«Приёмистость» ТРДД

[Ofer]

В своё время защищал диплом по конструкции авиационного двигателя (86-й год) и эксплуатировал Миг-29 (техником). И у Су-27 и у Миг-29 система управления двигателем электронная. Стоит блок, к которому подводятся параметры с датчиков и на выходе выдаётся команда топливному насосу, на гидроусилители изменения миделя сопла, поворота лопаток первой ступени статора КНД (Ал-31) и другой механики, позволяющей работать двигателю устойчиво во всех эксплуатационных диапазонах скоростей и высот.
Приёмистость конкретного двигателя очень сильно зависит от его настроек. У любого параметра есть определённый диапазон, настройка осуществляется поворотом регулировочного винта на определённое количество оборотов от крайнего положения.
Моделирование переходных режимов двигателя задача весьма и весьма не простая, хотя бы потому, что на неё влияют слишком много внешних параметров, начиная от угла атаки самолёта и кончая температурой перед ротором ТВД.
Разница в приёмистости движков КБ Люлька и от Прайт-Уитни несущественная, особенно в БВБ, имхо. Тем более прокладка всегда может всё нивелировать. ))

[Han]

О, ты видимо в теме
ВОПРОС, насущный:
Как зависит длительность переходного процесса РРД от величины скачка заданного РРД? Приблизительно.
ОЧЧЕНЬ буду благодарен.

[dimm66]

… система управления двигателем электронная. Стоит блок, к которому подводятся параметры с датчиков и на выходе выдаётся команда топливному насосу, на гидроусилители изменения миделя сопла, поворота лопаток первой ступени статора КНД (Ал-31) и другой механики, позволяющей работать двигателю устойчиво во всех эксплуатационных диапазонах скоростей и высот.

"Cистема управления двигателем электронная." – значит-таки аналоговая а не цифровая? И самое главное – оба двигателя (РД-33 и АЛ-31Ф ) изначально проектировались под аналоговую систему? Я понимаю, что выбирать не приходилось и аналоговая к тому же имеет и свои преимущества. Например, надёжность и скорость реагирования. Но вот усложнять её - не рекомендуется.

Имеет ли отношение цифровая система управления двигателем к продлению его ресурса?
То есть я понимаю, что всё зависит от целей, с которыми агрегат проектируется, но всё же?

Относительно переходных процессов хотелось бы также узнать, как происходит процесс сбрасывания газа. Кажется, я что-то читал про то, что у PW затянут процесс повторного набора тяги после её резкого сброса.

Кстати, а что помимо скоростей, высот и температуры воздуха могут ли иметь значение например температура двигателя/топлива или влажность воздуха? В смысле, какие параметры учитываются системой управления и какие параметры двигателя – регулируются. Как я понимаю, цифровая система даёт тут существенно больше свободы. Особенно, если двигатель изначально проектируется с учетом её использования.

Относительно помпажа в LockOn'е. У меня случалось нечто к нему близкое – на Су-25 после энергичного маневрирования на малых скоростях при включенном автомате тяги. Двигатель как-бы "замучивается". Такое впечатление, что теряется мощность – существенно изменялось поведение машины на той же скорости. Или может это было что-то аэродинамическое вроде срыва потока или турбулентности. Повреждений в тот момент не было.

[Han]

На Су-25, как и на Су-27 и МиГ-29, в реале автомата тяги нет. Есть только на Су-33.

[Ofer]

Han, ты имеешь в виду скорость вращения ротора и изменение её в зависимости от положения РУД-а?
Если да, то влияние её на тягу не линейное. Для устойчивой работы двигателя важным является угол атаки на лопатках компрессора. Измеряется темнпература входящего воздуха, скорость потока, перепад давления, ещё что то (слишком давно всё это было, э-хе-хе). На основании этих показателей идёт сигнал на регулировку элементов управления двигателя (поворачиваются лопатки статора, открываются перепускные клапаны и т.д.). Увеличение подачи топлива по РУД-у идёт в любом случае, но при этом регулируется мидель сопла, компрессор, так что реальный рост тяги происходит с задержкой, которая определяется первоначальным режимом работы, состоянием атмосферы, в кот. находится самолёт. Короче автоматика следит, чтобы движок работал в устойчивом режиме и корректирует желания пилота.

