Машиностроение и компьютерные технологии. 2018; : 19-30
Оценка влияния неравномерности полного давления входного потока воздуха на тягу ТРДД
https://doi.org/10.24108/0118.0001360Аннотация
Рассмотрены методические подходы к разработке математической модели с применением метода «параллельных компрессоров», предназначенной для оценки влияния неоднородности входного потока на основные параметры авиационного двигателя. На примере расчета двухвального ТРДД на двух характерных для сверхзвукового пассажирского самолета крейсерских режимах полета представлены результаты расчетной оценки, при проведение которой базовое значения коэффициента восстановления полдного давления и осредненное значения коэффициента восстановления полного давления на входе сохранялись неизменными. При этом проведение параметрических расчетов осуществлялось для каждого выбранного относительного значения площади области пониженного давления.
Продемонстрировано, что степень влияния входной неравномерности на тягу двигателя на двух рассмотренных режимах существенно различается. То есть, если на дозвуковом режиме оценка этого влияния может быть сведена только к учету влияния снижения осредненного значения полного давления на входе, то при сверхзвуковом крейсерском режиме использование такого допущения может привести к значительным ошибкам. При неизменных значениях коэффициента полного давления на входе в двигатель, соответствующих скорости полета для типового воздухозаборника внешнего сжатия , и осредненного значения коэффициента восстановления полного давления основное влияние на тягу оказывает показатель неравномерности , при этом степень влияния этого параметра существенно зависит от разницы значений осредненного и базового коэффициентов восстановления полного давления.
Список литературы
1. Теория авиационных двигателей: учебник / Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров, В.Н. Котовский, А.С. Полев; под ред. Ю.Н. Нечаева. Ч. 1. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006. 365 с.
2. Теория авиационных двигателей: учебник / Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров, В.Н. Котовский, А.С. Полев; под ред. Ю.Н. Нечаева. Ч. 2. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2007. 447 с.
3. Краснов С.Е., Воробьева Н.Г. Влияние тепловых возмущений на устойчивость работы ГТД // Техника воздушного флота. 2012. Т. 86. № 4. С. 32-44.
4. Краснов С.Е. Устойчивость авиационных ГТД (опыт математического моделирования) // Техника воздушного флота. 2016. Т. 90. № 2-3. С. 3-69.
5. Хорева Е.А., Эзрохи Ю.А. Ординарные математические модели в задачах расчета параметров авиационных ГТД // Аэрокосмический научный журнал. 2017. Т. 3. №. 1. С. 1-14. DOI: 10.24108/rdopt.0117.0000059
6. Теория двухконтурных турбореактивных двигателей / В.П. Деменченок, Л.Н. Дружинин, А.Л. Пархомов и др.; под ред. С.М. Шляхтенко, В.А. Сосунова. М.: Машиностроение, 1979. 431 с.
7. Горюнов А.И., Горюнов И.М. Учет влияния неравномерности параметров рабочего тела на характеристики узлов ГТД и ЭУ// Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та (УГАТУ). 2010. Т. 14. № 3(38). С. 57-61.
8. Longley J.P., Greitzer E.M. Inlet distortion effects in aircraft propulsion system integration // Fundamentals and special problems of synthetic aperture radar (SAR): Steady and transient performance prediction of gas turbine engines: Meeting paper 92-AD-20694. NATO AGARD, 1992. 18 p.
9. Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Применение методов математического моделирования для оценки влияния неоднородности входного потока на параметры и характеристики авиационного ГТД // Аэрокосмический научный журнал. 2017. Т. 3. №. 3. С. 1-19. DOI: 10.24108/aersp.0317.0000064
10. Cousins W.T., Davis M.W. Evaluating complex inlet distortion with a parallel compressor model: part 1 – concepts, theory, extensions and limitations // ASME Turbo Expo 2011 (Vancouver, Canada, June 6-10, 2011): Proc. N.Y.: ASME, 2011. 12 p.
11. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика: учеб. руководство. 5-е изд. Ч.1. М.: Наука, 1991. 597 с.
12. Colpin J. Propagation of inlet flow distortions through an axial compressor stage // Transactions of the ASME. J. of Engineering for Power. 1979. Vol. 101. No. 1. Pp. 116-124. DOI: 10.1115/1.3446432
13. Reza Taghavi Zenouz, Mehran Eshaghi Sir, Mohammad Hosein Adabaf Behbahani. Performance of a low speed axial compressor rotor blade row under different inlet distortions // Mechanical Sciences. 2017. Vol. 8. Pp. 127-136. DOI: 10.5194/ms-8-127-2017
Mechanical Engineering and Computer Science. 2018; : 19-30
Assessing the Impact of the Inlet Total Pressure Distortion on the Turbofan Thrust
https://doi.org/10.24108/0118.0001360Abstract
The paper considers techniques to develop a mathematical model using a method of «parallel compressors». The model is intended to estimate the impact of the air inlet distortion on the primary parameters of the aero-engine. The paper presents rated estimation results in the context of twin spool turbofan design for two typical cruiser modes of flight of the supersonic passenger jet. In estimation the base values σbase and the average values of the inlet ram recovery σave remained invariable. Thus, parametrical calculations were performed for each chosen relative value of the area of low-pressure region.
