Объекты регулирования и их математические модели (на примере ГТД)

Сентябрь 6, 2022

Главная
Алгебра
Объекты регулирования и их математические модели (на примере ГТД)

Содержание

2. Рабочий процесс протекает в следующих преобразователях камера сгорания, преобразует химическую энергию топлива в тепловую энергию газов;
3. Основные задачи, решаемых САУ ГТД: – реализация выбранных программ управления с требуемой точностью и приемлемым качеством
4. Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД 1. Система автоматики должна обеспечить, возможность выбора и
5. Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД 3. Система автоматики должна гарантировать надежность запуска двигателя
6. Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД 6. Система автоматики должна обладать достаточной надежностью в
8. Задание 1. Рассмотреть обобщенную схему двухконтурного газотурбинного двигателя с форсажными камерами (рис. 2.1). 2. Из приведенной
9. Классификация параметров объектов регулирования давление р, температура Т, удельный расход воздуха в характерных i-х сечениях двигателя;
10. Параметры подразделяют на три класса 1. параметры характеризующие различные внешние и внутренние возмущения (возмущающие воздействия); 2.
11. Возмущающие воздействия подразделяются на внешние и внутренние. Внешние возмущения обусловлены изменением высоты и скорости полета, турбулентностью
12. Внутренние возмущения связаны с непреднамеренным отклонением геометрии газовоздушного тракта от номинальных размеров (например, при появлении нагара),
13. Регулируемые параметры и регулирующие факторы характеризуют тяговую эффективность, экономичность двигателя и нагруженность его деталей такие параметры
14. Двухвальный ТРД с неизменяемой геометрией газовоздушного тракта в качестве управляемой величины может выбираться частота вращения ТНД
15. Двухвальный ТРД с изменяемой площадью критического сечения сопла управляемые параметры рабочего процесса: – частота вращения КНД
16. Двухвальные ТРД с форсажной камерой (ТРДФ) выполняются, как правило, с изменяемой площадью критического сечения сопла. Управляющими
17. изменением расхода топлива осуществляется управление оборотами одного из роторов; изменением площади критического сечения сопла оказывается воздействие
18. основными регулируемыми в ТРД (в зависимости от их геометрии), являются число оборотов ротора n, температура газов
19. Одновальный ТВД с одиночным винтом изменяемого шага за управляемые величины принимается частота вращения ротора и температура
20. Простейшие динамические модели ГТД Уравнение одновального ТРД с неизменной геометрией проточной части Установившийся режим работы
22. При отсутствии внешних возмущений уравнение динамики ГТД примет вид Уравнение динамики ГТД Коэффициент называется постоянной времени
23. Уравнение ТРД с регулируемым соплом
24. Уравнение одновального ТВД
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Рабочий процесс протекает в следующих преобразователях
камера сгорания, преобразует химическую энергию топлива

в тепловую энергию газов;
пространство между компрессором и турбиной, в котором потенциальная энергия газа преобразуется в кинетическую энергию в сопловом аппарате турбины;
система турбокомпрессор (турбина– вентилятор), преобразует кинетическую энергию вращения в работу сжатия воздуха;
пространство между турбиной и выходным соплом, в котором потенциальная энергия газов преобразуется в кинетическую энергию в реактивном сопле;
воздухозаборник, преобразует энергию набегающего потока в потенциальную.

Слайд 3

Основные задачи, решаемых САУ ГТД:
– реализация выбранных программ управления с

требуемой точностью и приемлемым качеством во всем диапазоне изменения условий полета ЛА;
– защита конструкции от механических и тепловых перегрузок;
– предотвращение неустойчивой работы элементов;
– обеспечение запуска двигателя в любых условиях эксплуатации, выхода их на заданный режим за минимальное время, и, возможности быстрого останова;
– коррекция динамических свойств отдельных звеньев по режимам работы или условиям полета для получения требуемого качества управления;
– обеспечение различных блокировок, а также отключение того или иного автомата при определенных условиях;
– переключение с основных систем управления на резервные в целях обеспечения безопасности полетов при отказе.

Слайд 4

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД
1. Система автоматики

должна обеспечить, возможность выбора и поддержание наиболее эффективного режима работы двигателя, т.е. возможность получения и поддержания необходимых по тактико-техническим требованиям тяги и экономичности при любых условиях полета
2. При любом режиме должна быть исключена возможность повреждения двигателя из-за превышения допустимых нагрузок на его детали, возникающих вследствие высоких скоростей вращения ротора, повышенных давлений жидкости и газа, неравномерного распределения температур

Слайд 5

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД
3. Система автоматики должна

гарантировать надежность запуска двигателя и быстрый выход его на рабочий режим.
4. Система автоматики должна исключить неустойчивую работу агрегатов и всего двигателя в целом.
5. Система автоматики должна предусматривать максимально упрощенные функции по управлению.

Слайд 6

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД
6. Система автоматики должна

обладать достаточной надежностью в эксплуатации и необходимым ресурсом, быть простой по конструкции, иметь малый вес и габариты.

Слайд 7

Слайд 8

Задание
1. Рассмотреть обобщенную схему двухконтурного газотурбинного двигателя с форсажными камерами (рис.

2.1).
2. Из приведенной схемы получить схемы:
- одноконтурный ТРД без форсажа;
- одноконтурный ТРД с форсажем;
- одноконтурный двухвальный ТРД;
- турбовальный двигатель.
3. Обозначить на схемах:
воздухозаборник, профилированный конус для создания системы косых скачков, КНД, ТНД, КВД, ТВД, камера сгорания основного и форсажного топлива, регулируемые реактивные сопла внутреннего и внешнего контуров, регулируемые управляющие аппараты компрессора и вентилятора, отверстие для регулирования перепуска воздуха из внутреннего контура во внешний.

