Анотація до роботи:

Іщук В.П. Формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторних двигунів на режимах посадки літака. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАI», Харків, 2008.

Дисертація присвячена проблемі формування тягових характеристик турбогвинтовентиляторных двигунів з метою підвищення посадочних характеристик літаків.

Запропоновано комплексний метод формування тягових характеристик ТГВД на режимах посадки з урахуванням особливостей руху літака і змінення тяги, а також динамічних характеристик силової установки під час заходу на посадку і пробігу. В основу цього метода покладено такі наукові результати, отримані автором вперше: критеріальні співвідношення між тягою і параметрами руху літака під час пробігу; методика формування математичної моделі двохрядного гвинтовентилятора у вигляді динамічної характеристики, поданої в графоаналітичній формі; логічна структура формування рішення про вмикання реверса; методика синтезу програми керування тягою ТГВД на режимах реверсу з урахуванням обмежень на параметри двигуна і гвинтовентилятора з використанням динамічної характеристики гвинтовентилятора; адаптивна корекція програми керування тягою ТГВД з урахуванням поздовжнього перевантаження. Результати відпрацьовано та впроваджено на літаку Ан-70.

Найбільш ефективне вирішення проблеми скорочення посадочної дистанції забезпечується за мінімальних значень швидкості заходу на посадку та посадочної швидкості, а також за максимальних значень реверсивної тяги. Однак системи штурвального керування і системи реверсування повітряних гвинтів, що існують, не забезпечують реалізацію цих умов, проблему реверсування силових установок із двохрядними гвинтовентиляторами взагалі не досліджено.

Тому формування тягових характеристик на режимі посадки ТГВД є актуальним науковим завданням, яке відповідає потребам авіаційного двигунобудування.

1. У дисертації запропоновано комплексний метод формування тягових характеристик ТГВД на режимі посадки з урахуванням особливостей руху літака та змінення тяги, а також динамічних характеристик силової установки під час заходу на посадку та пробігу.

2. В основу цього метода покладено такі наукові результати, отримані автором вперше:

2.1. Критеріальні співвідношення тяги і параметрів руху літака під час пробігу.

2.2. Методика формування математичної моделі дворядного гвинтовентилятора у вигляді динамічної характеристики, поданої в графоаналітичній формі.

2.3. Логічна структура формування рішення про вмикання реверса.

2.4. Методика синтезу програми керування тягою ТГВД на режимах реверсування з урахуванням обмежень на параметри двигуна та гвинтовентилятора з використанням динамічної характеристики гвинтовентилятора.

2.5. Адаптивна корекція програми керування тягою ТГВД з урахуванням поздовжнього перевантаження.

3. Складено критеріальні рівняння руху літака на етапі посадки, отримано їхні аналітичні та числові розв’язки в умовах, характерних для СУ з ТРДД і ТГД. Вони забезпечують попереднє оцінювання потрібної реверсивної тяги за заданими посадочними характеристиками.

4. Показано, що суттєвий вплив на довжину пробігу має динаміка переходу СУ з режиму польотного малого газу на режим «усталеного» реверсу, аналіз якої потребує урахування взаємодії двигуна та гвинтовентилятора.

5. Із використанням динамічної характеристики дворядного гвинтовентилятора (типу СВ-27) виявлено його характерні особливості на режимах реверсування: наявність зони (за кутовим положенням лопаті) статичної нестійкості, суттєва різниця між значеннями тяги переднього та заднього гвинтів, а також вплив потужності вільної турбіни на різницю між частотами обертання переднього та заднього гвинтів.

6. Розроблено методичні підходи до визначення потрібних швидкісних характеристик сервоприводу лопатей ГВ виходячи з обмежень розкручування гвинтів з використанням динамічної характеристики ГВ.

7. Запропоновано структуру САК ТГВД на режимах реверсування, що відрізняється замкненим керуванням частотами обертання гвинтів, перехід на яке формується з використанням динамічної характеристики ГВ.

8. Виконано комплексні дослідження САК ТГВД Д-27, синтезованої з урахуванням запропонованого методу, які містили етапи напівнатурного моделювання, а також випробувань на гвинтомоторному стенді та літаку Ан-70.

Отримано такі основні результати:

8.1. Підтверджено коректність запропонованих алгоритмів формування рішення про вмикання реверса та корекцію програми керування тягою за поздовжнім перевантаженням.

8.2. Показано суттєве скорочення посадочної дистанції під час замкненого керування ГВ порівняно з пасивним реверсом.

8.3. Рекомендовано виконувати перехід на замкнене керування ГВ на режимах реверсу за кутом j_рев.min.

8.4. Максимальні значення негативної тяги забезпечуються за умов корекції програм керування двигуном і ГВ за швидкістю.

8.5. Отримане значення коефіцієнта реверсування для літака Ан-70 складає 0.27, що відповідає технічним вимогам до силової установки. Використання розроблених методів формування тяги дозволяє скоротити довжину пробігу на 25…75 відсотків (в залежності від умов посадки).

Публікації автора:

1. А.с. 182832 СССР, МКИ 5В64D31/00, В64D31/06. Система управления двигательной установкой летательного аппарата / В.П. Ищук, А.Г. Эпельбаум, О.Л. Свитский, Е.В. Распопов (СССР). - № 4798189/23; заявл. 05.03.90; опубл. 1993, Бюл. № 23. – С. 32.

Здобувачем обґрунтовано можливість використання прямого виміру тяги гвинтовентилятора в системі автоматичного керування.

2. Отработка информационного взаимодействия систем электронного борта самолета Ан-70 / В.П. Ищук, Л.Н. Морозов, Г.Г. Сильченко, И.И. Бондарь, В.В. Золотухин, Л.Д. Яцко, С.В. Епифанов, А.П. Мазурков, Ю.А. Мотора, А.А. Резуненко // Авиационно-космическая техника и технология / Тр. Гос. аэрокосмического ун–та «ХАИ». – Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т «ХАИ», 1998. – С. 321–324.

Здобувачем розроблено постановку завдання, визначено схему взаємодії інформаційних систем силової установки та сформульовано висновки.

3. База данных для интеллектуальных информационных технологий контроля и диагностики силовых установок летательных аппаратов / Г.Г. Куликов, П.С. Котенко, В.С. Фатиков, В.Ю. Арьков, В.П. Ищук // Авиационно-космическая техника и технология: науч.-техн. журн. – 2003. - № 7(42). – С. 132-136.

Здобувачем визначені перспективні напрямки розвитку інформаційних систем супроводження напівлунатурних і натурних випробувань двигунів і їх систем автоматного керування.

4. Комплекс информационного и полунатурного моделирования систем автоматического управления и контроля / В.С. Фатиков, Г.И. Погорелов, И.И. Минаев, Р.М. Азанов, С.Г. Куликов, В.П. Ищук // Вестник двигателестроения: науч.-техн. журн. – 2005. - № 2. – С. 155-160.

Здобувачем впроваджено в інформаційні системи супроводження напівнатурних і натурних випробувань двигунів математичні моделі повітряних гвинтів у вигляді динамічних характеристик.

5. Ищук В.П. Регулирование отрицательной тяги силовой установки транспортного самолета / В.П. Ищук // Авиационно-космическая техника и технология: науч.-техн. журн. – 2006.
№ 7(33). – С. 45-57.

Здобувачем обґрунтовано методику використання динамічної характеристики гвинтовентилятора для визначення технічних вимог до швидкості приводу лопатей і програм керування на режимі «усталеного» реверсу.

6. Ищук В.П. Формирование потребных характеристик силовой установки для обеспечения короткой посадки самолета / В.П. Ищук, С.В. Епифанов // Вестник двигателестроения.– 2008. -
№ 3. – С. 9-14.

Здобувачем отримано рівняння руху літака під час пробігу в безрозмірній формі, виконано аналіз критеріїв подібності та розроблено загальну методику визначення пробігу за відомими тяговими характеристиками силової установки.

7. Обеспечение характеристик короткого взлета и посадки самолета с ТВВД / Г.Г. Куликов, П.С. Котенко, В.С. Фатиков, В.П. Ищук // Авиационно–космическая техника и технология: науч.-техн. журн. - 2008. – № 4(50).– С. 29-33.

Здобувачем запропоновано замкнене керування швидкістю літака з використанням керуючого діяння на тягу гвинтовентиляторного двигуна, яка вимірюється безпосередньо.

8. Системный анализ и организация интегрированного управления самолетом с турбовинтовентиляторными двигателями при посадке на короткие полосы /Г.Г. Куликов, П.С. Котенко, В.С. Фатиков, В.П. Ищук // Вестник УГАТУ. – 2008. – №2(27). –С. 12-19.

Здобувачем обґрунтовано корекцію програми керування тягою за поточним значенням поздовжнього перевантаження.

9. Интегрированное управление самолетом с турбовинтовентиляторными двигателями при посадке на короткие площадки / Г.Г. Куликов, П.С. Котенко, В.С. Фатиков, В.П. Ищук // Мир авионики.– 2008. - №4. – С. 44-49.

Здобувачем запропоновано методику визначення та використання динамічної характеристики дворядного гвинтовентилятора, обґрунтовано корекцію програми керування тягою за поточним значенням поздовжнього перевантаження.

10. Ищук В.П. Математическое моделирование турбовинтовентиляторных двигателей с использованием динамических характеристик / В.П. Ищук, С.В. Епифанов // Математичне та імітаційне моделювання систем МОДС'2008. 3 научн.-практ. конф. з міжнар. участю. - 23-27 червня 2008 р., Київ. – С. 278-280.

Здобувачем запропонована форма представлення, методика визначення та використання динамічної характеристики двохрядного гвинтовентилятора.