![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Проблемы выбора рациональных значений параметров рабочего процесса.
Выбор рациональных значений параметров рабочего процесса ГТД осуществляется на этапе начального (предэскизного проектирования). Доля затрат на этот этап относительно невелика (~5% от затрат на создание ГТД). Однако, решения, принятые на этом этапе, на Эффективность ЛА во многом зависит от основных технических данных ГТД: Среди основных проблем, возникающих при обосновании выбора проектных параметров авиационных ГТД, выделим следующие: · обоснование критериев выбора значений параметров двигателя; · обоснование выбора расчетного режима для завязки двигателя с ЛА; · обоснование необходимого минимума параметров ГТД, подлежащих оптимизации; · обоснование надежности полученных результатов оптимизации параметров ГТД. При решении каждой из этих проблем возможны различные подходы. Одним из наиболее эффективных является оптимизация параметров авиационных ГТД непосредственно на основе критериев оценки эффективности ЛА. Основная особенность этого направления состоит в том, что оптимизация параметров двигателя рассматривается в непосредственной связи с эффективностью ЛА. Обоснование критериев (проблема “а”). Эффективность современного ЛА характеризуется не одним, а несколькими разнородными критериями. Поэтому оценку совокупной эффективности производят по комплексу критериев, влияние которых на выбор значений параметров СУ зачастую оказывается противоречивым. Так, например, технико-экономическое совершенство эксплуатационного пассажирского самолета (ДПС) при расчетных величинах дальности полета и производительности в настоящее время обычно оценивают по комплексу таких критериев, как:
· затраты топлива летательным аппаратом на 1 т км
· весовая отдача по коммерческой нагрузке
· себестоимость перевозок
· величина прибыли
При оценке эффективности вертолетов, для которых наиболее типично многоцелевое назначение в комплексную оценку, кроме названных критериев, могут входить: стоимость вертолето-часа (при нетранспортных работах, санитарного, учебного, административного назначения), максимальная дальность полета (аэрофотосъемка, облет ЛЭП и т.п.), особые виды производительности ( При проектировании ЛА количество критериев оценки эффективности возрастает. Так, например, для учета необходимых капиталовложений принято использовать критерий приведенных затрат на 1 т.км - Специфической особенностью проектирования ЛА является необходимость выполнения условий, определяемых уравнением существования ЛА. При достигнутых соотношениях между тяговыми, массовыми и аэродинамическими силами важнейшие технико-экономические показатели ТЭП могут быть получены лишь при определенном уровне совершенства конструкции СУ и ЛА, который контролируется и оптимизируется в процессе проектирования на основе целого ряда критериев, характеризующих величину массы элементов ЛА. Одним из наиболее часто применяемых критериев является взлетная масса ЛА -
При сравнительном анализе силовых установок ЛА в моторостроительном ОКБ часто используют критерии
или В последние годы развитие критериев технико-экономической оценки проектируемого ЛА происходит в направлении всё более детального учета затрат на различных этапах всего будущего жизненного цикла системы. Помимо учёта предполагаемых затрат на эксплуатацию ЛА, предпринимаются попытки учёта ожидаемых затрат на ОКР и на производство системы ЛА в зависимости от выбираемых параметров ГТД. В связи с этим в ряде проектов ЛА в США выбирают параметры ЛА И ГТД, исходя из минимума стоимости всего жизненного цикла проектируемой системы: Общее количество критериев эффективности система ЛА-ГТД насчитывает более двух десятков показателей. Это означает, что задача выбора значений параметров рабочего процесса является многокритериальной и, следовательно, носит векторный характер. Фактически, этим самым получен ответ на вопрос, имеются ли среди множества оптимальных решений для каждой из целевых функций (критериев) такое, которое удовлетворит всем экстремальным значениям. Конечно, нет. Рассмотрим, например, типичные результаты оптимизации одного из важных параметров - На этом рисунке наглядно видно, что в окрестностях экстремума целевые функции системного ряда (
Рис.6.2. Результаты оптимизации
При отступлении от экстремума целевой функции на величину
Выбор расчётного режима (проблема “б”). Выбор связан с режимом, на котором целесообразно выполнять оптимизацию и, следовательно, закладывать исходный проектный расчёт двигателя. Обеспечивая полёт ЛА по траектории (взлёт, набор высоты, крейсерский полёт, снижение и др.), двигатель поочерёдно работает на существенно разных режимах: взлётном, максимальном продолжительном, крейсерских и т.д., имея при этом на каждом из этих режимах разные значения давления и температуры, заторможенного потока Рис.6.3. Пример оптимизации функции одной переменной и нахождения
