Разработка и экспериментальное исследование динамических характеристик адаптивного гасителя пульсаций давления для топливной системы газотурбинного двигателя


DOI: 10.34759/trd-2020-112-09

Авторы

Радин Д. В.*, Макарьянц Г. М.**

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: radin.danila.v@gmail.com
**e-mail: georgy.makaryants@gmail.com

Аннотация

Одним из ключевых направлений по улучшению экологических и экономических характеристик современных газотурбинных двигателей является разработка малоэмиссионных камер сгорания, реализующих концепцию сжигания бедной гомогенной смеси. Пульсации давления в топливной системе газотурбинного двигателя могут привести к нестабильному горению в малоэмиссионной камере сгорания. Частота вращения насоса сильно изменяется в зависимости от режима работы двигателя. Поэтому для подавления пульсаций давления в топливной системе необходимо применять регулируемый резонатор Гельмгольца, настраиваемый на частоту вращения насоса. В данной работе регулируемым элементом гасителя был объём полости. Данное исследование посвящено разработке и экспериментальному исследованию динамических характеристик адаптивного гасителя пульсаций давления резонансного типа в рассматриваемом частотном диапазоне. Экспериментальный стенд состоял из насоса, системы охлаждения рабочей жидкости, резонатора с поршнем, предназначенным для изменения объёма полости, и имитации топливной системы. Во время испытаний измерялись пульсации давления перед и за резонатором, а также за насосом, когда резонатор не был установлен. Объём резонатора изменялся от минимального до максимального значений. Эффективность настраиваемого резонатора Гельмгольца оценивалась с помощью коэффициента вносимого затухания. Частотная характеристика эффективности настраиваемого резонатора представляет собой монотонно убывающую кривую. Экспериментальные данные подтвердили теоретические расчёты с высокой точностью. Настраиваемый резонатор Гельмгольца обеспечивает гораздо большее затухание пульсаций давления, чем нерегулируемый, во всём частотном диапазоне.

Ключевые слова:

резонатор Гельмгольца, адаптивный, топливная система, пульсации, камера сгорания, газотурбинный двигатель

Библиографический список

  1. Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. – Пермь: ОАО «Авиадвигатель», 2006. – 1204 с.

  2. Арутюнов А.Г., Дыдышко Д.В., Ендогур А.И., Кузнецов К.В., Толмачев В.И. Перспективы развития транспортных самолетов // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=74704

  3. Комаров Е.М. Методы уменьшения эмиссии вредных веществ в камерах сгорания ГТД и ГТУ // Машиностроение и компьютерные технологии. 2018. № 5. С 9 – 29. URL: https://doi.org/10.24108/0518.0001394

  4. Лавров В.Н., Постников А.М., Церерин Н.В., Цыбизов Ю.И., Беляев В.В. Опыт создания и направления дальнейшего совершенствования малотоксичных камер сгорания ГТД и ГТУ // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. Авиационная и ракетно-космическая техника. 2002. № 2 (2). С. 65 – 70.

  5. Долгушев В.Г., Ионов В.А., Кун Н.В., Матвеенко А.М. Тенденции развития современных авиационных бортовых гидросистем // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=84461

  6. Нугуманов А.Д., Сипатов А.М., Назукин В.А. Использование мирового опыта регулирования газотурбинных двигателей (ГТД) с малоэмиссионной камерой сгорания (МЭКС) по режимам мощности и в климатическом диапазоне при создании МЭКС для ГТД разработки АО «ОДК-Авиадвигатель» // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2017. № 50. С. 139 – 147. DOI: 10.15593/2224-9982/2017.50.13

  7. Макарьянц Г.М. Разработка методов и средств снижения динамических нагрузок в пневматических и гидромеханических системах: Дисс. ... докт. техн. наук. – Самара, 2014. – 225 с.

  8. Прокофьев А.Б. Разработка метода комплексного анализа динамики и прочности трубопроводных систем с гасителями колебаний рабочей жидкости: Дисс. ... докт. техн. наук. – Самара, 2008. — 342 с.

  9. Бобарика И.О., Демидов А.И. Совершенствование всасывающих линий гидросистем с учетом кавитации // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=65646

  10. Тимушев С.Ф., Федосеев С.Ю. Методика численного моделирования вибрации осевого бустерного насоса жидкостного ракетного двигателя // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=62080

  11. Шорин В.П. Устранение колебаний в авиационных трубопроводах. – М.: Машиностроение. 1980. – 156 с.

  12. Ortwig H. Experimental and analytical vibration analysis in fluid power systems // International Journal of Solids and Structures, 2005, no. 42, pp. 5821 – 5830. DOI:10.1016/j.ijsolstr.2005.03.028

  13. Kela L. Resonant frequency of an adjustable Helmholtz resonator in a hydraulic system // Archive of Applied Mechanics, 2009, no. 79, pp. 1115 – 1125. DOI: 10.1007/s00419-008-0279-5

  14. Kela L. Adaptive Helmholtz Resonator in a Hydraulic System // International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 2010, no. 4, pp. 684 – 691.

  15. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1967. – 495 с.

  16. Башта Т.М. Расчеты и конструкция самолетных гидравлических устройств. – М.: Оборонгиз, 1961. – 475 с.

  17. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972. – 720 с.

  18. Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. Гидромеханика. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 317 с.

  19. Шахматов Е.В., Крючков А.Н., Гимадиев А.Г. Динамические процессы в гидравлических и пневматических системах летательных аппаратов. – Самара: Изд-во СГАУ, 2011. – 138 с.

  20. Зажигаев Л.С. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. – М.: Атомиздат, 1978. – 232 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2023

Вход