[Ofer]

"Cистема управления двигателем электронная." – значит-таки аналоговая а не цифровая? И самое главное – оба двигателя (РД-33 и АЛ-31Ф ) изначально проектировались под аналоговую систему?
-------------------------------------------------------------------------------
В любой системе есть электронная часть (блок управления) и есть механическая (гидроприводы, сервомоторы). О чём идёт речь, я не понял.

[dimm66]

Originally posted by Ofer
"Система управления двигателем электронная." – значит-таки аналоговая а не цифровая? И самое главное – оба двигателя (РД-33 и АЛ-31Ф ) изначально проектировались под аналоговую систему?
-------------------------------------------------------------------------------
В любой системе есть электронная часть (блок управления) и есть механическая (гидроприводы, сервомоторы). О чём идёт речь, я не понял.

Разумеется, речь идёт об электронной части в вашем определении. Т.е. о внутренностях блока управления, о "мозгах", а не об исполнительных механизмах. Мне немного странно слышать, что исполнительные механизмы вы причисляете к системе управления. Впрочем, это формально, наверное, так и есть, Но мне казалось, что смысл моего высказывания и так ясен из контекста.

Цифровая система управления (блок управления, если это понятнее), грубо говоря, подразумевает использование микропроцессоров, работающих по программе. Причём, как правило, микропроцессоры используются во множественном числе. Прошу не путать микропроцессоры с микросхемами, если уж на то пошло. Микросхемы бывают и аналоговые.

А "электронные" бывают и лампы, так что само по себе это слово почти ничего не говорит. Между прочим, использование в системе управления двигателем аналоговой схемы на электронных лампах, не кажется мне таким уж невероятным, учитывая год появления первого образца Су-27 - T-10. Причём двигатели, очевидно, создавались ещё раньше.

Хе! Помните анекдот "рация на бронетранспортёре"? Ну, это к слову пришлось. Надеюсь, никого не обидел?

[Han]

2 Ofer:
Не о том спрашивал.
Вопрос вот в чем:
Как различается время переходного процесса РРД при даче оборотов (к примеру) от 70% до 100% и от 70% до 80%? (Пусть 70% - это МГ).

[Ofer]

dimm66, вопрос ведь в терминологии. Я рассказываю исходя из общепринятой терминологии. Есть двигатель, такая труба, в которой крутится ротор, есть камера сгорания, сопло. И есть система управления двигателя, которая включает в себя топливные насосы, электронный блок управления, механику, которая поворачивает, сдвигает-раздвигает ну и всё такое.
Если тебя интересует устройство электронного блока управления, то это не ко мне. Только сам он ничего не регулирует, а исключительно подаёт электрический сигнал клапанам, сервомоторам и другой механике. Могу только сказать, что даже самый первый 86-й процессор для него будет перебором. Почему?
Есть такая наука, термодинамика называется. Она описывает физику процессов, происходящих в двигателе. Так вот математическая модель этого процесса считается на калькуляторе, а когда я учился, то некоторые консерваторы даже на логарифмических линейках это делали. Переходные процесссы настолько сложны, что просчитать их просто не реально, хотя бы потому, что инерциальность ротора, который неравномерно нагрет, да ещё к нему приложены крутящие моменты со всех сторон не впишется ни в одну мат. модель.
У меня тема диплома была "Повышение экономичности двигателя стратегического бомбардировщика". Я там придумывал систему регулирования радиальных зазоров в турбине на переходных режимах. Реальные системы есть на движках, но КПД их низкий.
Так вот к чему это я. Представь, ты сможешь создать эту модель и повысить таким образом приёмистость максимум на 0,05%. Это значит, что в реальности тяга двигателя увеличится на пару десятков киллограмм. А стоимость движка возрастёт в разы, плюс ещё дополнительный вес и обьём, которые займут дополнительные агрегаты управления.
В итоге на выходе ты сработаешь в минус.
А если рассуждать здраво, то приёмистость у супостатских движков должна быть повыше, хотя бы потому, что масса ротора у них ниже, соответственно и инерционность.
Только не забывай, что реальный БВБ ведётся на форсажных режимах. А их регулирование идёт совсем по другой схеме.
Извиняюсь, что так длинно.

[Ofer]

Han, давай с терминологией сначала определимся. Что такое РРД?

[Olgerd]

ПравильнЕе было бы говорить об альфа-руд. Потому что обороты КНД - это итоговое значение которое видит летчик ПОСЛЕ завершения переходного процесса.

