Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: LII-LIII Международной научно-практической конференции «Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке» (Россия, г. Новосибирск, 27 мая 2020 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Шведов А.Н., Тимофеев Ю.А. АНАЛИЗ ИМЕЮЩЕЙСЯ И ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМ ВЕРТОЛЁТА МИ-8Т НА ОСНОВАНИИ СРАВНЕНИЯ ИХ УДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГИЙ // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. LII-LIII междунар. науч.-практ. конф. № 4-5(47). – Новосибирск: СибАК, 2020. – С. 80-85.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

АНАЛИЗ ИМЕЮЩЕЙСЯ И ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМ ВЕРТОЛЁТА МИ-8Т НА ОСНОВАНИИ СРАВНЕНИЯ ИХ УДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГИЙ

Шведов Александр Николаевич

студент 2 курса магистратуры, кафедра ТЭАЭС и ПНК, Московский государственный технический университет гражданской авиации,

РФ, г. Москва

Тимофеев Юрий Александрович

студент 2 курса магистратуры, кафедра ТЭАЭС и ПНК, Московский государственный технический университет гражданской авиации,

РФ, г. Москва

Ми-8 — советский/российский многоцелевой вертолёт, разработанный ОКБ М. Л. Миля в начале 1960-х годов. Является самым массовым двухдвигательным вертолётом в мире, а также входит в список самых массовых вертолётов в истории авиации. Широко используется для выполнения множества гражданских и военных задач.

После ряда доработок Ми-8 был запущен в серийное производство в 1965 году и принят на вооружение советских ВВС в 1967 году и показал себя настолько удачной машиной, что закупки Ми-8 для российских ВВС продолжаются до сих пор. Ми-8 используется более чем в 50 странах, включая Индию, Китай и Иран.

В связи с тем, что в настоящее время используются всё более современные источники энергии, а также альтернативные пути её преобразования, это приводит к появлению новых энергосистем ВС.

Для определения эффективности данных систем необходимо произвести соответствующие расчеты и выявить наиболее выгодные энергосистемы для использования на вертолёте Ми-8Т.

Основные характеристики вертолёта и двигателя

Для проведения дальнейших расчётов запишем основные необходимые нам характеристики вертолёта в таблицу 1.

Таблица 1.

Основные характеристики вертолёта и двигателя

Масса пустого вертолёта

6934 кг

Максимальный взлётный вес

12000 кг

Крейсерская скорость

230 км/ч

Максимальная скорость

250 км/ч

Взлётная скорость

120 км/ч

Максимальная мощность двигателей

2 х 1250,34 кВт

Мощность двигателя на крейсерском режиме

2 х 875,23 кВт

Мощность двигателей на взлёте

2 х 1103,24 кВт

Практическая дальность полёта

480 км

Максимальное время полёта при полной заправке

2 часа 40 мин (160 мин или 2,67 ч)

Примечание: Расчёт будет производиться для выполнения полёта вертолёта при условии взлёта и посадки в аэропорту.

 

Оформим известные нам данные необходимые для построения графика в виде таблицы 2:

Таблица 2.

Известные данные для построения графика

Этап полёта

Продолжительность

Скорость вертолёта

(км/ч)

Мощность

(кВт)

Минуты

Часы

Руление

5

0,083

20

175,46

Взлёт

3

0,05

120

2206,48

Крейсерский полёт

144

2,4

230

1750,46

Снижение и посадка

3

0,05

120

875,23

Руление

5

0,083

20

175,46

 

Построим график зависимости мощности P (кВт) от времени t (мин) на основании известных данных (Рисунок 1):

 

Рисунок 1. График зависимости мощности P (кВт) от времени t (мин)

 

Согласно исходным данным из таблицы 2 рассчитаем энергию топлива вертолёта WТВД (кВт*ч), учитывая мощность на каждом этапе полёта с соответствующей продолжительностью:

                                                 (1)

(кВт*ч)      (2)

На основании известных структурных связей систем вертолёта построим структуру имеющейся энергосистемы (Рисунок 2).

