Сравнительный анализ точности математических моделей массы турбореактивных двухконтурных двигателей

Авторы

Кузьмичёв В. С.^*, Филинов Е. П.^**, Остапюк Я. А.^***

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

*e-mail: kuzm@ssau.ru
**e-mail: filinov@ssau.ru
***e-mail: oya92@mail.ru

Аннотация

В работе проведен сравнительный анализ точности доступных в открытой печати математических моделей массы авиационных газотурбинных двигателей. В статье представлены используемые для анализа термодинамические и габаритные параметры 77 современных двухконтурных газотурбинных двигателей, существенно отличающихся по параметрам рабочего процесса. Недостающие данные для указанной базы были получены методом идентификации математических моделей. Для каждого из 77 двигателей по всем восьми моделям была определена масса и произведено сопоставление результатов с реальным значением массы двигателя, что позволило сделать следующие основные выводы: только четыре из рассмотренных моделей (Torenbeek, Svoboda, Raymer, Кузьмичев) обеспечивают приемлемую погрешность определения массы. Самой низкой погрешностью обладает модель массы Кузьмичева, в структуре которой используется наибольшее (из рассмотренных) число факторов двигателя, однако в целом для восьми рассмотренных моделей корреляции между числом используемых параметров и точностью не выявлено.

Ключевые слова

турбореактивный двухконтурный двигатель, математическая модель массы, точность математической модели, концептуальное проектирование

Библиографический список

1. Torenbeek E. Synthesis of Subsonic Airplane Design. Delft, Delft University Press, 1976, 598 p.

2. Raymer D.P. Aircraft Design: A Conceptual Approach, Washington, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1992, 745 p.

3. Jenkinson L.R., Simpkin P., Rhodes D. Civil Jet Aircraft Design, London, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1999, 429 p.

4. Svoboda C. Turbofan Engine Database as a Preliminary Design Tool // Aircraft Design, 2000, no. 3, pp. 17 – 31.

5. Lolis P. Development of a Preliminary Weight Estimation Method for Advanced Turbofan Engines: Ph.D. Thesis. Cranfield University, 2014, 189 p.

6. Guha A., Boylan D., Gallagher P. Determination of Optimum Specific Thrust for Civil Aero Gas Turbine Engines: a Multidisciplinary Design Synthesis and Optimization, Proc IMechE Part G // Journal Aerospace Engineering, 2012, vol. 227 (3), pp. 502 – 527. DOI: 10.1177/0954410011435623.

7. Byerley A.R., Rolling A.J., Van Treuren K.W. Estimating Gas Turbine Engine Weight, Costs, and Development Time During the Preliminary Aircraft Engine Design Process // Proceedings of ASME Turbo Expo, 2013, vol. 4, GT2013-95778, pp. V004T08A01, DOI: 10.1115/GT2013-95778.

8. Trent 1000 package C update. URL: http://www.rolls-royce.com/

9. Introducing GE’s Catalyst™ Advanced turboprop engine. URL: https://www.geaviation.com/

10. Products. URL: http://www.pw.utc.com/Products

11. V Международный технологический форум «Инновации. Технологии. Производство». 16-18 апреля 2018. URL: http://www.npo-saturn.ru/?sat=61

12. Roux E. Turbofan and Turbojet Engines. Database Handbook, Blagnac, Elodie Roux, 2007, 595 p.

13. Соркин Л.И., Ведешкин Г.К., Князев А.Н. Иностранные авиационные двигатели и газотурбинные установки: Справочник – М.: ЦИАМ, 2010. Вып. 15. – 415 с.

14. Скибин В.А., Солонин В.И. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний в обеспечение создания перспективных авиационных двигателей: Аналитический обзор. – М.: ЦИАМ, 2010. – 673 с.

15. Шустов И.Г. Двигатели 1944-2000: авиационные, ракетные, морские, промышленные: технико-экономическая база данных. Энциклопедия по двигателям. – М.: АКС-Конверсалт, Центр истории авиационных двигателей, 2000. – 394 с.

16. Mattingly J.D., Heiser W.H., Pratt D.T. Aircraft Engine Design, Reston, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2002, 679 p.

17. Civil Turbojet/Turbofan Specifications. URL: http://www.jet-engine.net/civtfspec.html

18. Кузьмичев В.С., Морозов М.А. Концепция метода распознавания облика рабочего процесса ГТД в условиях дефицита информации // Известия Вузов. Авиационная техника. 1991. № 3. С. 44 – 48.

19. Kuz’michev V.S., Ostapyuk Y.A., Tkachenko A.Y., Krupenich I.N., Filinov E.P. Comparative Analysis of the Computer-Aided Systems of Gas Turbine Engine Designing // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 2017, vol. 6 (1), pp. 28 – 35. DOI: 10.18178/ijmerr.6.1.28-35.

20. Rybakov V.N., Tkachenko A.Y., Kuz’michev V.S., Krupenich I.N. Computer-aided system of virtual testing of gas turbine engines // MATEC Web of Conferences, 2016, vol. 77. DOI: 10.1051/matecconf/20167701028.

21. Кузьмичев В.С., Крупенич И.Н., Рыбаков В. Н. и др. Формирование виртуальной модели рабочего процесса газотурбинного двигателя в CAE системе «АСТРА» // Труды МАИ. 2013. № 67. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=41518

22. Кузьмичев В.С., Крупенич И.Н., Рыбаков В.Н. и др. Исследование возможности повышения эффективности ГТУ за счёт регенерации тепла // Труды МАИ. 2012. № 58. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=33274

23. Kuz’michev V.S., Tkachenko A.Y., Ostapyuk Y.A., Krupenich I.N., Filinov E.P. Features of Computer Modeling of the Working Process of Small-scale Gas Turbine Engines // 2017 International Conference on Mechanical, System and Control Engineering, ICMSC 2017, Saint-Petersburg, May 19-21, 2017, pp. 136 – 140.

Скачать статью