Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Абдуллин Булат Ринатович. Оценка технического состояния проточной части авиационного ГТД по параметрам рабочего процесса на основе статистической классификации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.07.05 / Абдуллин Булат Ринатович; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2008.- 190 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/652

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО
ПРОЦЕССА СЕРИЙНЫХ АВИАЦИОННЫХ ГТД НА
РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
10

  1. Контроль параметров рабочего процесса двигателей в эксплуатации... 12

  2. Изменение параметров рабочего процесса двигателя при постановке на самолёт 13

  3. Использование многомерных вероятностно-статистических моделей серийных двигателей на различных стадиях жизненного цикла 17

  4. Использование CALS-технологий в серийном производстве авиационной техники 23

Выводы по главе 1 25

Цель работы и решаемые в диссертации задачи 26

ГЛАВА 2. МНОГОМЕРНАЯ СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ПО ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
СЕРИИ АВИАЦИОННЫХ ГТД
27

  1. Понятие многомерной статистической модели качества по параметрам рабочего процесса 27

  2. Объекты исследования и особенности измерений параметров рабочего процесса в эксплуатации 36

  3. Методики обработки параметров 42

  1. Исключение грубых погрешностей 42

  2. Приведение и отнесение параметров рабочего процесса 43

  3. Статистическое сглаживание параметров рабочего процесса 46

  4. Определение режима работы двигателя в полёте 50

  1. Методика определения температуры воздуха на входе в двигатель по полётным данным (при наличии линии скольжения только по данным стендовых испытаний) 52

  2. Методика определения температуры воздуха на входе в двигатель по полётным данным (при наличии линии скольжения, полученной по данным лётных испытаний) 56

2.3.5. Выделение установившегося режима (по полётной информации) 61

2.4. Двумерные статистические модели исследуемых двигателей в

различных состояниях 62

Выводы по главе 2 68

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ СОСТОЯНИЯ
ДВИГАТЕЛЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ЭКСПЛУАТАЦИИ
70

3.1. Влияние постановки двигателя на самолёт на параметры рабочего
процесса.'. 71

  1. Самолет СУ-25 с боковыми дозвуковыми воздухозаборниками 72

  2. Самолёт МиГ-21бис с осесимметричным сверхзвуковым воздухозаборником 77

  3. Самолёты МиГ-27Д, МиГ-27М, МиГ-27К с плоскими боковыми сверхзвуковыми воздухозаборниками 81

3.2. Влияние восстановительного ремонта 88

  1. Влияние «перефорсирования» тяги на параметры рабочего процесса двигателя 89

  2. Оценка степени невосстанавливаемого ремонтом ухудшения проточной части двигателя 94

  3. Оценка изменения параметров рабочего процесса двигателя после нескольких ремонтов 98

  1. Влияние промывки проточной части двигателя 103

  2. Влияние наработки в эксплуатации 108

  1. Изменение параметров двигателя по наработке в процессе длительных стендовых испытаний 108

  2. Изменение параметров двигателя при длительной эксплуатации на самолёте 111

Выводы по главе 3 117

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУМЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА, ОТРАЖАЮЩИХ РАЗЛИЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ СЕРИЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ... 120

4.1. Анализ возможностей и выбор программного комплекса для
моделирования 123

4.1.1. Расчёт двигателя Р25-300 в различных программных комплексах 123

4.2. Математическая модель двигателя Р95Ш, отображающая
среднестатистический двигатель в стендовых условиях 131

  1. Выбор метода статистических испытаний (метод Монте-Карло) и критериев оценки результатов моделирования двумерных распределений 135

  2. Моделирование двумерных распределений параметров рабочего процесса, отражающих серию новых двигателей в условиях стенда 138

  3. Моделирование двумерных распределений параметров рабочего процесса, отражающих серию двигателей в условиях ЛА 144

4.5.1. Моделирование двумерных распределений параметров рабочего
процесса, отражающих серию новых двигателей после установки

наЛА 145

4.5.2. Моделирование двумерных распределений параметров рабочего
процесса, отражающих серию ремонтных двигателей после

установки на ЛА 147

  1. Использование многомерной статистической модели для классификации проточных частей серийных двигателей 149

  2. Алгоритм и критерии оценки состояния проточной части двигателя.. 158

Выводы по главе 4 161

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ 163

ПРИЛОЖЕНИЯ 165

Приложение А. Объём и содержание экспериментальной информации по

данным испытаний двигателей в различных состояниях ... 165

Приложение Б. Статистическая проверка гипотез 171

Приложение В. Распределения площадей тракта и суммарного

адиабатического КПД компрессора в секторах (2-4)

эллипса рассеивания 176

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 179

Введение к работе:

Актуальность работы. Состояние отечественного двигателестроения и мер, направленных на вывод авиационного комплекса в целом из затянувшегося кризиса, предполагают решение ряда задач с помощью реализуемой в настоящее время федеральной целевой программы в рамках приоритетных направлений политики Российской Федерации в области авиационной деятельности. При осуществлении данной программы «предусматривается развитие экспериментальной базы и методов экспериментальных исследований авиационной техники».

