатель, или за вентилятором, или за компрессором низкого давления, полную осредненную температуру газа за турбиной и полное или статическое давление воздуха за компрессором высокого давления.

2. Измеряют в специальной системе число М полета летательного аппарата, на котором устанавливается данный тип ТРДД, или используют число М полета из системы управления летательным аппаратом, или используют вычисленное число М полета летательного аппарата по данным внешнетраекторных измерений высоты и скорости полета.

3. Проводят приемосдаточные испытания (ПСИ) двигателя с одновременным измерением:

- тяги двигателя;

- параметров двигателя в электронной САУ, указанных в п.1;

- параллельно этих же параметров в стендовой метрологически аттестованной системе измерений;

- имитированного числа М полета в стендовой системе наддува и подогрева в случае, если ПСИ двигателя осуществляются с этой системой.

4. На основе полученной по п.3 после проведения ПСИ базы измеренных данных производят тарировку всех измерительных каналов электронной САУ двигателя, используя в качестве эталонных значений измерения в метрологически аттестованной стендовой системе измерений по п.3, и формируют новую базу измеренных параметров двигателя с учетом выполненных тарировок измерительных каналов электронной САУ двигателя.

5. На основе полученной базы данных по п.4 вычисляются:

5.1. Отношение тяги двигателя к полному или статическому давлению воздуха за компрессором высокого давления, которое также является параметром подобия тяговых характеристик двигателя, и при числе Мп=0 однозначно определяет приведенную тягу двигателя.

5.2. Критерии подобия режимов работы двигателя следующего вида:

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Gтизм. - весовой расход топлива в ТРДД;

Р*кизм. - полное давление воздуха за компрессором высокого давления;

n вд изм. - частота вращения ротора высокого давления;

nнд изм. - частота вращения ротора низкого давления;

Т*в изм. - полная температура воздуха в любом сечении двигателя;

Т*т изм. - полная средняя температура газа за турбиной;

Кт*в - безразмерный коэффициент, функционально зависимый от измеренной температуры воздуха Т*в изм.

6. На основе полученной в процессе ПСИ при числе Мп=0 базы вычисленных значений способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 и Ппр i от Ппр 1 до Ппр 11 формируют индивидуально для каждого двигателя экспериментальные обобщенные обобщенные тарировочные функциональные зависимости, в которых в качестве функции используют способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 а в качестве аргумента - любой из критериев подобия режимов работы двигателя Ппр i от П пр 1 до Ппр 11. Полученные функциональные зависимости

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

аппроксимируют уравнениями.

После выполнения аппроксимации тягу двигателя в эксплуатации при Мп=0 определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р*кизм. - измеренное в процессе эксплуатации значение давления воздуха за компрессором высокого давления с учетом тарировочных поправок, полученных по п.4;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - численные значения по аппроксимированным тарировочным зависимостям при определенных значениях Ппр i от Ппр 1 до Ппр 11 по измеренным параметрам в САУ двигателя с учетом тарировочных поправок, полученных по п.4.

7. На основе математической модели типа ТРДД и предварительно рассчитанных с использованием этой модели высотно-скоростных характеристик (ВСХ) двигателя во всех ожидаемых условиям эксплуатации формируют вторую обобщенную функциональную зависимость

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где функцией являются расчетные отклонения

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

при одинаковых значениях любого из П пр i от Ппр 1 до П пр 11 и различных значений чисел М полета, а аргумент формируется от двух переменных, в которых Ппр i являются любым из критериев подобия режимов работы двигателя от П пр 1 до Ппр 11, а число Мп является критерием подобия режимов полета самолета.

Полученные функциональные зависимости аппроксимируют уравнением в зависимости от двух переменных.

8. После выполнения аппроксимации этих функциональных зависимостей тягу двигателя в любых условиях эксплуатации, включая летную, определяют по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р*кизм - измеренное значение давлений воздуха за компрессором высокого давления;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - вычисленные по уравнениям (1) п.6 тарировочные значения в зависимости от любого из определенных Ппр i от Ппр 1 до Ппр 11 ;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 вычисленные по уравнению (2) п.7 тарировочные значения в зависимости от любого из определенных Ппр i от Ппр 1 до Ппр 11 и определенных чисел М полета летательного аппарата.

9. В тех случаях, когда ПСИ двигателя осуществляются с имитацией числа М полета летательного аппарата, первую функциональную зависимость формируют при любом выбранном из имитированных значений числа М полета в процессе ПСИ двигателя в виде

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - экспериментальные значения функции при выбранном имитированном числе М полета;

- Ппр i - значения аргументов, которыми являются критерии подобия режимов работы двигателя, вычисленные по п.5.2. от Ппр 1 до Ппр11, при выбранном имитированном числе М полета.

Вторую функциональную зависимость формируют в виде

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - экспериментально определенные отклонения от функциональной зависимости, определенной при выбранном числе М полета и одинаковых значениях Ппрi при отклонениях имитированных чисел М полета от выбранного числа М полета при формировании первой функциональной зависимости;

(Мп-М зад.) - отклонения имитированных при ПСИ двигателя чисел М полета от выбранного числа М полета при формировании первой функциональной зависимости.

