ВВЕДЕНИЕ. Современные газотурбинные двигатели относятся к числу сложнейших технических объектов

Современные газотурбинные двигатели относятся к числу сложнейших технических объектов. Они характеризуются большим числом конструктивно-схемных решений, большим числом типоразмеров, разнообразием функционального назначения. Условия их эксплуатации характеризуются многообразием режимов работы при различных внешних условиях, вследствие чего к ним предъявляется множество, как правило противоречивых, требований по тяге (мощности), удельному расходу топлива, массе, габаритам, эмиссии вредных веществ, шуму, ИК-излучению и т.д. Все это весьма усложняет процесс создания современного ГТД. Этот процесс в настоящее время уже немыслим без применения ЭВМ и математических моделей на всех его этапах. Более того, математические модели необходимы в процессе серийного производства, а также при эксплуатации ГТД. С использованием математических моделей можно решать широкий круг задач проектирования. Это выбор оптимальных параметров рабочего цикла, расчет и анализ характеристик двигателя на установившихся и неустановившихся режимах работы, анализ и выбор возможных программ управления ГТД, выбор законов управления элементами проточной части ГТД, что особенно важно для адаптивных двигателей. Кроме того необходимо оценивать массу и размеры двигателя, уровень шума и другие параметры. Применение математических моделей предоставляет возможность изучения широкого круга проблем, связанных с созданием ГТД на математических моделях, а не на двигателе. Все выше сказанное предопределяет весьма широкий перечень требований, предъявляемых к математическим моделям. В процессе проектирования ГТД используются разнообразные математические модели как двигателя в целом, так и отдельных его узлов. В данном документе будет рассматриваться универсальная математическая модель ГТД, предназначенная для выполнения термогазодинамических расчетов проточной части. Поэтому в дальнейшем изложении все затрагиваемые вопросы будут касаться только таких моделей.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

A - массив;

a - коэффициент;

а_г - горловина межлопаточного канала в турбине и в компрессоре;

a_кр - критическая скорость;

B - хорда лопатки;

c - скорость газа в абсолютном движении;

c_р - удельная теплоемкость при постоянном давлении;

F - площадь проходного сечения;

G_в - суммарный расход воздуха через двигатель;

G_т - часовой расход топлива;

H - энтальпия;

i - номер варьируемого или измеряемого параметра;

i_ред - передаточное число редуктора;

k_р - коэффициент неравномерности поля давления;

k_т - коэффициент неравномерности поля температур;

k_у - коэффициент устойчивости компрессора;

k - коэффициент, определяющий положение точки совместной

работы на характеристике компрессора;

k - показатель адиабаты для воздуха или газа;

l - высота лопатки;

M - момент на валу;

M_п - число Маха полета;

m - степень двухконтурности;

Ne - мощность;

n - число переменных, число варьируемых параметров,

частота вращения ротора;

P - реактивная тяга;

Р - статическое давление;

Р^* - давление торможения;

q - газодинамическая функция расхода, различного рода утечки

воздуха;

q_т - относительный расход воздуха;

R - газовая постоянная;

Re - число Рейнольдса;

S - энтропия;

T - статическая температура;

T^* - температура торможения;

T_кр - критическая температура;

V - скорость полета;

u - окружная скорость;

x - варьируемый параметр, любой аргумент;

y - варьируемый параметр при идентификации или оптимизации;

- обозначение приращения или разности;

- невязка, заданная точность расчета;

- коэффициент полезного действия, полноты сгорания;

- приведенная скорость;

- коэффициент расхода динамической вязкости газа;

- степень повышения (понижения) давления;

- коэффициент восстановления полного давления;

- скоростной коэффициент реактивного сопла.

ИНДЕКСЫ ВЕРХНИЕ:

* - параметры торможения.

ИНДЕКСЫ НИЖНИЕ:

0 - приведенный к стандартным условиям;

1 - сечение на входе в узел;

2 - сечение на выходе из узла;

I - первый (внутренний) контур;

II - второй контур;

III - третий контур;

IV - четвертый контур;

V - пятый контур;

агр - агрегаты;

бар - барботаж;

в - воздух;

г - газ;

з - запирание;

зац - зацепление;

из - изоэнтропный;

ид - идеальный;

к - компрессор;

кр - критический;

кс - камера сгорания;

н - номинальный;

охл - охлаждение;

п - помпаж;

пр - приведенный;

пред - предельный;

расп - располагаемый;

с - срез сопла;

т - топливо, турбина;

чпс - чистые продукты сгорания.