• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.07.2023
ПНИПУ
525

Пермские ученые придумали, как сделать безопаснее отечественные двигатели для самолетов

4.4

Чаще всего газотурбинные двигатели используют в авиации. Но и на земле им находят применение в газотурбинных установках на газоперекачивающих станциях. При их работе, из камеры сгорания в атмосферу выбрасываются продукты горения топлива, такие как оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды. Все это негативно сказывается на окружающей среде. Ученые Пермского Политеха предложили в новых, более экологичных двигателях с малоэмиссионными камерами сгорания использовать систему автоматического управления, которая будет осуществлять мониторинг процесса организации горения, что позволит избежать аварийных режимов работы двигателя и обеспечит экологическую безопасность. Алгоритм управления включает встроенную полуэмпирическую математическую модель камеры сгорания, разработанную на основе физического уравнения Зельдовича, которая выполняет функцию виртуального сенсора для контроля за выбросами вредных веществ.

Пермские ученые придумали, как сделать безопаснее отечественные двигатели для самолетов
Пермские ученые придумали, как сделать безопаснее отечественные двигатели для самолетов / ©Getty images / Автор: Татьяна Соловьёва

Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника».

«Очевидно, что, чем больше топлива в топливовоздушной смеси, тем быстрее летит самолет, но тем больше выброс вредных веществ в атмосферу. Чтобы обеспечить экологические требования и при этом не терять скорость и мощность двигателя, в двигателях нового поколения используется малоэмиссионная камера сгорания, которая работает с обедненной топливовоздушной смесью.
Она содержит в себе малое количество топлива. Однако с определенного момента снижения количества топлива, в камере сгорания наблюдается срыв пламени. Это аварийный режим для двигателя. Приближение к такому моменту колебания пламени (виброгорению) характеризуют пульсации давления в жаровых трубах. Чем больше колебания по амплитуде, тем ближе срыв пламени», — объясняет доцент кафедры конструирования и технологий в электротехнике Татьяна Кузнецова.

Чтобы контролировать дынные процессы политехники разработали систему автоматического управления, которая способна прогнозировать выбросы оксидов азота и углерода в атмосферу из камеры сгорания и пульсацию давления в жаровых трубах в зависимости от потребляемого топлива. Это происходит с помощью вероятностной матмодели, построенной по термическому механизму Зельдовича, которая по данным с датчиков вычисляет неизмеряемую величину эмиссии оксидов азота.

Проведенные исследования позволили повысить точность модели. Уточнение производилось за счет учета неоднородности процесса горения в жаровых трубах. Для этого был проведен корреляцонный анализ предоставленных экспериментальных данных с помощью разработанного ПО на Python.

В результате был сформулирован количественный критерий, позволяющий оценивать качество организации горения в камере сгорания. В качестве такого количественного критерия выступает коэффициент корреляции Пирсона, который позволяет уточнить величину отклонения от ожидаемого состава топливовоздушной смеси для индивидуальной жаровой трубы или горелки. Эти значения используются в вероятностной математической модели генерации оксидов азота на основе уравнения Зельдовича.

«Эффективность модели подтверждается сопоставлением расчетов с экспериментальными показателями эмиссии оксидов азота при работе двигателя. Поэтому можно смело говорить о том, что система управления снизит выброс вредных веществ и поможет избежать аварийных режимов работы двигателя», — поделился профессор кафедры авиационных двигателей Валерий Августинович. По словам специалистов, стендовые испытания на имитаторе двигателя были проведены в АО «ОДК-Авиадвигатель».  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 08:19
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Вчера, 11:12
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

Вчера, 13:24
Полина Меньшова

Ученые из США и Китая назвали самым выгодным формат работы, при котором несколько дней в неделю сотрудники проводят в офисе, а несколько дней выполняют обязанности удаленно. По данным исследователей, это беспроигрышный график как для компаний, так и для коллектива.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: