ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНОГО КЕРУВАННЯ У СИСТЕМАХ ЗАПАЛЮВАННЯ ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ
Анотація
У статті наведено огляд існуючих систем запалювання газотурбінних двигунів. Визначена класифікація систем запалювання за принципом дії. Надано розгорнутий опис основних властивостей та аналіз особливостей кожної системи. З усіх розглянутих систем запалювання в даний час у авіаційній галузі найбільш широке розповсюдження отримали ємнісні системи запалювання з напівпровідниковими свічками, які мають значні переваги над іншими системами, а саме можливість створення розрядних імпульсів великої енергії на свічках. Проаналізовано перспективні напрямки розвитку ємнісних систем запалювання та визначений найбільш сучасний напрямок розвитку – розробка систем запалювання з мікропроцесорним адаптивним керуванням частотою іскроутворення для стабілізації вихідної потужності. Докладно зазначені головні вимоги та особливості роботи мікропроцесорних елементів у складі систем запалювання авіаційних газотурбінних двигунів: висока зовнішня температура, вібрація, механічні удари, вимоги до електромагнітної сумісності, а саме, стійкої роботи в умовах впливу електромагнітних полів високої інтенсивності – HIRF (high-intensity radiated fields). Основним підходом до автоматизації системи запалювання має стати розробка ємнісних систем запалювання, параметрами роботи яких можна автоматично керувати у залежності від режимів та умов кожного конкретного запуску газотурбінного двигуна. У цьому випадку необхідні параметри іскрових розрядів для надійного займання суміші, наприклад в умовах висотного запуску, задаються вбудованою мікропроцесорною адаптивною системою керування, яка аналізує та вибирає режими з оптимальними параметрами іскрових розрядів, що мають різні енергії, частоту слідування та тривалість. Наведена базова структурна схема системи запалювання з вбудованою мікропроцесорною адаптивною системою керування. Описані задачі алгоритму адаптивного керування параметрами іскрових розрядів у системі запалювання газотурбінних двигунів.
Посилання
2. System and method for starting gas turbine engines: patent No. US 10,641,179 B2. МПК F02C 7/262, F05D 2220/32, F05D 2220/323, F05D 2260/85, F05D 2270/092, F05D 2220/3044; заяв. 07.11.2016; опубл. 05.05.2020.
3. Іноземцев А.А., Сандрацький В.Л. Газотурбінні двигуни: ВАТ «Авіадвигун», 2011. 1024 с.
4. Capacitive ignition system: patent No. US 10,815,955 B2. МПК F02P 1/08, F02P 11/02; заяв. 16.01.2013; опубл. 27.10.2020.
5. Торба Ю.І. Науково-технічні проблеми підвищення експлуатаційних та технічних характеристик двигунів для авіаційної техніки : Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України (Київ, 20 квітня 2022). Вісн. НАН України. 2022. № 6. С. 73–78.
6. Continuous plasma ignition system: patent No. 5,587,630. МПК H05B 37/02; заяв. 28.10.1993; опубл. 24.12.1996.
7. Plasma ignition and combustion assist for gas turbine engines: patent application publication No. US 2024/0159190 A1. МПК F02C 7/266, F23R 3/16; заяв. 18.03.2023; опубл. 16.05.2024.
8. Товкач С.С. Прогнозування міжелементної взаємодії в системах автоматичного керування авіаційних двигунів. Авіаційно-космічна техніка та технологія. 2018. № 8. С. 113–117.
9. Дмитрієв С.О. Перспективи використання автоматизованих систем діагностування газотурбінних двигунів на основі гібридних генетичних алгоритмів / С.О. Дмитрієв, О.В. Попов, В.Е. Потапов. АВІА-2015. Т.2, 2015. С. 20.46-20.49.
10. Товкач С.С. Гібридний генетичний підхід до побудови розподіленої системи автоматичного керування авіаційних двигунів. Вісник двигунобудування. 2019. № 2. С. 57–62.
11. Панін В.В., Єнчев С.В., Товкач С.С. Комбіновані моделі обробки інформації в електронних системах керування авіаційних двигунів. Авіаційно-космічна техніка та технологія. 2013. № 8. С. 235–239.
12. Єнчев С.В., Таку С.О. Розробка адаптивного нейромережевого регулятора інтелектуальної системи керування авіаційним двигуном. Вчені записки Таврійського національного університету іменіВ.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2018. № 6. Т. 29(68). С. 34–39.
13. Y. Gao, S. Wang, T. Dragicevic, P. Wheeler. Artificial intelligence techniques for enhancing the performance of controllers in power converter-based systems – an overview. IEEE Open Journal of Industry Applications. 2023 Volume 4. С. 366–375.
14. S. Zhao, F. Blaabjerg, H. Wang. An overview of artificial intelligence applications for power electronics. IEEE Trans. Power Electron., 2021 vol. 36, no. 4. C. 4633–4658.
15. J. Liu, T. Wei, N. Chen, W. Liu, J. Wu, P. Xiao. A neural network PID controller with dynamic structure adjustment for DC-DC switching converters // in Proc. IEEE 7th Int. Conf. Integr. Circuits Microsystems, 2022. C. 356–360.
16. M. Jafari, Z. Malekjamshidi. Design, simulation and implementation of an adaptive controller on base of artificial neural networks for a resonant DC-DC converter // in Proc. IEEE 9th Int. Conf. Power Electron. Drive Syst., 2011, C. 1043–1046.
17. J. Liu, T. Wei, N. Chen, W. Liu, J. Wu, P. Xiao. Fuzzy logic PID controller with both coefficient and error modifications for digitally-controlled DC-DC switching converters. J. Elect. Eng. Technol., 2023, vol. 18, C. 2859–2870.
18. S. Hou, Y. Chu, J. Fei. Robust intelligent control for a class of power-electronic converters using neurofuzzy learning mechanism. IEEE Trans. Power Electron., 2021, vol. 36, no. 8, C. 9441–9452.
19. H. S. Krishnamoorthy, T. N. Aayer. Machine learning based modeling of power electronic converters // in Proc. IEEE Energy Convers. Congr. Expo., 2019, C. 667–672.
20. Ignition system for a turbine engine: patent No. 5,561,350. МПК H05B 39/02; заяв. 24.02.1995; опубл. 01.10.1996.
21. Dual ignition system for a gas turbine engine: patent No.US 7,509,812 B2. МПК F02C 7/22; заяв. 20.08.2004; опубл. 31.03.2009.
22. Aircraft engine ignition system: patent No. 5,257,500. МПК F02C 7/264; заяв. 27.06.1992; опубл. 02.11.1993.
23. Ignition system for a gas turbine engine: patent No.US 7,595,568 B2. МПК H02J 9/00, H02J 3/38, F23Q 3/00; заяв. 16.02.2007; опубл. 29.09.2009.
24. Turbine engine ignition system and method: patent No. US 11,519,335 B1. МПК F02С 7/26, F02С 7/266, H01F 38/12, F02P 15/00; заяв. 27.08.2021; опубл. 06.12.2022.
25. Ignition system and method of programming an ignition system: patent No. US 6,339,743 B1. МПК G06G 7/70; заяв. 24.02.2000; опубл. 15.01.2002.