Лекция 6

ЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ГТД

Для описания динамических свойств ГТД в окрестности установившихся режимов из математического аппарата используются:

- линейные диф. уравнения для исследования переходных процессов в двигателе и системе при различных возмущениях, определения границы устойчивости и показателей качества переходных процессов в САУ;

- передаточные функции для использования при синтезе и анализе многоконтурных систем управления;

- частотные характеристики объекта управления–двигателя для использования в тех же целях, что и передаточные функции.

Особенности динамических свойств ДТРДФ

Для определения особенностей динамических свойств ДТРДФ как объекта

управления можно рассматривать линейные уравнения движения двигателя в следующем виде:

(τ p + 1) Δ n = Кn1Gт Δ Gт + Кn1n2 Δ n2 + Кn1F Δ Fэкв;

(τ р + 1) Δ n = Кn2 Gт Δ Gт + Кn2n1 Δ n1+ Кn2F Δ Fэкв;

Δ х = Kxin1Δ n1 + Kxin2Δ n2 + KxiGтΔ Gт + KxiFΔ Fэкв.

Здесь n1, n2 – частоты вращения соответственно роторов низкого и высокого давлений; Fэкв – эквивалентная площадь сопла; хi – параметры рабочего процесса двигателя: рi, Тi и др.

Динамика КВД характеризуется тем, что при изменении оборотов КНД из-меняются параметры как на входе в газогенератор так и на выходе из него, а воздействие на сопло передается на газогенератор не непосредственно, а через параметры турбовентилятора.

Динамика КНД характеризуется сильной газодинамической связью между роторами, что и является как бы источником энергии для КНД.

Динамика Рк в основном определяется динамикой ротора КВД.

Динамика параметра Рт характеризуется инерционностью в изменении, которая определяется постоянной времени ротора КВД, а эффект форсирования меньший, чем для Рк.

Динамика параметра Тт соответствует одновальному ГТД, эффект форсирования существенен, а переходный процесс изменения Δ Тт при скачкообразном изменении Gт всегда имеет “перерегулирование”. При изменении Fэкв процессы близки к аналогичным процессам для Рт.

Динамика Gв через двигатель в основном определяется инерционностью роторов из-за малого вклада теплового сопротивления КС по сравнению с перепадами степеней повышения давления в КНД и КВД и расположения напорных ветвей характеристик компрессоров, которые близки к вертикальным линиям. Температура газа вдоль проточной части резко уменьшается при уменьшении расхода топлива в начале процесса, а затем увеличивается из-за уменьшения расхода воздуха вызванного уменьшением частоты вращения роторов.

ЛИНЕАРИЗАЦИЯ – аппроксимация (приближенное выражение каких-либо величин через другие, более простые величины) в малом сложной функциональной зависимости простейшей зависимостью, задаваемой линейными функциями; метод исследования нелинейной системы автоматического регулирования, при котором нелинейная система заменяется ее линейной моделью в некотором смысле ей эквивалентной.

Динамика процесса на форсированном и максимальном нефорсированном режимах.

Динамика процессов на этих режимах близка и потому рассматриваются факторы, одинаково влияющие на изменение параметров рабочего процесса.

Изменение углов установки НА компрессора.

Изменяет характеристику компрессора так как степень повышения давления есть функция от приведенных оборотов и приведенного расхода воздуха.

- при изменении угла установки ВНА

в сторону прикрытия приводит к резкому падению расхода воздуха, что вызывает рост температуры газа и рост частоты вращения и влечет компенсацию первоначального падения расхода воздуха.

- при изменении угла установки НА в сторону прикрытия происходит уменьшение Рк и расход воздуха перераспределяется между контурами.

Влияние угла установки ВНА на Рк практически в 2 раза больше, чем НА.

Увеличение Твх.