Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Моделирование характеристик многоступенчатого осевого компрессора турбовального газотурбинного двигателя с учётом нелинейности эрозионного износа его лопаток

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-5-39-53

Полный текст:

Аннотация

Разработка и успешное применение систем диагностики газотурбинных двигателей (ГТД) во многом определяется наличием в их составе математических моделей двигателя и его отдельных узлов. Использование характеристик многоступенчатого осевого компрессора с учётом эрозионного износа его элементов в процессе эксплуатации существенно повышает возможности таких систем, так как эрозионный износ проточной части, лопаточных венцов рабочих колёс и направляющих аппаратов многоступенчатого компрессора является частой причиной досрочного съёма газотурбинного двигателя с летательного аппарата. Как показывают различные публикации, представленные в статье, особое внимание в оценке влияния абразивного износа на характеристику осевого компрессора уделяется вертолётным турбовальным ГТД из-за особых условий их работы. Одной из основных проблем при математическом моделировании лопаточного венца осевого компрессора является учет его вида износа, который, в свою очередь, имеет нелинейное распределение по высоте лопатки. Кроме этого величины износа на входных и выходных кромках лопатки часто имеют различные законы. Выявление данных законов и учет их при построении математической модели компрессора является важной задачей в области диагностики и контроля технического состояния вертолётного ГТД в процессе эксплуатации. В статье представлен подход к оценке влияния нелинейного эрозионного износа лопаток осевого компрессора на его характеристики, основанный на методике моделирования трехмерного течения потока в газовоздушном тракте компрессора с описанием лопаточных венцов. Данный подход позволяет учесть нелинейность износа лопаток компрессора в процессе их эксплуатации. На примере входной ступени компрессора ГТД вертолета представлены результаты расчетов напорных характеристик с различным видом износа лопатки рабочего колеса.

Об авторах

В. А. Потапов
УО «Белорусская государственная академия авиации»
Беларусь

Потапов Вячеслав Александрович, аспирант

г. Минск



А. А. Санько
УО «Белорусская государственная академия авиации»
Беларусь

Санько Андрей Анатольевич, кандидат технических наук, доцент

г. Минск



Список литературы

1. Машиностроение, 1969. 202 с.

2. . Шальман Ю.И. Износ и изменение параметров осевой и центробежной ступеней компрессора при работе на запыленном воздухе // Вертолетные газотурбинные двигатели: сб. статей / Под ред. М.М. Масленникова. 1966. С. 163–199.

3. Павленко Д.В., Двирник Я.В. Закономерности изнашивания рабочих лопаток компрессора вертолетных двигателей, эксплуатирующийся в условиях запыленной атмосферы // Вестник двигателестроения. 2016. № 1. С. 42–51.

4. Двирник Я.В., Павленко Д.В. Предельное состояние осевого компрессора ГТД экс- плуатируемого в условиях запылённой атмосферы // Системи озброєння і військова техніка. 2018. № 1 (53). С. 97–107. DOI: 10.30748/soivt.2018.53.14

5. Кривошеев И.А., Ахмедзянов Д.А. Автоматизированные системы проектирования авиационных двигателей: учеб. пособие. Уфа: УГАТУ, 2002. 61 с.

6. Маркина К.В., Кишалов А.Е. Получение характеристик компрессора // V Всероссийская научно-техническая конференция молодых специалистов: материалы конференции. Уфа, 7-9 декабря 2011 г. Уфа: УМПО, 2011. С. 99–102.

7. Ржавин Ю.А. Осевые и центробежные компрессоры двигателей летательных аппаратов. Теория, конструкция и расчет: учебник для вузов. М.: Изд-во МАИ, 1995. 344 с.

8. Дружинин Л.Н., Швец Л.И., Ланшин А.И. Математическое моделирование ГТД на современных ЭВМ при исследовании параметров и характеристик авиационных двигателей // Труды ЦИАМ. 1979. № 832. С. 3–4.

9. Морозов С.А. Программный комплекс ГРАД-газодинамические расчеты авиационных двигателей / С.А. Морозов, Б.М. Осипов, А.В. Титов и др. // Авиакосмические технологии и оборудование: сборник научно-практической конференции. Казань, 14–17 августа 2002 г. Казанский государственный технический университет. Казань: КГТУ, 2003. С. 190–196.

10. Ахмедзянов Д.А., Кривошеев И.А. Термогазодинамический анализ рабочих процессов ГТД в компьютерной среде DVIGwp: учеб. пособие для вузов. Уфа: УГАТУ, 2003. 162 с.

11. Елисеев Ю.С., Поклад В.А., Елисеев Д.Н. Применение информационных технологий при проектировании газотурбинных установок [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2012. № 56. 11 с. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/1f4/primenenie-informatsionnykh-tekhnologiy-priproektirovanii-gazoturbinnykh-ustanovok.pdf?lang=ru&issue=56 (дата обращения 12.08.2020).

