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:

Годованюк, Алексей Геннадьевич. Методика представления и использования характеристик соосного винтовентилятора при полунатурном моделировании ТВВД : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.07.05 / Годованюк Алексей Геннадьевич; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2011.- 16 с.: ил.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. При разработке двигателей и их систем автоматического управления многие предприятия авиационной и космической отраслей все больше используют стенды полунатурного моделирования (СПМ), позволяющие проводить полную проверку всех функциональных характеристик разрабатываемых систем управления авиационных двигателей. Это связано с тем, что в двигателестроении разработка и производство агрегатов САУ ГТД невозможны без проверки совместного функционирования аппаратной и программной частей на СПМ или на натурных стендах, когда выявляются дефекты, допущенные в производстве (аппаратной или программной части). Полунатурные исследования при высокой информативности намного экономичнее, чем испытания системы управления на двигателе, поэтому они составляют основную часть отработки как двигателя, так и его САУ и других его систем посредством имитации их поведения во всех возможных режимах эксплуатации. При этом объект управления (двигатель и его системы) представляются в виде математической модели.

С усложнением авиационных двигателей увеличиваются сложность математических моделей (ММ) их систем управления и узлов и требования к возможностям используемого программного обеспечения (ПО). Одной из сложнейших современных схем ГТД является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД), используемый на самолетах транспортной авиации как наиболее экономичный. Объектом исследования в данной работе является ММ наиболее сложного и в то же время наиболее эффективного соосного винтовентилятора (ВВ) с винтами изменяемого шага (ВИШ) противоположного вращения в составе ММ ТВВД, реализуемая с помощью среды графического программирования, позволяющей в режиме реального времени реализовать ММ ГТД применительно к стенду полунатурного моделирования. При реализации ММ ВВ имеется существенная проблема, заключающаяся в способе представления и обработки его экспериментальных аэродинамических характеристик (АДХ). Предлагаемая в работе методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ изменяемого шага позволяет минимизировать погрешность определения коэффициентов тяги и мощности ВВ при моделировании работы его во всем диапазоне эксплуатации двигателя. В итоге погрешность определения суммарной тяги ВВ на режимах прямой тяги уменьшена в 2 раза по сравнению с действующей методикой использования многомерных АДХ. Цель и задачи исследования

Целью является разработка методики представления и использования многомерных аэродинамических характеристик соосного винтовентилятора с винтами изменяемого шага противоположного вращения для повышения эффективности проектирования турбовинтовентиляторных двигателей и их систем автоматического управления (САУ).

Для достижения цели в работе ставятся следующие задачи: 1) Разработать методику представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ с ВИШ противоположного вращения в составе быстросчет-ной кусочно-линейной динамической модели (БКЛДМ) ТВВД, позволяющую

применительно к СПМ реализовать ММ ТВВД, работающую в режиме реального времени, повысив тем самым эффективность проектирования и доводки САУ ВВ и ТВВД;

  1. Разработать технологию реализации ММ ГТД и элементов его автоматики в среде графического программирования для использования на СПМ, работающей в режиме реального времени;

  2. Провести апробацию предлагаемой методики (путем полунатурного моделирования конкретных ГТД и их САУ), анализ эффективности используемых средств для реализации математических моделей ГТД в используемой среде графического программирования, работающих в режиме реального времени на СПМ.

Выбор и анализ ПО

Реализации ММ ГТД в выбранном ПО

Методика реализации

характеристик узлов ГТД

(соосного ВВ, компрессора,

турбины и др.)

Апробация разработанной методики и

рекомендуемых средств для реализации

ММ ГТД и его САУ в среде N1 Lab VIEW

в режиме реального времени

Использование на СПМ

реализованных ММ

для отработки законов

управления агрегатов САУ

Критерии прохождения

испытаний на отказ агрегатов

САУ и законов управления

Повышение качества переходных процессов ГТД, повышение

эффективности этапов проектирования САУ ГТД

Рисунок 1 - Структурно-логическая схема исследования

В соответствии с поставленной целью определена структурно-логическая схема исследования (рисунок 1), согласно которой последовательно решаются поставленные задачи.