 

Рисунок 2. Структура имеющейся энергосистемы вертолёта

 

Для расчёта имеющейся энергосистемы нам необходимо знать все массовые и мощностные характеристики агрегатов и элементов, влияющих на удельную энергию энергосистемы. Для удобства использования данных составим таблицу. Учитываем только мощность, отбираемую от двигателя или редуктора. Оформим данные в виде таблицы 3.

Таблица 3.

Суммарные массовые и мощностные характеристики агрегатов и элементов энергосистемы вертолёта

Система

Масса, кг

Мощность, кВт

Примечание

Топливная система

2347,645

-

-

Двигатель и смежные системы

748,2

Согласно таблицам 1 и 2

Генерирование мощности

Редуктор (в комплексе)

828,5

Pред = (PТВД – PСЭС )* ηред 

ηред = 99%

Вентилятор обдува маслорадиатора

25

2,74

Потребление мощности

Гидросистема

84,1

20

Потребление мощности

Система электроснабжения

305,7

28

Потребление мощности

Пневмосистема

24,2

1,72

Потребление мощности

Трансмиссия с приводом до рулевого винта (в комплексе)

152

40

Потребление мощности

Несущий винт (в комплекте)

650

PНВ = (Pред – PПС –PГС– PТР – PВОМ ) * ηНВ

ηНВ= 99%

Общая масса энергосистемы

5165,345

-

-

 

Примем мощности систем, питающихся от редуктора за Рп. ред, которое равняется:

                            (3)

Тогда, так как потребляемая мощность данных систем постоянна на протяжении всего полёта и не зависит от его этапов, потребляемую энергию данных систем  можно записать следующим образом:

                     (4)

Рассчитаем энергию системы электроснабжения :

Теперь рассчитаем энергию имеющейся энергосистемы:

       (6)

Подставим данные и получим :

  (7)

Рассчитаем удельную энергию WИЭСУД  (кВт*ч/кг) имеющейся энергосистемы вертолёта:

                           (8)

Расчёт удельной энергии WГЭСУД  (кВт*ч/кг) гибридной энергосистемы вертолёта

Известно, что удельная мощность генератора с учётом массы и мощности системы электроснабжения гибридной энергосистемы  равна : РГенУД = 5 кВт/кг.

Составим таблицу удельных мощностей и КПД гибридной энергосистемы (таблица 4):

Таблица 4.

Удельные мощности и КПД гибридной энергосистемы

Агрегат / система

Удельная мощность

КПД, %

ТВД

5,3

30

Генератор

5

95

Преобразователь

5

98

Электродвигатель

5

95

Редуктор

 (согласно таблице 5.)

99

Несущий винт

 2,37 (согласно таблице 5.)

99

 

Запишем значения удельной энергоемкости керосина   и доли баков с керосином  будем считать массу трубопроводов учтённой в данных значениях:

    (9)

Рассчитаем удельную энергию WГЭСУД (кВт*ч/кг) гибридной энергосистемы вертолёта по универсальной формуле:

Подставим значения и получим:

 0.922 (кВт*ч / кг)                                                               (11)  

Заключение:

Значение удельной энергии гибридной энергосистемы является больше имеющейся, что позволяет при должном уровне подбора элементов энергосистемы, относительно их массовых и мощностных характеристик, а также проработки технической составляющей внедрения применяемых в них элементов на вертолёт взамен имеющихся, можно разработать и реализовать более выгодную энергосистему для вертолёта Ми-8Т.

 

Список литературы:

  1. Вертолёт Ми-8Т, РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ, Ми-8Т.0000.00 РЭ, Изд. №2/РТЭ-2009-ГА;
  2. ОЦЕНКА УДЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ЭНЕРГОСИСТЕМ САМОЛЕТОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ, С. П. Халютин, А. О. Давидов / Журнал электропитание №2, 2019. – стр. 43-54.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом