Лекция 2 нелинейная динамика

К нелинейным динамическим процессам относятся нестационарные процессы в двигателе, сопровождающиеся изменением параметров двигателя в широком диапазоне, возникающие на режимах запуска, т.е. в процессе выхода на режим малого газа, на приемистости двигателя т.е. в процессе перехода с режима малого газа на режим близкий к номиналу, а также при действии больших по величине возмущений на входе в двигатель.

На всех этих режимах проявляется существенная нелинейность характеристик двигателя.

1. Процесс запуска двигателя

Это процесс, происходящий в соответствии с программой подвода мощности от пускового устройства (ПУ + ВСУ) и законом подачи топлива в КС может быть разбит на этапы:

• раскрутка ротора турбокомпрессора пусковым устройством до начала подачи топлива и его воспламенения;

• раскрутка ротора пусковым устройством и турбиной на участке работы автомата запуска, дозирующего подачу топлива в КС;

• раскрутка ротора ПУ и турбиной при вступлении в работу регулятора частоты вращения с выходом двигателя на режим МГ;

Требования к процессу запуска обычно предъявляются к его времени, что связано с выполнением ТТ к ЛА, с запуском остановленного в полете двигателя и другими. Лимитирующими факторами в этом процессе являются максимальные значения температуры газа перед турбиной, запасы ГДУ компрессора и величина ускорения ротора турбокомпрессора. Значения этих параметров в процессе запуска определяются мощностью ПУ, законами дозирования топлива и возможностью изменения геометрии проточной части двигателя.

Рис.2 Изменение n в процессе запуска в зависимости от времени запуска и мощности ПУ

Зависимость времени запуска от мощности ПУ

Основной параметр пусковой системы – мощность ПУ – определяет запуск. Однако следует учитывать, что масса турбостартеров увеличивается пропорционально их мощности - нужен оптимизированный компромисс. Закон изменения подводимой мощности от ПУ к валу ротора запускаемого двигателя.

N_{ПУ =} 2N_ПУ  max n _пу /n _{пу max} (1-0,5n _пу /n _{пу max}), где n _пу, n _{пу max} – текущее значение частоты вращения и значение частоты вращения, при которой мощность ПУ достигает максимального значения т.е.

В этом случае имеет место линейная зависимость изменения крутящего момента от частоты вращения:

M_ПУ = M_{ПУ P}  (2 – n_K/n_KP)

M_{ПУ P} – крутящий момент ПУ при частоте вращения, соответствующей расчетной мощности ПУ. Для n _к= 0 M _{ПУ 0} = 2M_{ПУ P}

Снижение уровня превышения Т_Г при увеличении N _ПУ объясняется тем, что при более интенсивной раскрутке ротора и неизменной программе подачи топлива в КС воспламенение и процесс сгорания происходит при большем G_В через двигатель.

Существенное влияние на величину подводимой от ПУ мощности в процессе запуска оказывает передаточное отношение привода от ПУ к валу двигателя.

Значение n _{ПУ ОТКЛ.} (в момент отключения) ограничено обычно из соображения прочности элементов турбины ПУ, но должно обеспечивать надежный выход двигателя на режим МГ. Аналогично мощность изменяется и по частоте вращения ротора турбокомпрессора запускаемого двигателя. Оптимальным передаточным отношением i при заданном n _{к откл.} является

i = f(_дв), при котором ПУ все время работает при n _ПУ = n _{ПУ Р}. Такой режим может быть обеспечен применением бесступенчатых редукторов или путем ступенчатого изменения передаточного отношения.

Рис.3