Оптимизации параметров рабочего процесса авиационных ТРДД с регенерацией тепла

Abstract

Непрерывное повышение топливной эффективности двигателей летательных аппаратов является главной мировой тенденцией современного двигателестроения. К настоящему времени авиационные газотурбинные двигатели достигли высокой степени термогазодинамического и конструктивно-технологического совершенства. Одним из перспективных способов дальнейшего улучшения их топливной эффективности является применение сложных термодинамических циклов с регенерацией тепла выхлопных газов и с промежуточным охлаждением в процессе сжатия воздуха. Важной задачей при проектировании двигателей с регенерацией тепла является выбор параметров их рабочего процесса, обеспечивающих максимальную эффективность системе силовая установка- летательный аппарат. В статье рассматривается постановка задачи оптимизации и выбора рациональных параметров рабочего процесса двухконтурных турбореактивных двигателей с регенерации тепла (ТРДДр). На основе разработанного метода многокритериальной оптимизации путем численного моделирования проведены и представлены результаты оптимизации параметров рабочего процесса ТРДД с регенерации тепла в системе пассажирского самолета типа Airbus А310 по таким критериям, как суммарная масса силовой установки и топлива, потребного на полет, и удельные затраты топлива самолета на тонна-километр. Приведена разработанная математическая модель для расчета массы компактного теплообменника, предназначенная для решения задач оптимизации на этапе концептуального проектирования двигателя. Разработанные методы и модели реализованы в САЕ - системе АСТРА. Improving the fuel efficiency of aircraft engines is the main global trend of modern propulsion engineering. One of the promising ways to further improve fuel efficiency is the use of complex thermodynamic cycles with heat recovery of exhaust gases and intermediate cooling in the process of air compression. An important task in the design of engines with heat recovery is to select the parameters of the working process that ensure maximum efficiency of the power plant - aircraft system. In the article presents the problem of optimization and selection of rational parameters of the working process of turbofan engines with heat recovery. Based on the developed method of multi-criteria optimization by means of numerical simulations conducted and presents the results of optimization of parameters of working process of turbofan engines with heat recovery system in passenger aircraft of type Airbus A310 on criteria such as the total mass of the power plant and fuel required for the flight, and the specific fuel consumption of the aircraft on a ton per kilometer. The developed mathematical model for calculating the mass of a compact heat exchanger, designed to solve optimization problems at the stage of conceptual design of the engine, is presented. The developed methods and models are implemented in the ASTRA program.