В современных экономических условиях весьма остро стоит проблема обоснованного использования «потенциального» ресурса авиационных двигателей, эксплуатируемых по стратегии технического обслуживания по наработке (с контролем уровня надёжности). Наличие «потенциального» ресурса, подтверждённого данными длительных испытаний двигателей, отработавших назначенный ресурс в эксплуатации, создаёт предпосылки к переходу на стратегию технического обслуживания и ремонта по состоянию при сохранении существовавшего уровня контролепригодности, что предполагает использование соответствующей сервисной технологии по сопровождению двигателя в эксплуатации. Эксплуатация двигателя с контролем параметров, с учётом вида режимов работы и условий полёта на конкретном самолёте, с учётом тенденций взаимосвязей параметров, характерных для всего парка определённого типа двигателей, позволяют объективно реализовать методы оценки технического состояния двигателя по изменению параметров рабочего процесса и, тем самым, улучшить интегральные характеристики двигателя.

Эксплуатация по состоянию требует определённого уровня контролепригодности, в том числе по параметрам рабочего процесса, и совершенствования всей системы технической эксплуатации. Однако контролепригодность двигателей на летательном аппарате (ЛА) в эксплуатации недостаточна - мало прямых измерений.

Наиболее полная информация о серийном двигателе характерна для приемо-сдаточных испытаний на стенде завода-изготовителя. В этих условиях и формируется первоначальная взаимосвязь различных термогазодинамических (ТГД) параметров (по результатам сборки и отладки параметров), отражающих качество проточных частей серии двигателей, то есть «технологическую наследственность» по параметрам рабочего процесса. Необходимо исследование этой взаимосвязи параметров рабочего процесса серийных авиационных газотурбинных двигателей, позволяющей решать прикладные задачи оценки технического состояния проточной части двигателя на различных этапах жизненного цикла с целью продления срока эксплуатации каждого двигателя.

Тема диссертации, посвященная оценке технического состояния проточной части авиационного ГТД на основе исследования статистической взаимосвязи параметров рабочего процесса серии новых двигателей для различных

режимов работы, а также оценке неслучайного изменения этой взаимосвязи при последовательном переходе в последующие эксплуатационные состояния (самолёт, ремонт и т.п.) является актуальной и соответствует современным требованиям, предъявляемым к газотурбинным двигателям с целью поддержания высокого уровня их эксплуатационной надёжности.

Актуальность темы исследований отвечает «Основам политики Российской Федерации в области авиационной деятельности на период до 2010 года» и федеральной целевой программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002 - 2010 годы и на период до 2015 года».

Цель работы. Разработка алгоритма методики оценки технического состояния проточной части авиационного ГТД по параметрам рабочего процесса на основе статистической классификации с целью продления срока службы двигателя, эксплуатируемого по состоянию.

Основные задачи исследования состоят в следующем:

1. Исследование взаимосвязи между случайными отклонениями парамет
ров рабочего процесса на установившихся режимах работы для различных эта
пов жизненного цикла ряда двигателей:

а) на стенде завода-изготовителя - новые;

б) на стенде авиаремонтного предприятия (АРП) - после ремонта;

в) на летательном аппарате - новые или после ремонта;

г) на летательном аппарате в процессе эксплуатации (по наработке).

  1. Разработка многомерной вероятностно-статистической модели серии ГТД, отражающей изменение состояния проточных частей по параметрам рабочего процесса с учётом погрешностей измерений, а также классификация двигателей по принадлежности к различным классам состояний.

  2. Разработка алгоритма методики и критериев оценки технического состояния проточной части двигателя в эксплуатации по контролируемым параметрам рабочего процесса.

Объектом исследования являются серийные авиационные ГТД:

двухвальные ТРД(Ф): Р13-300, Р25-300, Р95Ш, Р29Б-300;

двухвальные ТРДДсм(Ф): АЛ-31Ф, АЛ-31ФП.

Метод исследования расчётно-экспериментальный с привлечением статистических данных испытаний ГТД в различных состояниях и теория воздушно-реактивных двигателей.

Основные результаты исследования, выносимые на защиту:

  1. Выявленное изменение степени тесноты взаимосвязи между контролируемыми параметрами рабочего процесса определённых пар термогазодинамических параметров по основным режимам работы и по состоянию двигателя в эксплуатации.

  2. Многомерная вероятностно-статистическая модель серии ГТД, отражающая изменение состояния проточных частей по параметрам рабочего процесса с учётом погрешностей измерений и методика оценки температуры атмосферного воздуха на входе в двигатель самолёта в условиях полёта при отсутствии её прямого измерения.