[Ofer]

Точно могу сказать, что обороты идут почти за РУД-ом, задержка меньше секунды. Скорость их нарастания - вопрос другой. Итоговое время выхода с МГ на максимал не скажу, но по субьективным ощущениям разработчики смоделировали правильно, доли секунды по любому нигде погоду не сделают.

[Olgerd]

Если говорить проще, то Данила спрашивал следующее. Допустим что время выхода с МГ на максимал составляет 5 секунд (что соответствует имеющимся цифрам при некоторых условиях). Значит ли это что выход с 70% (условный МГ) на 85% (все проценты привЕдены по прибору) будет равен 2.5 секунды? Равно ли время выхода 70%-85% времени выхода 85%-100%? Какова динамика процесса? Т.е. есть ли такой эффект - 70-80 за 1 секунду, а оставшиеся 5% добираются за оставшиеся 1.5 секунды (цифры приведены "с потолка")?

[Ofer]

есть ли такой эффект - 70-80 за 1 секунду, а оставшиеся 5% добираются за оставшиеся 1.5 секунды (цифры приведены "с потолка")?
------------------------------------------------------------------------------------
Да, можно так сказать. По любому основное время идёт раскрутка ротора. А так как его инерционность величина постоянная и зависит от массы, то линейную зависимость рассматривать можно. Автоматика будет замедлять темп (ускорять понятно что не получится), обрезая подачу топлива, чтобы избежать выхода на неустойчивые режимы работы. В идеале получится ветвь параболы, не сильно прогнутая. ))

[chp]

http://forum.sukhoi.ru/showthread.php?s=&threadid=14900

"..A linear programming technique optimizes this integrated
system model, allowing pilot selection of four optimization
modes: maximum thrust, rapid deceleration,
minimum fuel, and minimum turbine temperature. Testing
of these modes has been concluded. Overall engine performance
improvements were demonstrated for the singleengine
application in subsonic and supersonic flight
testing. Aircraft performance improvements were directly
measurable for dual-engine supersonic flight. The modes
were evaluated to illustrate the manner in which PSC
achieves its results in the supersonic envelope.
Accelerations and decelerations were flown to test the
PSC maximum thrust mode and RDM, respectively. During
the maximum thrust mode acceleration testing at an
altitude of 45,000 ft, the PSC commanded optimal inlet
and engine uptrims. The PSC model estimated the left and
right propulsion system produced an average of 4 percent
more thrust than the baseline. These estimated improvements
are evidenced by the measured 8.5 percent reduction
in acceleration time from Mach 0.9 to Mach 2. The
application of the PSC RDM led to quicker decelerations.
At an altitude of 45,000 ft, time to decelerate from Mach 2
to Mach 1.1 decreased by 50 percent.
The results from the minimum fuel and turbine temperature
modes showed that PSC can substantially improve thrust-specific fuel consumption (TSFC) and be used to
extend engine life. Cruise testing of the PSC minimum
fuel and turbine temperature modes demonstrated the ability
of the PSC algorithm to hold net propulsive force constant
while minimizing TSFC or fan turbine inlet
temperature, FTIT. As predicted, PSC held flight condition
by controlling model-estimated thrust to a constant level
for both modes. At Mach 1.5 and an altitude of 30,000 ft,
TSFC was reduced by over 9 percent for both sides of the
propulsion system primarily by reducing afterburner fuel
flow requirements. A minimum turbine temperature mode
test at Mach 1.8 and an altitude of 40,000 ft resulted in an
FTIT decrease of 25 °F or more for both engines while
holding a constant thrust and flight condition. Because the
baseline engine operates on the maximum FTIT limit at
this flight condition, 25 °F reduction translates to increased
engine life."

