Газотурбинные двигатели (ГТД) применяются в авиационной технике. Их конструкция постоянно совершенствуется, чтобы достичь максимальной эффективности, увеличивается число регулируемых параметров и режимов работы. Но вместе с тем ужесточаются и требования к системам управления этими параметрами. Ученые Пермского Политеха предложили новую логику работы ГТД с учетом изменяющихся условий их эксплуатации. Это позволит сделать работу отечественных двигателей во время взлета и посадки самолетов еще более стабильной.
В ПНИПУ усовершенствовали управление авиационных двигателей / © John McArthur, unsplash
Исследование опубликовано в журнале «Автоматизация в промышленности». Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
За процессы внутри авиационных газотурбинных двигателей отвечает специальная система автоматического управления (САУ). У нее есть определенная логика работы. Обычно в ГТД используется селектор – переключатель, который выбирает один из нескольких каналов управления параметрами двигателя (частота вращения вентилятора, сброс ускорения вращения, ограничение температуры газа и так далее).
Такой селектор работает на основе многозначной логики, когда регулируется только один из нескольких каналов управления двигателем. Но этот принцип работы эффективен не всегда: например, при возникновении помех или в переходных режимах работы (разгон двигателя, понижение давления газа и так далее) могут появляться противоречия в выборе того или иного канала управления, что приводит к ухудшению динамических характеристик и нестабильной работе двигателя.
Ученые Пермского Политеха предложили заменить многозначную логику работы селектора двигателя на нечеткую. Она позволяет учитывать сразу несколько каналов при формировании управляющего воздействия на ГТД. Исходя из результатов эксперимента, нечеткий регулятор каналов САУ уменьшает перерегулирование и время переходного процесса при сохранении устойчивости к помехам.
«Важный фактор в вопросе эффективности авиадвигателя – это его возможность адаптироваться к изменяющимся условиям эксплуатации – приемистости и сбросу (резкому увеличению и уменьшению мощности двигателя), которые возникают во время взлета и посадки самолета. Эти условия учитывает селективный адаптивный нечеткий групповой регулятор. Он позволяет переключать каналы постепенно, что повышает ресурс двигателя», – объясняет доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматики и телемеханики ПНИПУ Александр Южаков.
«Преимущества предложенных изменений в том, что, как показали эксперименты, использование нечеткой логики и адаптивного группового регулятора позволяет избавиться от противоречий выбора того или иного канала управления, повышает качество управление двигателя и эффективность его работы», – рассказывает доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Сергей Сторожев.