Научная новизна

Новыми научными результатами, полученными в работе, является разработанная методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ с ВВ противоположного вращения изменяемого шага, ММ ТВВД и элементов его автоматики в среде Lab VIEW компании N1 (далее N1 Lab VIEW) применительно к СПМ:

1. Методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ изменяемого шага противоположного вращения в составе БКЛДМ ТВВД при проектировании его узлов и САУ, отличающаяся тем, что экспериментальные АДХ ВВ представлены в многомерном пространстве параметров с использованием метода Кунса, где вдоль одной из координат деформируясь перемещаются тела кубической формы, описывающие взаимосвязь трех других пара-

метров.

  1. Метод реализации (с использованием среды графического программирования N1 Lab VIEW) ММ ГТД и элементов его автоматики, работающей в режиме реального времени совместно со стендом полунатурного моделирования, включающий использование циклов реального времени, распараллеливание вычислений по ядрам процессора и т.д..

  2. Выявленная (путем апробации при полунатурном моделировании конкретных ГТД и их САУ) степень и область адекватности разработанной методики, в совокупности с используемыми средствами среды графического программирования (на примере N1 Lab VIEW), подтверждает допустимость принятых предположений, касающихся представления экспериментальных АДХ ВВ в многомерном пространстве параметров и очередности использования аргументов многомерных функций коэффициентов тяги и мощности соосного

виш.

Практическая ценность. Результаты исследований и разработанная методика внедрены в промышленность (ОАО УНПП «Молния», ОАО НЛП «Аэросила») и в учебный процесс (ФГБОУ ВПО УГАТУ, г. Уфа).

Разработанная методика использования многомерных АДХ соосного ВВ и используемая система моделирования имеют практическую ценность:

достигается погрешность менее 5% в определении тяги при математическом моделировании ТВВД на режимах прямой тяги;

повышается эффективность отладки переходных режимов на ТВВД (настройка САУ двигателя для выхода на заданную тягу на любом режиме) при проектировании и эксплуатации агрегатов САУ ТВВД;

сокращается объём испытаний САУ ВВ на самолете и моторном стенде (доводочных, заводских, сертификационных) за счет проведения контрольных проверок и зачетных испытаний САУ на стенде полунатурного моделирования;

повышается качество САУ ВВ за счет контроля динамических характеристик в процессе серийного производства САУ ВВ;

позволяют проводить комплексную отработку алгоритмов управления, контроля, диагностики и парирования отказов САУ ВВ.

Методы исследования. При выполнении работы использованы следующие методы и способы исследования:

теория ВРД и теория автоматического управления;

теория воздушного винта;

функциональный анализ (интерполяция сплайнами, линейная интерполяция, метод Кригинга);

- полунатурное моделирование.
На защиту выносится:

1. Методика представления и использования многомерных АДХ ВВ (при проектировании САУ ТВВД и моделировании работы ВВ) в виде поверхностей Кунса с применением кусочно-линейной аппроксимации экспериментальных кривых;

  1. Методика использования инструментов среды графического программирования (включающая использование циклов реального времени, распараллеливание вычислений по ядрам процессора и др. на примере N1 Lab VIEW), предназначенных для реализации математической модели ГТД (или другого аналогичного сложного объекта исследования), работающей в режиме реального времени;

  2. Результаты апробации разработанной методики и рекомендуемых средств, предлагаемых средой графического программирования (на примере N1 Lab VIEW), для реализации математических моделей сложных систем, работающих в режиме реального времени на СПМ.

Обоснованность и достоверность результатов исследования Достоверность научных положений, результатов и их выводов, содержащихся в диссертационной работе, основывается на:

корректном использовании фундаментальных уравнений теории ВРД и теории автоматического управления;

применении математического аппарата, программно-технологических решений, отвечающих современному уровню;

сопоставлении расчетных и экспериментальных данных, тестовых проверках предложенных методик и консультациях со специалистами компании-поставщика программного обеспечения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на X Всероссийской НТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, ПГТУ, 2006, 2007), Всероссийской НТК «Мав-лютовские чтения» (УГАТУ, УФА, 2007, 2008), Всероссийской НТК «Зимняя школа аспирантов» (УГАТУ-УМПО, УФА, 2009), международной НТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (Самара, СГАУ, 2009, 2011).

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок опубликовано 13 работ, в том числе 4 публикации в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Содержит 137 страниц машинописного текста, включающего 56 рисунков, 3 таблицы, библиографический список из 119 наименований, 5 приложений.


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