Исследование динамических характеристик емкостных систем зажигания ГТД в высокочастотном режиме генерирования разрядных импульсов

• Автор: Зиновьев, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Анализ состояния проблемы и постановка научно-технических задач
1.1 Принципы построения, структуры и основные тенденции развития емкостных систем зажигания
1.2 Искровое зажигание. Энергия, мощность, продолжительность и частота следования разрядов
1.3 Полупроводниковая свеча зажигания. Характеристики разряда по поверхности
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2 Исследование ВАХ единичного импульсного разряда в рабочем контуре ЕСЗ
2.1 Физико-математическая модель единичного разряда в ЕСЗ
2.2 Анализ результатов моделирования искровой стадии в разряднике и по поверхности керамического элемента свечи зажигания
2.3 Моделирование характеристик поверхностного разряда с учетом подготовительной стадии
2.4Экспериментальное исследование вольт-амперных характеристик разрядов. Сравнение результатов моделирования с опытными данными и аппроксимация полученных зависимостей
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 Исследование энергетических характеристик ЕСЗ при работе в режиме генерирования серий разрядов с высокой частотой следования
3.1 Влияние тепловых процессов в плазме искрового канала на электрическую прочность искрового промежутка при высокой частоте следования разрядов
3.2 Моделирование пакетного режима в ЕСЗ колебательного разряда
3.3 Моделирование пакетного режима в ЕСЗ апериодического разряда
3.4 Экспериментальная проверка полученных теоретических результатов

3.5 Теоретическое исследование энергетических характеристик ЕСЗ различных типов с помощью разработанных моделей
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 Разработка новых технических решений по результатам проведенных исследований
4.1 Устройство контроля работоспособности системы зажигания и настройки топливной аппаратуры газотурбинного двигателя
4.2 Высоковольтная система зажигания апериодического разряда
4.3 Емкостная система зажигания апериодического разряда с одним преобразователем на две свечи
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Актуальность
Электрические системы зажигания являются одной из наиболее ответственных частей комплекса электрооборудования летательных аппаратов, и от их эффективности во многом зависит надежность работы авиационных двигателей и безопасность полетов. На сегодняшний день наиболее широкое распространение в отечественном и зарубежном авиационном двигателестроении в силу ряда преимуществ получили емкостные системы зажигания (ЕСЗ), комплектуемые, главным образом, полупроводниковыми запальными свечами. Повышение требований к характеристикам запуска ГТД, связанное с увеличением высот и скоростей полета, низкими температурами, турбулентностью и прочими критическими условиями, обусловливает необходимость постоянного совершенствования ЕСЗ и поиска новых решений, направленных на повышение их энергетической эффективности, надежности работы, износостойкости элементов и снижение массогабаритных показателей.
Вопросы повышения эффективности авиационных систем зажигания рассматривались во многих работах отечественных и зарубежных авторов, среди которых следует выделить труды И.М. Синдеева, В.А. Балагурова, В.П. Ураева, Р.Ш. Вахитова, Ф.А. Гизатуллина, В.Н. Гладченко, Л.И. Алимбекова, O.A. Попова, A.B. Краснова, А.Н. Мурысева, В.Д. Опескина, А. Г. Лефевра, Дж. Р. Фру-са, К. К. Светта и др.
Можно считать, что к настоящему времени возможности совершенствования традиционных ЕСЗ за счет оптимизации параметров разрядных контуров практически исчерпаны. Практика разработки и эксплуатации современных ЕСЗ свидетельствует о том, что характерным энергетическим параметрам разрядных импульсов в свечах соответствует частота следования разрядов f,Mn = 0,5...20 Гц. На данном этапе развития определенный интерес могут представлять вопросы повышения эффективности ЕСЗ за счет реализации особых режимов разрядного процесса в свечах зажигания, связанных с повышением час-

доведены на сегодняшний день до количественных соотношений, позволяющих с достаточной точностью рассчитывать длительность периода ?пс и пробивное напряжение свечей в функции параметров межэлектродной среды и разрядного контура. Вследствие этого в области авиационных систем зажигания не разработано достоверных методик, которые позволяли бы осуществлять расчет и оптимизацию конструкции запальных свечей и агрегатов зажигания на стадии проектирования.
Очевидно, что в общем случае величина пробивного напряжения 11рпр (либо иРкр) свечи зажигания является ключевым параметром, определяющим энергетические характеристики формируемых разрядов и эффективность работы систем зажигания в целом. Ситуация, однако, осложняется тем, что до настоящего времени само понятие пробивного напряжения свечи поверхностного разряда строго не сформулировано, в то время как существующие определения весьма условны. Это связано в первую очередь с невозможностью развития разряда по поверхности изначально низкоомного полупроводника при постоянном или медленно нарастающем напряжении из-за существенных утечек тока, т.е. для него не справедливо понятие о статическом напряжении пробоя. В этом отношении следует отметить, что некоторая минимальная крутизна фронта импульса с1иР1Ж, формируемого коммутатором при заданном начальном напряжении, является необходимым условием развития импульсного пробоя полупроводниковой свечи. Физическая картина, соответствующая такому положению полностью не ясна, а определяющие процесс факторы до конца не исследованы.
Теоретическая оценка энергетической эффективности ЕСЗ до настоящего времени осуществлялась в основном в рамках приближений, где основным объектом изучения являлись характеристики одиночных разрядов в течение периода ги сильноточной искровой стадии. Так динамическую кривую тока искры для диапазона параметров разрядного контура, в котором колебания тока становятся возможными, достаточно точно определяют с помощью линейного приближения [4, 66, 89-95]