Или если коротко: в следствии приминения спец. адаптивного алгоритма управления силовой установкой достигнуты следующие улучшения - 4% в тяге, 8.5% в разгоне М0.9-2.0, 50% в торможении М2-1.1, 9% экономии топлива в режиме М1.5@10км

[Ofer]

chp, имхо, в этом отрывке описан эффект от хитрого регулирования воздухозаборника и температуры перед турбиной на сверхзвуке. Применяя правильную систему скачков уплотнения разогревали воздух и за счёт этого уменьшали кол-во сжигаемого топлива, там самым повышали экономичность силовой установки, в первом приближении так вроде.
Регулирование воздухозаборника это вообще тема отдельная. Я уже и не возьмусь её поднимать (позабыл всё нафиг). ))

[Yo-Yo]

Originally posted by dimm66
Разумеется, речь идёт об электронной части в вашем определении. Т.е. о внутренностях блока управления, о "мозгах", а не об исполнительных механизмах. Мне немного странно слышать, что исполнительные механизмы вы причисляете к системе управления. Впрочем, это формально, наверное, так и есть, Но мне казалось, что смысл моего высказывания и так ясен из контекста.

Цифровая система управления (блок управления, если это понятнее), грубо говоря, подразумевает использование микропроцессоров, работающих по программе. Причём, как правило, микропроцессоры используются во множественном числе. Прошу не путать микропроцессоры с микросхемами, если уж на то пошло. Микросхемы бывают и аналоговые.

А "электронные" бывают и лампы, так что само по себе это слово почти ничего не говорит. Между прочим, использование в системе управления двигателем аналоговой схемы на электронных лампах, не кажется мне таким уж невероятным, учитывая год появления первого образца Су-27 - T-10. Причём двигатели, очевидно, создавались ещё раньше.

Хе! Помните анекдот "рация на бронетранспортёре"? Ну, это к слову пришлось. Надеюсь, никого не обидел?

Принципиальной разницы в "мозгах" - аналоговых и цифровых - нет.
Просто цифровые алгоритмы, фактически, повторяют математические методы, примененные в системе управления.
Как это сделано - аналогово или в цифре, влияет лишь на массогабаритные показатели, показатели надежности, стабильность парметров и т.д.
Кроме этого, цифровые методы могут, в силу бОльших вычислительных возможностей, применять иные способы обработки данных, недоступные для аналоговых, например, из-за громоздкости.

[Ofer]

http://win.www.airwar.ru/enc/engines/rd33.html
http://win.www.airwar.ru/enc/engines/f100-229.html
http://win.www.airwar.ru/enc/engines/al31f.html
полезная инфа.

[dimm66]

http://win.www.airwar.ru/enc/engines/al31f.html
Двигатель имеет большой ресурс. При ремонте двигателя в эксплуатационных условиях можно поменять шесть, а на авиаремонтных заводах - все 14 блоков. Ресурс двигателя поднят до ресурса самолета (Су-27).

...

Ресурс двигателя до первого ремонта составляет 1000 ч, назначенный ресурс - 1500 ч

...

Ресурс, год 300

Хм. Трава какая-то. Всё на одной странице. Это баг или фича? Чему тут верить!? Триста лет ресурса! Сказочники.

[Military_upir]

под действием набегающего потока воздуха, при этом надежный запуск возможен практически во всем диапазоне скоростей полета самолета.

Сказка конечно , а так за исключением гидроэлектронной истемы)вместо резервной гидромеханической) . Очередной сказки про монокристаллические лопатки , модулбную конструкцию, и про

АЛ-31Ф эксплуатируется в широком диапазоне высот и скоростей полета, устойчиво работает на режимах глубокого помпажа воздухозаборника на числах М=2 в условиях плоского, прямого и перевернутого штопора.

А так в целом вполне пристойно
ЗЫ посмоторел про РД_33 и удивился- а с чего они вдруг решили что на АЛ-31 и РД-33 монокристаллические лопатки ?

[Ofer]

Military_upir, лопатки первой ступени турбины действительно отлиты с применением технологии выращивания монокристалла. Этой технологии уже много лет, ничего удивительного впринципе, за счёт этого повышается жаростойкость.

[Military_upir]

2 Ofer а направленная кристаллизация и монокристаллическая лопатка ,это разве одно и то же ? Я почему то думал что нет , и Люльке в свое время изрядно мозги промывали именно за отсутствие монокристаллических, кстати говоря разве из ЖС26 (АЛ-31)можно вырастить лопатку ?

[Ofer]

Military_upir, я в 84-ом году в Самаре на двигательном заводе наблюдал сей процесс. Гимора с ним было выше крыши, до 80% брака гнали и чуть ли не через день техпроцесс корректировали. Вполне возможно, что люльковцы пошли своим путём. Хотя вроде заявки на монокристалические лопатки были. Честно скажу, темой этой не владею, тем более столько лет прошло и воды утекло.