Кроме этих характерных режимов, при проектировании ГТД исследуют ряд специальных предельных режимов: · при полёте с максимальной скоростью у земли; · при полёте с максимальным скоростным напором на высоте; · взлёт при пониженном барометрическом давлении и повышенной температуре · взлёт с одним отказавшим двигателем. Всё это многообразие эксплуатационных условий должно быть как-то отражено в выборе параметров ГТД для того единственного режима, который должен быть принят в качестве расчётного. Таким образом, существует два взаимосвязанных вопроса: какой из эксплуатационных режимов двигателя наиболее целесообразно принять в качестве расчетного и как учесть при оптимизации параметров на расчётном режиме влияние других режимов работы двигателя. С момента появления авиационных двигателей довольно продолжительное время все они обычно рассчитывались на взлётном режиме, что позволяло одновременно учесть требования к взлётной тяговооружённости ЛА и к прочности двигателя. Затем, на примере НК-12 было показано, что двигатели ДПС, ДТС следует закладывать на высотном крейсерском режиме. В этом случае существенную сложность представляет собой учёт режимов взлёта, набора высоты и снижения. Известно, что, например, затраты топлива на набор высоты могут достигать у ЛА в зависимости от дальности полёта от 20 до 50% от нормального запаса топлива. С другой стороны, исследования, выполненные в ГОСНИИГА, показали, что для характерных рейсов (программ полёта) у большинства существующих ДПС всех типов, превышение среднечасового расхода топлива
вследствие различных эволюций ЛА (набор высоты и т.п.), над крейсерским часовым расходом
невелико
Оно составляет обычно 5…15% и зависит, в основном, от дальности полёта (см.рис.6.4). Кроме влияния расхода и запаса топлива, на величину и характер изменения по параметрам двигателя критериев оценки ЛА влияет масса двигателя. Очевидно, что величина массы ГТД должна зависеть главным образом от параметров наиболее напряжённых, а не крейсерских режимов. Рис.6.4. Зависимость коэффициента
В качестве такого режима рассматривают взлётный режим при Для сверхзвуковых ЛА и вертолётов при выборе параметров ГТД используют взлётный режим. Именно в этом режиме при условии Выбор параметров, подлежащих оптимизации (проблема “в”). Оптимизация проектных параметров рабочего процесса ГТД преследует цель - найти наилучшее для ЛА сочетание известной его триады “внешних” показателей – удельных параметров - Рабочий процесс ГТД в целом определяется большим числом параметров. Рассмотрим в i-s координатах цикл ВРД (см.рис.6.5). Выбор значений большой части параметров (
Рис.6.5. Реальный термодинамический цикл ВРД
Оптимизировать же необходимо лишь те параметры, которые определяют замкнутую систему уравнений проектного термогазодинамического расчёта двигателя и которые одновременно могут изменяться в широком диапазоне значений (например
Необходимо отметить, что величина применяемых в настоящее время значений температуры Из оставшихся трёх параметров у ТРДД независимыми переменными с широким диапазоном возможных изменений являются только две. При каждом уровне свободной энергии, зависящем от величины Например, при Таким образом, для ТРДД возможно оптимизировать не все 4 независимых переменных. В ряде случаев можно ограничиться тремя Рассмотрение самолётных ТВД (ТВВД) приводит к выводу о необходимости оптимизировать у них только два параметра рабочего процесса:
Рис.6.6. Зависимости Обоснование надёжности полученных результатов оптимизации параметров ГТД (проблема “г”). Величина критериев оценки ЛА естественно зависит от исходных проектных данных СУ. Однако, значительная часть этих исходных данных определяется на основе прогнозных оценок. Поэтому существенная часть исходных проектных данных бывает известна со значительной неопределённостью, т.к. не может быть предсказана с достаточной степенью точности: некоторые из них, принимаемые при оптимизации параметров ГТД в качестве расчётных констант, в условиях реальной эксплуатации ЛА представляют собой случайные величины ( Благодаря этому, задача оптимизации параметров ГТД приобретает многовекторный характер, т.к. при неопределённости исходных данных каждый из критериев, входящих в комплексную оценку эффективности ЛА, в свою очередь, является вектором. Для выбора значений параметров ГТД обычно рассматривают вблизи расчётного оптимума несколько вариантов двигателя. При этом оценивают возможность выполнения важнейших технических требований и ограничений (сроки создания, нормы шума, заданный ресурс, эмиссия вредных выделений и т.п.). Одновременно принимают во внимание также и конструктивно-технологические возможности предприятия (наличие прототипа и перспективного задела, так называемые конструктивные соображения, оснащённость и численность производственно-технологической службы и т.п.). Следовательно, помимо количественной неопределённости исходных данных, часть информации, которую требуется учесть при выборе параметров ГТД, вообще не может быть формализована и внесена в начальные условия оптимизации. Поэтому очевидно, что для выбора значений параметров ГТД недостаточно располагать знаниями только расчётных оптимумов, имеющих в сущности условный характер. Необходимо иметь возможность с помощью ЭВМ отыскивать такие сочетания параметров ГТД, при которых в условиях неполной определённости исходных данных, вероятность обеспечить запроектированную эффективность ЛА будет наибольшей. Для этого требуются специальные математические методы. Основные принципы таких методов мы рассмотрим далее
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 236; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.16.139.62 (0.033 с.) |