Слайд 9

Классификация параметров объектов регулирования
давление р, температура Т, удельный расход воздуха

в характерных i-х сечениях двигателя;
степень повышения давления πi, обороты КВД и КНД пi, расход топлива GТ в основной и GФ в форсажных камерах;
коэффициенты полезного действия компрессора ηk и турбины ηТ;
величина развиваемой тяги P;
положение перемещаемого конуса воздухозаборника h;
углы установки лопаток (винта) φi;
площади выхлопных сопел и перепускных отверстий из внутреннего контура во внешний ;
напряжение в деталях двигателя и их температура и т.д.

Слайд 10

Параметры подразделяют на три класса
1. параметры характеризующие различные внешние и

внутренние возмущения (возмущающие воздействия);
2. параметры значения которых поддерживаются при изменении возмущающих воздействий (регулируемые параметры);
3. физические величины, с помощью которых оказывается воздействие на регулируемые параметры с целью поддержания их заданных значений при изменении возмущающих воздействий (регулирующие параметры или регулирующие факторы).

Слайд 11

Возмущающие воздействия подразделяются на внешние и внутренние. Внешние возмущения обусловлены изменением

высоты и скорости полета, турбулентностью атмосферы. Их с некоторым приближением можно свести к изменению параметров заторможенного потока воздуха на входе в компрессор и численно характеризовать величинами и .

Слайд 12

Внутренние возмущения связаны с непреднамеренным отклонением геометрии газовоздушного тракта от номинальных

размеров (например, при появлении нагара), коэффициента полноты сгорания топлива, характеристик магистралей системы топливоподачи и т.д.

Слайд 13

Регулируемые параметры и регулирующие факторы
характеризуют тяговую эффективность, экономичность двигателя и

нагруженность его деталей такие параметры как число оборотов ротора двигателя n и температура газа перед турбиной .
Выбор n в качестве регулируемого параметра удобен еще и тем, что его величина легко может быть замерена.
Выбор связан с прочностными характеристиками и ресурсом рабочих лопаток турбин.

Слайд 14

Двухвальный ТРД с неизменяемой геометрией газовоздушного тракта
в качестве управляемой величины может

выбираться частота вращения ТНД , частота вращения ТВД или температура газа перед турбиной . Единственным управляющим фактором такого ГТД является расход топлива .

Слайд 15

Двухвальный ТРД с изменяемой площадью критического сечения сопла
управляемые параметры рабочего

процесса:
– частота вращения КНД .
– температура газа за турбиной ,
управляющие параметры:
– площадь критического сечения сопла ;
– и расход топлива .
В двигателях с изменяемой геометрией, управляемой величиной может быть и степень понижения давления в турбине πТ

Слайд 16

Двухвальные ТРД с форсажной камерой (ТРДФ) выполняются, как правило, с изменяемой

площадью критического сечения сопла. Управляющими величинами таких двигателей являются расход топлива, подаваемого в основную и форсажную камеры ( и ), и площадь критического сечения сопла . В качестве управляемых величин могут выбираться: частота вращения одного из роторов, температура газа (за или перед турбиной) и температура в форсажной камере .

Слайд 17

изменением расхода топлива осуществляется управление оборотами одного из роторов;
изменением площади

критического сечения сопла оказывается воздействие на температуру газа за (перед) турбиной или степень понижения давления на турбине;
изменением расхода топлива, подаваемого в форсажную камеру, управляется температура в форсажной камере.

Слайд 18

основными регулируемыми в ТРД (в зависимости от их геометрии), являются число

оборотов ротора n, температура газов перед турбиной , степень повышения давления на турбине , температура в форсажной камере .

Регулирующим воздействием могут быть расход основного топлива , расход форсажного топлива , и площадь реактивного сопла F

Слайд 19

Одновальный ТВД с одиночным винтом изменяемого шага
за управляемые величины принимается

частота вращения ротора и температура газа перед турбиной, которые характеризуют мощность, экономичность и напряженность его деталей.
Управляющими факторами являются расход топлива и угол φ установки лопастей винта изменяемого шага.

Слайд 20

Простейшие динамические модели ГТД
Уравнение одновального ТРД с неизменной геометрией проточной

части
Установившийся режим работы

Слайд 21

Слайд 22

При отсутствии внешних возмущений уравнение динамики ГТД примет вид
Уравнение динамики ГТД

Коэффициент называется постоянной времени двигателя, коэффициенты , -коэффициенты усиления двигателя и возмущающего воздействия, соответственно. Численные значения коэффициентов , определяют свойства ТРД как объекта регулирования.
Коэффициенты, входящие в уравнение динамики двигателя, положительны. - имеет размерность времени, а -величина безразмерная.

Слайд 23

Уравнение ТРД с регулируемым соплом

Слайд 24

Уравнение одновального ТВД

Слайд 25

Объекты регулирования и их математические модели (на примере ГТД)

Содержание

Рабочий процесс протекает в следующих преобразователяхкамера сгорания, преобразует химическую энергию топлива

Основные задачи, решаемых САУ ГТД:– реализация выбранных программ управления с

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД 1. Система автоматики

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД3. Система автоматики должна

Основные требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования ГТД6. Система автоматики должна

Задание1. Рассмотреть обобщенную схему двухконтурного газотурбинного двигателя с форсажными камерами (рис.

Классификация параметров объектов регулирования давление р, температура Т, удельный расход воздуха

Параметры подразделяют на три класса 1. параметры характеризующие различные внешние и