7.6. Граф-модель проточной части авиационного двухконтурного

ДВУХКАСКАДНОГО ГТД

7.6.1. П ос тр ое ни е м од ел и

Проиллюстрируем методику выбора множества диагностических

параметров с применением пакета прикладных программ

ДОМПТОГРАМ на примере авиационного ГТД.

Граф-модель авиационного ГТД (см. рис. 2.14) позволяет вычленить

ту ее часть, которая в первом приближении представляет

собой тепловую машину, преобразующую энергию тепловых процессов

в силу тяги. Такое представление позволяет конкретизировать

описание процессов, происходящих в проточной части ГТД

для любого из режимов его работы с удобной для решения

практических задач степенью детализации.

Для составления модели оказалось удобным использовать

функциональную схему и содержательное описание свойств,

элементов и воздействий двигателя, имеющиеся в многочисленной

литературе [2, 75, 79, 83, 87].

Это описание охватывает множество функциональных элементов,

обеспечивающих решение задачи выбора диагностических

параметров. Под множеством функциональных элементов понималось

множество узлов, деталей и неделимых элементов, выполняющих

хотя бы одну функцию по обеспечению работы других

функциональных элементов или двигателя в целом.

Под неделимым элементом имелись в виду деталь или набор

деталей, реализующих минимальное число функций (функциональных

свойств) по обеспечению работы других элементов, при

любом делении которых появляются элементы, не имеющие само-

7В 199

стоятельной функции. При этом под функцией понималось действие,

реализуемое функциональными элементами для преобразования

некоторого исходного или начального состояния объекта

(процесса) в желательный конечный результат при соблюдении

ограничений, накладываемых на условия реализации

функции.

С целью учета принципов функционирования ГТД были установлены

возможные взаимосвязи между выбранными в рамках модели

функциональными свойствами. Для этого использовалось

описание существенных для принятого уровня конкретизации

воздействий между ними.

Под воздействием понималась совокупность входящих и выходящих

материальных потоков, порождающих свойства функционирования

такие, как сжатие и расширение газовых потоков,

подача топлива и горения в камере сгорания, образование

механических и других взаимодействий, других явлений, проявляющихся

через изменения структурных параметров в режиме

нормального функционирования. Считалось, что между двумя

функциональными свойствами существует взаимодействие тогда

и только тогда, когда одно из них оказывает непосредственное

воздействие на другое.

При этом, как и раньше, требования задавать воздействия

аналитическими или численными зависимостями не обусловливались,

считалось достаточным иметь лишь их словесное описание,

а аналитические закономерности использовались лишь для

конкретизации и выявления основных причинно-следственных

связей.

Модель строилась и оптимизировалась в соответствии с описанными

ранее методиками и реализующими их алгоритмами

как в пакетном или диалоговом режимах, так и ≪вручную≫.

При этом рассматривалось некоторое множество функциональных

свойств X, необходимое для описания процессов в проточной

части ГТД. Оно было разбито на два подмножества таким

образом, что A' = M|JA^, где М —множество собственных функциональных

свойств, а N —подмножество функциональных свойств

других систем или внешней среды, которые являются существенными

для функционирования ГТД. Элементы множества X отображались

на граф-модели в виде вершин.

Использование функциональной схемы ГТД и реализация описанных

ранее процедур на множестве содержательных описаний

функциональных элементов, усиленных анализом линеаризованных

уравнений физических процессов для уточнения существующих

причинно-следственных связей, позволили представить

процессы образования тяги в проточной части ГТД в пространстве

свойств функционирования в виде первоначальной граф-модели

и в дальнейшем оптимизировать ее.

200

Рис. 7.8. Полная граф-модель проточной части. Вершины модели имеют обозначения,

общепризнанные в теории авиационных ГТД:

T f—температура во входном устройстве; T f—температура за вентилятором; л?— степень сжатия воздуха в вентиляторе; а?х—потери на трение во входном устройстве;

Я,—коэффициент полезного действия вентилятора; T t—температура за каскадом

низкого давления (К Н Д ) ; л?„д —степень сжатия воздуха в КНД; г)„д—КПД КНД; TS — температура воздуха за каскадом высокого давления (К В Д ); л?вд—степень сжатия

воздуха в КВД; г|квд —КПД КВД; я„д—частота вращения ротора низкого давления

(Н Д ); л вд—частота вращения ротора высокого давления (В Д ) ; G ',—расход воздуха

в 1-м контуре; Gl —расход воздуха во 2-м контуре; T t—температура за камерой

сгорания; G,—расход топлива; oifc—гидравлические потери в камере сгорания; T f— температура газа за турбиной высокого давления (Т В Д ); я?вд—степень расширения

газа в ТВД; л ^ д —Степень расширения газа в ТНД; т|твд—КПД ТВД; T f—температура

газа за турбинои низкого давления (ТН Д ); л?нд—степень расширения газа в ТНД; т),„д— КПД ТНД; РС1—давление в сопле 1-го контура ; Рс2- давление в сопле 2-го контура;

Г ? —температура газа в сопле; л ? —степень расширения газа в сопле; R—реактивная тяга

двигателя; —площадь соплового аппарата ТВД; Fc≫ha—площадь соплового, аппарата

ТНД; FCI—площадь сопла 1-го контура; FC2—площадь сопла 2-го контура; Fc— площадь реактивного сопла; о с,—гидравлические потери в сопле 1-го контура; о С2—гидравлические

потери в сопле 2-го контура; С\—изменение скорости газового потока в сопле

1-го контура; Сг—изменение скорости газового потока в сопле 2-го контура; с—изменение

скорости газового потока на выходе из реактивного сопла

Кратко изложим ход построения этой конкретной модели,

ее оптимизации и получения покрытия таблицы1.

При построении граф-модели учитывались только те свойства

N, которые во взаимодействии со свойствами М порождали новые

функциональные свойства. Численные характеристики взаимодействий

и порождаемых ими свойств не рассматривались.

Построение граф-модели производилось соединением непосредственно

взаимодействующих функциональных элементов по следующему

правилу: два функциональных элемента jс,-, j t , e X со1

Построение модели и ее последующая обработка произведены В. С. Акуленко,

Я. А. Грундспенкисом, 3. П. Марковичем и Я. К. Тентерисом под руководством

проф. Б. А. Соловьева.

201

единились ориентированным ребром от х, к х „если по крайней

мере одно выходящее физическое воздействие элемента х, совпадало

с одним входящим физическим воздействием qj(Xj) элемента