 |
Параметрическая оптимизация системы тг-апмна.
|
|
|
|
Параметрическая оптимизация более сложной системы, в состав которой входят ТГ и АПМНА, требует знания особенностей их совместной работы.
Параметры ТГ формируются через АПМНА посредством действующей нагрузки на гидравлический насос, в котором определяющим является давление нагнетания рабочей жидкости. Вид проливочной (расходно-перепадной) характеристики клапана – регулятора давления жидкости обусловливает разброс внутрибаллистических характеристик ТГ при его эксплуатации в заданном температурном диапазоне.
В этом и состоит особенность работы – во взамосвязанности параметров ТГ и АПМНА, в отличие от работы турбонасосных агрегатов от ТГ через сопло постоянного критического сечения, где работа ТНА практически не оказывает влияния на параметры ТГ.
Оптимизация осуществляется в два этапа.
Первоначально рассчитывается давление в камере сгорания ТГ, при котором реализуются минимальные объёмные потери газа в распределителе газа и плунжерной паре при фиксированном зазоре, что обеспечивает работу энергоблока в режиме рациональной отдачи мощности к нагрузке.
Давление получают в результате решения уравнения баланса для секундного массового расхода газа в ТГ и газовом моторе:
Так как выходная мощность энергоблока равна
то с учётом уравнения массового расхода, имеем
Взяв первую производную мощности по давлению и приравнивая результат нулю, получим выражение, представляющее зависимость давления от конструктивных параметров газового мотора и баллистических параметров топлива в виде:
По результатам расчёта давления газа, принятого в качестве минимального значения, рассчитывается поверхность горения и тем самым определяется нижняя граница диапазона давления. Далее переходят ко второму этапу оптимизации – расчёту конфигурации расходной характеристики газового мотора, минимизирующей массу заряда ТГ, а, следовательно, и массу ТГ.
|
|
|
Практически задача сводится к выбору из многообразия видов расходно-перепадных характеристик гидравлического клапана – регулятора давления такой расходно – перепадной характеристики, при использовании которой в составе энергоблока привода в заданном температурном диапазоне разброс расхода газа будет минимальным.
Возможные варианты взаимного расположения газоприходных и расходных характеристик представлены на рис. 9.3.
| Pmin |
|
|
|
|
|
|
| Pmin |
| Pmin |
|
|
|
|
|
| В) |
| Б) |
| А) |
Рис. 9.3. Варианты расходно-перепадных характеристик газового мотора и ТГ.
Анализ вариантов конструктивного исполнения переливных клапанов, формирующих нагрузку на насосе АПМНА при совместной работе с ТГ, показал, что в ТГ реализутся три вида расходно-перепадной характеристики, реализуемых при работе:
1. Режим постоянного давления Р=Рmin=Const в камере сгорания при переменном массовом секундном расходе топлива m=mmin…mmax (рис. А).
2. Режим переменного давления при переменном массовом секундном расходе (рис.Б).
3. Режим постоянного массового секундного расхода m=mmin при переменном давлении P=Pmin…Pmax (рис. В).
В режиме 1 имеем максимальный разброс по расходу при минимальном давлении. В этом случае необходимо обеспечить наибольшую длину заряда, исходя из mmax при максимальной температуре заряда, для того чтобы обеспечить заданное время работы.
Масса заряда, а, следовательно, и корпуса ТГ будет максимальна при минимальной толщине стенки корпуса.
В режиме 3 имеем максимальный разброс по давлению при минимальном расходе. В этом случае, при минимальной поверхности заряда, но максимальной длине, необходимо обеспечить необходимую прочность корпусу ТГ из-за максимально реализуемого давления в камере сгорания топлива, т. е. толщину стенки корпуса выполнить максимальной. Масса корпуса будет максимальной при неминимальной массе заряда.
|
|
|
Режим 2 является промежуточным для рассмотренных режимов и, повидимому, обеспечивает минимальную массу, если оптимально расположить угол наклона расходной характеристики относительно газоприходных зависимостей топлива для заданного температурного диапазона эксплуатации.
|
|
|