12. Ахмедзянов Д.А., Кишалов А.Е. К вопросу об адекватности трехмерного газодинамического моделирования ГТД в современных программных комплексах // Вестник УГАТУ. 2008. T. 10, № 1. C. 11–20.

13. Ахмедзянов Д.А. Применение ANSYS CFX для получения характеристик осевых компрессоров ГТД / Д.А. Ахмедзянов, А.Е. Кишалов, А.В. Суханов, К.В. Маркина // Вестник УГАТУ. 2012. Т. 16, № 8 (53). С. 15–22.

14. Бойко Л.Г., Кислов О.В., Пижанкова Н.В. Метод расчета термогазодинамических параметров турбовального ГТД на основе повенцового описания лопаточных машин. Часть 1. Основные уравнения // Авиационно-космическая техника и технология. 2018. № 1 (145). С. 48–58.

15. Бойко Л.Г., Демин А.Е., Пижанкова Н.В. Метод расчёта термогазодинамических параметров турбовального газотурбинного двигателя на основе повенцового описания лопаточных машин. Часть II. Определение параметров ступеней и многоступенчатых компрессоров // Авиационно-космическая техника и технология. 2019. № 1 (153). С. 18–28. DOI: 10.32620/aktt.2019.1.02

16. Бойко Л.Г., Даценко В.А., Пижанкова Н.В. Определение дроссельной характеристики турбовального ГТД на основе метода математического моделирования с использованием одно- и двумерных подходов к расчету параметров компрессора // Авиационно-космическая техника и технология. 2019. № 7 (159). С. 21–30. DOI: 10.32620/aktt.2019.7.03

17. Двирник Я.В., Павленко Д.В. Влияние пылевой эрозии на газодинамические характеристики осевого компрессора ГТД // Вестник двигателестроения. 2017. № 1. С. 56–66.

18. Двирник Я.В., Павленко Д.В. Методика моделирования течения потока в осевом компрессоре ГТД численным методом // Вестник двигателестроения. 2014. № 1. С. 34–40.

19. Барышева Е.С., Дёмин А.Е., Зеленский Р.Л. Моделирование характеристик много- ступенчатого осевого компрессора авиационного двигателя с учётом эрозионного износа лопаток // Авиационно-космическая техника и технология. 2017. № 6 (141). С. 58–64.

20. Гумеров А.В. Предельное состояние осевого компрессора ГТД в условиях эксплуатации в запыленной атмосфере: автореф. дисс. …канд. техн. наук. Уфа, 2011. 10 с.

21. Богданов А.Д., Калинин Н.П., Кривко А.И. Турбовальный двигатель ТВЗ-117ВМ. Конструкция и техническое обслуживание: учеб. пособие. М.: Воздушный транспорт, 2000. 392 с.

22. Шаблий Л.С., Колмакова Д.А., Кривцов А.В. Параметрическое моделирование лопаточных машин при оптимизации // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 6 (4). С. 1013–1018.

23. Батурин О.В. Расчет пространственной структуры потока в ступени осевого компрессора в программном комплексе Ansys CFX [Электронный ресурс] // электронное учеб. пособие / О.В. Батурин, Д.А. Колмакова, В.Н. Матвеев, Г.М. Попов, Л.С. Шаблий. Самара: Изд-во Самарского. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. 100 с. URL: http://91.222.128.30/bitstream/Uchebnyeposobiya/Raschet-prostranstvennoi-struktury-potoka-v-stupeni-osevogo-kompressora-v-programmnom-komplekse-ANSYS-CFX-Elektronnyi-resurs-elektron-ucheb-posobie-55034/3/%d0%91%d0%b0%d1%82%d1%83%d1%80%d0%b8%d0%bd%20%d0%9e.%d0%92.%20%d0%a0%d0%b0%d1%81%d1%87%d0%b5%d1%82%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%be%d0%b9%202011.pdf (дата обращения 23.08.2020).

24. Маслеников М.М., Бехли Ю.Г., Шальман Ю.И. Газотурбинные двигатели для вертолетов. М.:


Для цитирования:


Потапов В.А., Санько А.А. Моделирование характеристик многоступенчатого осевого компрессора турбовального газотурбинного двигателя с учётом нелинейности эрозионного износа его лопаток. Научный вестник МГТУ ГА. 2020;23(5):39-53. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-5-39-53

For citation:


Potapov V.A., Sanko A.A. Performance simulation of multi-stage axial-flow compressor of turbo-shaft engine with account for erosive wear nonlinearity of its blades. Civil Aviation High Technologies. 2020;23(5):39-53. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-5-39-53

Просмотров: 45


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)