Моделі і методи аналізу динамічних процесів в системі автоматичного керування турбовального газотурбінного двигуна вертольота

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – Системи та процеси керування – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2021. Дисертаційна робота присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми прогнозування та усунення розвитку автоколивань в системі автоматичного регулювання (САР) обертів вільної турбіни турбовального газотурбінного двигуна (ГТД) вертольоту на основі розробки відповідних математичних моделей і методів. В результаті аналізу стану проблеми встановлено, що на даний момент проблема розвитку автоколивань в САР обертів вільної турбіни турбовальних ГТД вертольотів з гідромеханічною системою регулювання вирішено не повністю, що обумовило необхідність удосконалення класичного математичного інструментарію. У дисертаційної роботі розроблено комплекс взаємопов'язаних моделей динаміки САР обертів вільної турбіни турбовального ГТД вертольота і нелінійної поелементної моделі статичних характеристик гідромеханічного регулятора. На підставі поглиблених експериментальних досліджень процесів і характеристик елементів гідромеханічного регулятора отримані нові данні, які дозволили усунути протиріччя у математичному представленні функцій елементів САР та удосконалити їх математичні моделі. Подальший розвиток отримали методи дослідження автоколивань у складних механічних системах та визначено критерій для прогнозування автоколивань в САР обертів вільної турбіни турбовального ГТД при його наземних випробуваннях на гідрогальмівної установці та льотних випробуваннях у складі дводвигуневої силової установці вертольоту. Розроблені моделі і отримані результати досліджень складають основу методу прогнозування схильності САР обертів вільної турбіни турбовального ГТД до розвитку автоколивань. Для забезпечення коректних наземних випробувань турбовальних ГТД вертольотів в роботи вперше сформульовані вимоги до динамічних характеристик гідрогальмівної установки та обґрунтовано закон регулювання її завантаженням, що забезпечує повну емуляцію характеристик несучих гвинтів вертольотів. Достовірність нових наукових положень і висновків дисертаційної роботи підтверджуються результатами експериментальних даних, отриманих при дослідженнях фізичних об'єктів. Практична значущість отриманих результатів полягає в тому, що розроблені методи і моделі дозволяють прогнозувати схильність насосів-регуляторів типу НР-3 (ДП ХМЗ "ФЕД", Україна) до розвитку автоколивань без виконання моторних випробувань, скоротити час відновлення та усунути проблему автоколивань для двигунів типу ТВ3-117 (АТ "Мотор Січ", Україна).