Аппроксимируют полученные зависимости уравнениями и определяют тягу двигателя, включая летную, по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где Р*к изм. - измеренное в полете полное давление воздуха за компрессором высокого давления с учетом тарировочных поправок по п.4;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - численные значения, полученные по тарировочному уравнению (3) в зависимости от любого из вычисленных значений П пр i от Ппр1 до П пр11, при выбранном имитированном числе М полета;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 - численные значения, полученные по тарировочному уравнению (4) в зависимости от любого из вычисленных значений П пр i от Ппр1 до П пр11 и от вычисленных отклонений, измеренных и определенных в других системах чисел М полета от заданного числа М полета, при котором были сформированы первые зависимости.

Таким образом, по приведенной последовательности действий обеспечивается поставленная цель - определение тяги ТРДД в полете с использованием только тех параметров, которые измеряются и используются в электронных САУ двигателя и летательного аппарата, без установки на двигателе дополнительных приемников и датчиков.

Новым в предлагаемом способе определения тяги ТРДД в эксплуатации является:

- использование после проведения приемосдаточных испытаний двигателя с измерением тяги двигателя при формировании тарировочной обобщенной (приведенной) функциональной зависимости

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

в которой в качестве приведенной тяги используются не отношение тяги двигателя к полному давлению воздуха на его входе, а отношение тяги двигателя к полному давлению воздуха за компрессором, то есть тяга двигателя, приводится не к входу в компрессор, а к его выходу, что не противоречит теории ВРД и не требует установки приемников полного давления воздуха на входе в двигатель;

- использование при формировании тарировочной обобщенной функциональной зависимости

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

с последующим определением тяги ТРДД в качестве аргумента обобщенного критерия подобия режимов работы ТРДД не по отношениям способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 , а любого из одиннадцати ранее представленных критериев подобия режимов работы ТРДД, определение которых не требует установки дополнительных приемников и датчиков и обеспечиваются при любом сочетании используемых измеряемых параметров ТРДД в электронных САУ;

- использование после проведения ПСИ двигателя с измерением тяги двигателя не одной, а двух функциональных тарировочных обобщенных зависимостей с целью обеспечения определения тяги не только на земле, но и в полете, из которых

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 определяется экспериментально по данным ПСИ индивидуально для каждого двигателя,

а способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 определяется расчетным путем по данным математической модели типа ТРДД.

При этом способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 обеспечивает определение выходного импульса газового потока, который однозначно определяет тягу ТРДД при Мп=0, а вторая зависимость способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 обеспечивает одновременный учет изменения входного импульса воздушного потока и изменение выходного импульса газового потока при изменениях числа М полета, при этом тяга двигателя определяется по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

- в случае проведения ПСИ с имитацией чисел М полета летательного аппарата используются индивидуально для каждого двигателя две тарировочные обобщенные зависимости с целью обеспечения определения тяги не только на земле, но и в полете из которых и первая и вторая определяются экспериментально в виде

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 а

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

При этом способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 обеспечивает определение выходного импульса газового потока, который однозначно определяет тягу ТРДД при заданном числе М полета, а вторая зависимость обеспечивает одновременный учет изменения входного импульса воздушного потока и изменение выходного импульса газового потока при отклонениях числа М полета от выбранного числа Мзад, при этом тяга двигателя определяется по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Примеры реализации предлагаемого способа определения тяги ТРДД в эксплуатации

После проведения стендовых испытаний с имитацией различных чисел М полета при заданном числе М зад. полета формируют две дроссельные тарированные характеристики двигателя:

- отношение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 тяги к давлению воздуха за компрессором высокого давления при выбранном числе полета Мзад. в зависимости от приведенного комплекса Ппр

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

- отклонение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

b1·(Мзад.-Мизм.)+b 2·(М2зад.-M2 изм.)+b3·Ппр i(Мзад.-Мизм.)

в зависимости от приведенного комплекса Ппр и отклонения имитированных чисел М полета способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 Мп=Мзад.изм. от выбранного Мзад., при котором определена первая функциональная зависимость.

В полете в электронной системе автоматизированного управления двигателя измеряют следующие параметры двигателя:

- Gтизм. - весовой расход топлива;

- nвд изм. - частота вращения ротора высокого давления;

- Т*в изм. - полная температура воздуха за вентилятором;

- Р*кизм. - полное давление воздуха за компрессором высокого давления.

Эти данные корректируют с учетом поправок, полученных путем тарировки системы автоматизированного управления в процессе стендовых испытаний двигателя, по формулам

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

С учетом выполненных измерений частоты вращения ротора nВД изм высокого давления и полной температуры воздуха Т*в изм. за вентилятором получают безразмерный коэффициент Кт* в, учитывающий влияние свойств воздуха на приведенный комплекс Ппр при изменении полной температуры воздуха на входе в двигатель. Затем определяют приведенный комплекс П пр

по формуле способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Из уравнения обобщенной характеристики способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 определяют соотношение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 затем определяют величину поправки способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 к величине способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 для измеренного числа М полета, и с учетом этой поправки определяют тягу двигателя как произведение отношения способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 и давления воздуха за компрессором высокого давления Р *к при измеренном числе М полета.