  1. Методика классификации принадлежности двигателя к характерному классу состояния его проточной части и к определённому сектору с использованием двумерных распределений (эллипсов качества).

  2. Алгоритм методики и критерии оценки состояний проточной части двигателя в эксплуатации по контролируемым параметрам рабочего процесса.

Научную новизну диссертационной работы представляют:

  1. Выявленные закономерности, присущие многомерной вероятностно-статистической модели серийных двигателей определённого типа, и неслучайная эволюция этой модели по основным этапам жизненного цикла.

  2. Методика определения температуры атмосферного воздуха на входе в двигатель в условиях полёта при отсутствии её прямого измерения с использованием линии скольжения роторов двухдвигательнои силовой установки для автономной автоматизированной системы оценки технического состояния проточной части двигателя по термогазодинамическим параметрам.

  3. Определение состояний проточной части двигателя по классификационным признакам с использованием двумерных распределений (эллипсов качества).

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается:

верификацией метода на основе статистических данных испытаний двигателей Р25-300, Р29Б-300, Р95Ш в различных состояниях;

предварительной обработкой данных испытаний (исключение грубых промахов, приведение к САУ), сопоставлением результатов расчётов со статистическими данными представительных выборок.

Практическая значимость. Проведённые исследования позволили создать методическое и программное обеспечение для повышения информативности контроля состояния проточной части двигателя Р95Ш в эксплуатации по параметрам рабочего процесса, обосновать методы и реализующие их программные средства, обеспечивающие оценку технического состояния проточной части двигателя по изменению параметров рабочего процесса.

Метод учёта систематического изменения параметров рабочего процесса использован ФГУП «НПП «Мотор»» при обосновании норм на параметры рабочего процесса двигателя Р95Ш в процессе длительной эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях, в том числе: МНТК «Интеллектуальные системы управления и обработки информации», Уфа, УГАТУ, 2001 г.; МНТК, посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники академика Н.Д. Кузнецова, Самара, СГАУ, 2001 г.; РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2001», Пермь, ПГТУ, 2001 г.; 60-ой студенческой НТК, Уфа, УГАТУ, 2001 г.; РНТК «Проблемы современного машиностроения», Уфа, УГАТУ, 2002 г.; VI РНТК и XXX НТК ПГТУ «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2003», Пермь, ПГТУ, 2003 г.; Пятой МНТК «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов», Ульяновск, УлГУ, 2003 г.; МНТК «Интеллектуаль-

ные системы управления и обработки информации», Уфа, УГАТУ, 2003 г.; МНТК «XXX Гагаринские чтения», Москва, МАТИ, 2004 г.; РНТК «Проблемы современного машиностроения», Уфа, УГАТУ, 2004 г.; РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2006», Пермь, ПГТУ, 2006 г.; IV НПК «Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности», Москва, ОАО «ОКБ «Сухого», 2007 г.; РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2008», Пермь, ПГТУ, 2008 г.

Результаты отдельных этапов и работы в целом обсуждались на НТС кафедры «Авиационные двигатели» УГАТУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 статей и 9 материалов докладов на Международных и Всероссийских научных технических конференциях.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы, 3 приложений, списка литературы (130 наименований).

Основная часть работы содержит 164 страницы, 86 рисунков, 85 таблиц.

Приложения составляют 11 страниц, содержат 12 рисунков и 1 таблицу.

Подобные работы
Жозе Антонио Хичика
Прогнозирование параметров рабочего процесса дизеля при использовании спирто-дизельных топлив
Скрипник Алексей Александрович
Влияние интенсивности вихревого движения заряда на локальные параметры рабочего процесса в двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива
Сорокотяга Александр Семенович
Выбор рациональных параметров рабочего процесса дизеля 6ЧН13/11,5 , форсированного до литровой мощности 22 кВт/л
Епифанов Иван Вячеславович
Повышение топливо-экономических и экологических параметров ДВС организацией процесса с самовоспламенением гомогенного заряда
Лодня Вячеслав Александрович
Улучшение параметров двухтактного ДВС путем применения непосредственного впрыскивания бензина и совершенствования процесса смесеобразования
Лебедев Борис Олегович
Теплофизические основы процесса угара масла в дизелях и разработка эксплуатационных мероприятий по его сокращению
Булыгин Юрий Игоревич
Основы моделирования внутрицилиндровых процессов и токсичности дизелей тепловозов
Лобынцев Юрий Иванович
Теоретические основы рациональной организации процессов подачи топлива и воздуха карбюраторными системами автомобильных двигателей
Батурин Сергей Ануфриевич
Физические основы и математическое моделирование процессов сажевыделения и теплового излучения в дизелях
Голосов Андрей Сергеевич
Разработка и экспериментальная проверка метода расчета концентраций оксидов азота в дизелях на основе многозонной модели рабочего процесса

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net