Разработка высокоресурсного микрогазотурбинного двигателя

Отчёт представляет результаты этапа разработки и верификации комплексной цифровой модели микрогазотурбинного двигателя. Цель этапа — создание стационарной и нестационарной термогазодинамической модели в CAE-среде, а также определение требований к пусковым подсистемам: характеристикам стартера, алгоритму розжига и профилю подачи топлива. Методология включает одномерное термогазодинамическое моделирование, аппроксимацию характеристик лопаточных узлов с использованием законов подобия, построение динамической модели запуска с решением уравнений вращательной динамики ротора и параметрический анализ чувствительности по мощности стартера и скорости нарастания подачи топлива. В модель включены дискретный управляющий уровень и характееристики узлов для пошагового вычисления крутящих моментов, параметров рабочего тела. Проведена серия нестационарных расчетов для различных профилей подачи топлива и режимов стартера. Анализ временных кривых оборотов и температур выявил нелинейную зависимость пиковых температур и динамики раскрутки от параметров пуска; определён компромисс между временем вывода на рабочие режимы и превышением рабочих температур. Научная новизна — интегрированный подход к моделированию пуска, объединяющий конструкторские данные, характеристики узлов и динамическую модель в единой CAE-среде, применимый в роли цифрового двойника для оптимизации пусковой логики и сокращения натурных испытаний. Экономическое значение — снижение массы и энергоёмкости элементов запуска и уменьшение требований к источникам питания. В отчёте также сформулированы алгоритмы управления и критерии срабатывания защит.