Газотурбинные двигатели (ГТД) широко используются в авиационной технике, и их конструкция постоянно совершенствуется для достижения максимальной эффективности. По мере увеличения числа регулируемых параметров и режимов работы все более жесткими становятся требования к системам управления этими параметрами.
В этом контексте ученые из Пермского политехнического университета предложили инновационную логику работы ГТД, которая учитывает изменяющиеся условия их эксплуатации. Это нововведение сделает работу отечественных двигателей во время взлета и посадки самолетов еще более стабильной.
Результаты исследования были опубликованы в журнале "Автоматизация в промышленности". Работа была проведена в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030".
Внутри авиационных газотурбинных двигателей все процессы контролируются специализированной системой автоматического управления (САУ), которая функционирует по определенной логике. Обычно в таких двигателях применяется селектор — переключатель, который выбирает один из нескольких каналов управления параметрами двигателя, такими как частота вращения вентилятора, сброс ускорения вращения и ограничение температуры газа.
Селектор работает на основе многозначной логики, регулируя только один канал управления. Однако этот принцип не всегда эффективен, особенно в переходных режимах работы, таких как разгон двигателя или изменение давления газа. В таких ситуациях могут возникать противоречия при выборе канала управления, что негативно сказывается на динамических характеристиках и стабильности работы двигателя.
Ученые из Пермского Политеха предложили заменить многозначную логику селектора на нечеткую логику. Этот подход позволяет учитывать сразу несколько каналов при формировании управляющего воздействия на ГТД. Согласно результатам проведенных экспериментов, нечеткий регулятор каналов САУ сокращает перерегулирование и время переходного процесса, сохраняя устойчивость к помехам.
Доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматики и телемеханики ПНИПУ Александр Южаков отметил, что важным фактором эффективности авиадвигателя является его способность адаптироваться к меняющимся условиям эксплуатации, включая резкие изменения мощности во время взлета и посадки. Предложенный селективный адаптивный нечеткий групповой регулятор позволяет плавно переключать каналы, что увеличивает ресурс двигателя.
Доцент той же кафедры Сергей Сторожев добавил, что, по результатам экспериментов, использование нечеткой логики и адаптивного группового регулятора устраняет противоречия при выборе канала управления, улучшает качество управления двигателем и повышает его общую эффективность.