Behavior of the Aviation Engine Control System During the Transition to the Lorenz Attractor

Abstract

У статті розглядається атрактор Лоренца в системах керування авіаційних двигунів (СКАД) для отримання необхідних характеристик пускової системи та законів подачі палива; визначення емісійних характеристик. Визначена поведінка системи керування дозволяє оптимізувати програму керування регульованими елементами проточної частини газогенератора на перехідних режимах роботи; отримати повне уявлення про пускові характеристики розроблюваного двигуна, включаючи запаси газодинамічної стійкості (ГДС) на режимах запуску, та встановити необхідні програми для регулювання напрямних апаратів (НА), перепуску повітря із компресора; вибрати необхідну потужність стартера, циклограму запуску та програму подачі палива в наземних, високогірних та польотних умовах при очікуваних температурах повітря, палива та мастила в експлуатації. Метод Ейлера, Рунге-Кутта, атрактор Лоренца визначаються основними підходами до математичного моделювання СКАД. Сценарій інтерфейсу програми моделювання включає можливість дворівневого моделювання проточної частини із властивостями наскрізного автоматизованого розрахунку: введення вихідних даних та обчислення термодинамічних параметрів двигуна; проектування проточної частини двигуна на основі вузлового підходу; міцнісне проектування та аналіз маси; експорт даних у файли для CAD-систем для подальшої обробки та інтерпретації.

The article considers the Lorentz attractor in aviation engine control systems (AECS) to obtain the necessary characteristics of the starting system and the laws of fuel supply, and to determine the emission characteristics. The defined behavior of the control system allows to optimize the control program of adjustable elements of the flowing part of the gas generator in transition modes of operation; to get a full picture of the starting characteristics of the developed engine, including reserves of gas-dynamic stability (GDS) in the starting modes; to establish the necessary programs for regulating the guide devices (GD), air bypass from the compressor; to select the required starter power, start-up cycle and fuel supply program in ground, alpine and flight conditions at the expected temperatures of air, fuel and oil in operation. Euler's and Runge-Kutta methods, Lorentz attractor are considered as the main approaches to mathematical modeling of AECS. The script of the interface of the modeling program includes the possibility of two-level modeling of the flowing part with the properties of end-to-end automated calculation: input of initial data and calculation of thermodynamic parameters of the engine; design of the flowing part of the engine based on the node approach; strength design and mass analysis; export data to files for CAD systems for further processing and interpretation.