Особенности применения электроприводных агрегатов в авиационных силовых установках

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Легконогих Д. С. 1*, Голев И. М. 1**, Преображенский А. П. 2***, Зеленин А. Н. 3****

1. Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», ул. Старых Большевиков, 54а, Воронеж, 394064, Россия
2. Воронежский институт высоких технологий, ул. Ленина, 73а, Воронеж, 394043, Россия
3. ОДК-Климов, Кантемировская ул., 11, Санкт-Петербург, 194100, Россия

*e-mail: stav-leg@mail.ru
**e-mail: imgolev@gmail.com
***e-mail: app@vivt.ru
****e-mail: z-designer@yandex.ru

Аннотация

В статье проведен анализ работ по созданию электроприводных агрегатов для самолетных и двигательных систем. Представлены направления электрификации газотурбинных двигателей, основными из которых являются замена механического и гидравлического привода двигательных агрегатов на электрический. Показано, что применение в системах газотурбинных двигателей электроприводных агрегатов сулит ряд преимуществ, связанных со снижением массово-габаритных параметров, повышением надежности, боевой живучести и других эксплуатационных свойств авиационных силовых установок. Однако эффективная реализация данных мероприятий требует решения некоторых проблемных вопросов по разработке бортовых источников электрической энергии с высокой удельной мощностью. Приведен обзор отечественных и зарубежных разработок электроприводных агрегатов для существующих и перспективных авиационных двигателей. Предложен один из возможных вариантов отказоустойчивой структурной схемы топливной системы двухдвигательной авиационной силовой установки с электроприводными топливными насосами. Данная структурная схема позволит осуществлять частичное или полное восстановление работоспособности топливной системы при возникновении эксплуатационных отказов, а также в случае боевых повреждений. Сделан вывод, что в настоящее время наиболее целесообразно применение электропривода для агрегатов относительно небольшой мощности. Для действительно массового внедрения электроприводных агрегатов в авиационные системы необходимо проведение дальнейших работ по оценке возможности, целесообразности и эффективности данных мероприятий.

Ключевые слова

силовая установка, газотурбинный двигатель, электроприводной агрегат, топливный насос, система автоматического управления

Библиографический список

  1. Белкин Ю.С., Гулиенко А.И., Гуревич О.С. Системы автоматического управления авиационными ГТД: Энциклопедический справочник. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2011. – 208 с.

  2. Гуревич О.С., Гулиенко А.И. Системы газотурбинного двигателя для «электрического» самолета // Климовские чтения – 2017. Перспективные направления развития авиадвигателестроения. Сборник статей. (Санкт-Петербург, 20 октября 2017). – Санкт-Петербург: Скифия-принт, 2017. С. 214 – 223.

  3. Скибин В.А., Солонин В.И., Палкин В.А. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний в обеспечение создания перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор) – М.: ЦИАМ, 2010. – 672 с.

  4. Легконогих Д.С., Зеленин А.Н. Применение электрического привода агрегатов в топливной системе газотурбинного двигателя // Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Сборник трудов. (Самара, 22-24 июня 2016). – Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, 2016. Ч.1. С. 207 – 208.

  5. Трубаев П.А., Беседин П.В. Практикум по гидравлическим машинам и компрессорам. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2001. – 108 с.

  6. Stepher J. Bradbook. The case for embedded starter generator in military combat engine, 2009, ISABE Paper № 2009-1242.

  7. Легконогих Д.С., Зеленин А.Н. Анализ работ по применению электроприводных агрегатов в системах ГТД // IV Всероссийская научно-практическая конференция «Академические Жуковские чтения». Сборник статей. (Воронеж, 23-24 ноября 2016). – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2017. С. 151-157.

  8. A fly-by-wireless UAV platform based on a flexible and distributed system architecture // IEEE № 1-4244-0726-5/06, 2006, pp. 2359 – 2364.

  9. Dedicated frequency allocation for aircraft onboard wireless systems. Boeing company. ICAO ACP WG-F Meeting,. Nairobi, September 2007, available at: https://www.icao.int/safety/acp/ACPWGF/ACP-WG-F-17/WGF1719%20AVSI%20Aircraft%20Wireless%20spectrum.pdf

  10. Radio- frequency wireless flight-control systems, Dryden Flight Research Center. DRC-9609, NASA Tech Briefs, 2008, vol. 21, no. 10, 84 p.

  11. Securaplane Technologies Inc. Wireless technology intra-aircraft wireless data bus for essential and critical applications, available at: https://www.securaplane.com

  12. Wireless sensor network for aircraft health monitoring. Honeywell Labs. 2004, available at: www.arctic.umn.edu. DOI: 10.1109/BROADNETS.2004.92

  13. Гуревич О.С., Гольберг Ф.Д., Зуев С.А., Бусурин В.И. Управление органами механизации компрессора газотурбинного двигателя с использованием его математической модели // Труды МАИ. 2017. № 93. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=80286

  14. Kreiner A., Lietzau K. The use of onboard real-time models for jet engine control. MTU Aero Engines, Germany, 2004, available at: http://docshare01.docshare.tips/files/5150/51504922.pdf

  15. Легконогих Д.С., Зеленин А.Н. Надежность топливной системы турбовального двигателя с электрическими приводами // III Всероссийская научно-практическая конференция «Академические Жуковские чтения». Сборник статей. (Воронеж, 25-26 ноября 2016). – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016. Т. 2. С. 69 – 71.

  16. Гуревич О.С. Системы автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями. Труды ЦИАМ № 1346. – М.: Торус Пресс, 2010. – 264 с.

  17. Концепция СНТК им. Н.Д. Кузнецова для ГТД ЛА с полным электрическим управлением // Аэрокосмическое обозрение, 2006. № 1. 155 c.

  18. Зрелов В.А. Отечественные газотурбинные двигатели. Основные параметры и конструктивные схемы. – М.: Машиностроение, 2005. – 336 с.

  19. Зеленин А.Н., Легконогих Д.С. Структурная схема отказоустойчивой топливной системы авиационной силовой установки с электроприводными насосами // Климовские чтения – 2017. Перспективные направления развития авиадвигателестроения. Сборник статей. (Санкт-Петербург, 20 октября 2017). – Санкт-Петербург: Скифия-принт, 2017. С. 191-195.

  20. Котельников В.Р., Хробыстова О.В., Зрелов В.А., Пономарев В.А. Двигатели боевых самолетов России. – Рыбинск: Медиарост, 2017. – 616 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход