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

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

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

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 W_ТВД (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

Примем мощности систем, питающихся от редуктора за Р_{п. 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 W_ИЭС^УД  (кВт*ч/кг) имеющейся энергосистемы вертолёта:

                           (8)

Расчёт удельной энергии W_ГЭС^УД  (кВт*ч/кг) гибридной энергосистемы вертолёта

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

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

Таблица 4.

Удельные мощности и КПД гибридной энергосистемы

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

    (9)

Рассчитаем удельную энергию W_ГЭС^УД (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.