Пример конкретного выполнения способа с использованием приведенного комплекса П пр1 по формуле (1)

В таблице 1 приведены уточненные по тарировочным зависимостям параметры, взятые из электронного регулятора системы автоматического управления двигателя в процессе летной эксплуатации.

Таблица 1
nвд, %G т, %Т* в, КРк, кгс/см 2
91,58 67,89365,5213,315

В таблице 2 приведены значения коэффициентов поправочных уравнений, которые были использованы для получения данных таблицы 1.

Таблица 2
 с1 с2d 1d2 e1е 2f1 f2
n вд1,005106-50,97180         
Т * B   1,001905 -3,505247     
Рк      1,060384 -0,255828  
Gт         1,025536-3,775783

По данным измерений числа М полета ЛА отклонение Мзад.полета=0,0261.

Приведенный комплекс Ппр 1 определяли по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где к=1689,6 - коэффициент согласования размерности измерений;

КТ*в - поправочный коэффициент, учитывающий изменения СP и С V при изменении полной температуры воздуха, и определен в зависимости от измеренных nвд и Т *в

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

В соответствии с измеренным числом М полета и определенным приведенным комплексом Ппр 1 из уравнения дроссельной характеристики способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 определяли соотношение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 при числе полета Mзад.

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где к=0,39 - коэффициент согласования размерности измерений.

Так как измеренное число М полета отличается от величины Мзад., то определяли величину соответствующей поправки способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 к величине способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 при Мизм.зад. =-0,0261;

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Выполнено приведение к условию М=М изм. величины способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где к=0,39 - коэффициент согласования размерности измерений и представления тяги в эксплуатации.

С учетом этой поправки определяли тягу двигателя как произведение отношения способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 и давления воздуха за компрессором высокого давления Р *к при измеренном числе М полета:

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Пример конкретного выполнения способа с использованием приведенного комплекса Ппр3 по формуле (3)

В таблице 3 приведены уточненные по тарировочным зависимостям измеренные в электронном регуляторе системы автоматического управления двигателя в процессе летной эксплуатации параметры.

Таблица 3
nвд, %Т *в, КРк, кгс/см2
91,58365,52 13,315

По данным измерений числа М полета ЛА отклонение Мзад. полета=0,0261.

Приведенный комплекс П пр 3 определяли по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где К=0,000018656 - коэффициент согласования размерности измерений;

КT*в - поправочный коэффициент, учитывающий влияние свойств воздуха (С P и СV) при изменении его полной температуры на входе в двигатель, на данный комплекс, принятый равным 1.

В соответствии с измеренным числом М полета и определенным приведенным комплексом Ппр 3 из уравнения дроссельной характеристики способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 определяли отношение способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 при заданном числе М полета, равном Мзад. .

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

где к=0,39 - коэффициент согласования размерности измерений.

Так как текущее число М полета отличается от величины Мзад., то определяли величину соответствующей поправки способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 к величине способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 для соответствующего отклонения Мизм.зад=-0,0261

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Далее производят вычисление приведенной к условию М=Мизм. величины способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 по формуле

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

С учетом этой поправки определяли тягу двигателя как произведение отношения способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173 и давления воздуха за компрессором высокого давления Р *к при измеренном числе М полета:

способ определения тяги турбореактивного двухконтурного двигателя, патент № 2346173

Вывод: Результаты расчетов тяги двигателя по приведенным комплексам Ппр 1 и П пр 3 практически совпали. Отличие составило 0,3%.

Аналогичным образом производится определение тяги ТРДД и по другим вышеуказанным формулам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить тягу ТРДД только по тем параметрам, которые измеряются в электронных системах автоматического управления (САУ) ТРДД и летательного аппарата, без установки дополнительных приемников и датчиков.

Класс F02C9/00 Управление газотурбинными установками; управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигательных установках

способ поэтапного изменения подачи топлива в устройстве с камерой сгорания -  патент 2526410 (20.08.2014)
способ и устройство регулирования газотурбинной установки -  патент 2522258 (10.07.2014)
устройство для управления газотурбинным двигателем -  патент 2516761 (20.05.2014)
устройство гашения крутильных колебаний и цепь сжатия -  патент 2514977 (10.05.2014)
устройство для управления положением дозирующего узла регулятора газа или жидкости (варианты) -  патент 2513545 (20.04.2014)
способ и система для управления газовой турбиной и газовая турбина, содержащая такую систему -  патент 2509905 (20.03.2014)
способ и устройство для окисления топлива -  патент 2509904 (20.03.2014)
двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя -  патент 2504677 (20.01.2014)
способ определения ресурса реактивного двигателя -  патент 2504676 (20.01.2014)
способ и система регулирования подачи топлива при запуске газотурбинной установки -  патент 2503840 (10.01.2014)
Наверх