The paper shows that an impact degree of the inlet distortion on the engine thrust for two modes under consideration is essentially different. In other words, if in the subsonic mode the impact assessment can be confined only to taking into account the influence of decreasing average values of the inlet total pressure, the use of such an assumption in the supersonic cruiser mode may result in considerable errors.
With invariable values of the pressure recovery factor at the engine intake, which correspond to the speed of flight for a typical air inlet of external compression σbase, and average value σave, a parameter Δσuneven has the main effect on the engine thrust, and degree of this effect essentially depends on a difference between σave and σbase values.
References
1. Teoriya aviatsionnykh dvigatelei: uchebnik / Yu.N. Nechaev, R.M. Fedorov, V.N. Kotovskii, A.S. Polev; pod red. Yu.N. Nechaeva. Ch. 1. M.: Izd-vo VVIA im. prof. N.E. Zhukovskogo, 2006. 365 s.
2. Teoriya aviatsionnykh dvigatelei: uchebnik / Yu.N. Nechaev, R.M. Fedorov, V.N. Kotovskii, A.S. Polev; pod red. Yu.N. Nechaeva. Ch. 2. M.: Izd-vo VVIA im. prof. N.E. Zhukovskogo, 2007. 447 s.
3. Krasnov S.E., Vorob'eva N.G. Vliyanie teplovykh vozmushchenii na ustoichivost' raboty GTD // Tekhnika vozdushnogo flota. 2012. T. 86. № 4. S. 32-44.
4. Krasnov S.E. Ustoichivost' aviatsionnykh GTD (opyt matematicheskogo modelirovaniya) // Tekhnika vozdushnogo flota. 2016. T. 90. № 2-3. S. 3-69.
5. Khoreva E.A., Ezrokhi Yu.A. Ordinarnye matematicheskie modeli v zadachakh rascheta parametrov aviatsionnykh GTD // Aerokosmicheskii nauchnyi zhurnal. 2017. T. 3. №. 1. S. 1-14. DOI: 10.24108/rdopt.0117.0000059
6. Teoriya dvukhkonturnykh turboreaktivnykh dvigatelei / V.P. Demenchenok, L.N. Druzhinin, A.L. Parkhomov i dr.; pod red. S.M. Shlyakhtenko, V.A. Sosunova. M.: Mashinostroenie, 1979. 431 s.
7. Goryunov A.I., Goryunov I.M. Uchet vliyaniya neravnomernosti parametrov rabochego tela na kharakteristiki uzlov GTD i EU// Vestnik Ufimskogo gos. aviatsionnogo tekhn. un-ta (UGATU). 2010. T. 14. № 3(38). S. 57-61.
8. Longley J.P., Greitzer E.M. Inlet distortion effects in aircraft propulsion system integration // Fundamentals and special problems of synthetic aperture radar (SAR): Steady and transient performance prediction of gas turbine engines: Meeting paper 92-AD-20694. NATO AGARD, 1992. 18 p.
9. Ezrokhi Yu.A., Khoreva E.A. Primenenie metodov matematicheskogo modelirovaniya dlya otsenki vliyaniya neodnorodnosti vkhodnogo potoka na parametry i kharakteristiki aviatsionnogo GTD // Aerokosmicheskii nauchnyi zhurnal. 2017. T. 3. №. 3. S. 1-19. DOI: 10.24108/aersp.0317.0000064
10. Cousins W.T., Davis M.W. Evaluating complex inlet distortion with a parallel compressor model: part 1 – concepts, theory, extensions and limitations // ASME Turbo Expo 2011 (Vancouver, Canada, June 6-10, 2011): Proc. N.Y.: ASME, 2011. 12 p.
11. Abramovich G.N. Prikladnaya gazovaya dinamika: ucheb. rukovodstvo. 5-e izd. Ch.1. M.: Nauka, 1991. 597 s.
12. Colpin J. Propagation of inlet flow distortions through an axial compressor stage // Transactions of the ASME. J. of Engineering for Power. 1979. Vol. 101. No. 1. Pp. 116-124. DOI: 10.1115/1.3446432
13. Reza Taghavi Zenouz, Mehran Eshaghi Sir, Mohammad Hosein Adabaf Behbahani. Performance of a low speed axial compressor rotor blade row under different inlet distortions // Mechanical Sciences. 2017. Vol. 8. Pp. 127-136. DOI: 10.5194/ms-8-127-2017
