Показано можливі шляхи зниження рівня акустичного випромінювання співвісного гвинтовентилятора. Проведено аналіз вимог до шуму для літаків з турбогвинтовентиляторними двигунами. Представлено результати попередніх досліджень щодо впливу основних факторів на рівень акустичного випромінювання співвісного гвинтовентилятора. Розглянуто заходи щодо поліпшення акустичних характеристик гвинтовентилятора шляхом встановлення на торцях лопатей першого ряду вінглетів та шевронів для зменшення рівня шуму, що створюється кінцевими вихорами.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії-) за спеціальністю 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (142 - Енергетичне машинобудування) - Національний авіаційний університет, Київ, 2022. В роботі створено науково-методичний апарат для вирішення задачі підвищення ефективності вхідних пристроїв турбогвинтовентиляторних двигунів шляхом вибору раціональних значень геометричних параметрів та форми вхідного пристрою. Розроблені науково - обґрунтовані рекомендації щодо кількості вхідних стійок кільцевого вхідного пристрою для турбогвинтовентиляторного двигуна. Розроблено науково - обґрунтовані рекомендації щодо відносної довжини хорди силової стійки вхідного пристрою на аеродинамічні характеристики вхідного пристрою турбогвинтовентиляторного двигуна. Удосконалено методику проектування ковшового вхідного пристрою силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном. Проведено оцінку впливу співвісного гвинтовентилятора на ефективність ковшового вхідного пристрою силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном. Встановлено, що застосування ковшового вхідного пристрою, замість кільцевого вхідного пристрою, дозволяє підвищити коефіцієнт відновлення повного тиску на 5—7 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: О551.415

Рубрики:

Турбовентиляторні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто методику вдосконалення характеристик кільцевого вхідного пристрою, що враховують вплив гвинтовентилятора (ГВ) авіаційної силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном (ТГД). Показано, що збільшення втрат повного тиску у вхідному пристрої на 5 % збільшує, орієнтовно, питому витрату палива на 3 % і зменшує тягу двигуна на 6 %, а нерівномірність потоку на вході в двигун є причиною нестійкої роботи компресора ТГД. Запропоновано вдосконалення характеристики вхідного пристрою шляхом модифікації форми його обичайки та каналу. Оцінка впливу форми обичайки та каналу кільцевого осьового ВП на його основні аеродинамічні характеристики з урахуванням нерівномірності потоку за ГВ на розрахунковому режимі роботи СУ здійснюється шляхом розрахунку коефіцієнта відновлення повного тиску. Об'єктом дослідження є кільцевий осьовий вхідний пристрій перед яким розташований співвісний ГВ ТГД. Процес моделювання впливу форми обичайки та каналу на коефіцієнт відновлення повного тиску, колову та радіальну нерівномірність потоку за вхідним пристроєм реалізовано в програмній системі кінцево-елементного аналізу ANSYS CFX. Геометричні моделі співвісного ГВ, обтічника та вхідного пристрою побудовано в програмі ANSYS SpaceClaim і перенесено за допомогою вбудованої функції імпорту в ANSYS Workbench. Блочно-структуровані сіткові моделі повітряних гвинтів першого та другого ряду ГВ в кількості 1,9 млн., обтічника та вхідного пристрою, в кількості 3,9 млн., побудовано в середовищі ANSYS TurboGrid. Для замиканням системи рівнянь Нав'є - Стокса використано стандартну модель турбулентної в'язкості SST (Shear Stress Transport) Gamma Theta Transition. За результатами математичного моделювання течії в співвісних ГВ і дозвуковому кільцевому вхідному пристрої на максимальному крейсерському режимі ТГД розраховано коефіцієнт відновлення повного тиску та встановлено, що найбільш впливовим фактором, що збільшує коефіцієнт відновлення повного тиску є форма його проточної частини.

При створенні сучасних літальних апаратів (ЛА) використовується принцип оптимальної інтеграції силової установки та ЛА для забезпечення максимуму цільової функції, що визначається його функціональним призначенням. Питома витрата палива та питома тяга силової установки суттєво залежить від втрат повного тиску повітря у вхідному пристрої, що характеризується коефіцієнтом відновлення повного. Зміна тиску вздовж діаметра гвинтовентилятора (ГВ) впливає на ефективність вхідного пристрою силової установки. При застосуванні кільцевого вхідного пристрою його ефективність знижується низьким тиском у зоні кореневої частини лопотів ГВ. Використання ковшового вхідного пристрою (КВП) надає змогу подавати повітря в канал із зони, що розташована біля середньої частити висоти лопаті і це є основним фактором, що впливає на зменшення втрати тиску в каналі підведення повітря. При використанні КВП важливим фактором, що впливає на ефективність S-подібних каналів є кривизни та звуження. Досліджено вплив кривизни S-подібного каналу на коефіцієнт відновлення повного тиску за постійного значення його звуження. S-подібний канал, який досліджується, за своїми геометричними параметрами є еквівалентним каналу кільцевого вісесиметричного вхідного пристрою силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном. Коефіцієнт відновлення повного тиску S-подібного каналу розраховується за параметром течії в перерізах S-подібного каналу шляхом рішення рівнянь Нав'є - Стокса з використанням двошарової моделі турбулентності Ф. Ментера SST Transitional N 4 Gamma Theta) та комбінованої кінцево-елементної сітки - на вході до каналу та в самому каналі - гексаедрична, на виході тетраедрична. Аналіз залежностей коефіцієнта відновлення повного тиску S-подібного каналу від числа М і кривизни каналу показує, що до кривизни 0,002 на коефіцієнт відновлення повного тиску, впливають не суттєво. Подальше збільшення кривизни каналу більш значно впливає на зміну коефіцієнта відновлення повного тиску, що пов'язане з відривом потоку та втратами від вихроутворення.