Список сокращений и условных обозначений . . . . . . . . . . . . . 5
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Глава 1. Объект исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1 Система кондиционирования воздуха самолёта с петлёй
влагоотделения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 Назначение, конструкция и условия эксплуатации авиационного
турбохолодильника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3 Потери эффективности из-за перетечек рабочего вещества . . . . 21
1.4 Сравнение возможных зазоров в конструкциях лепестковых
газодинамических подшипников и подшипников качения . . . . . 25
1.5 Оценка возможного снижения потерь эффективности
экспериментального образца турбохолодильника . . . . . . . . . . 25
1.6 Лепестковый газодинамический подшипник . . . . . . . . . . . . . 29
1.7 Уравнение газовой смазки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.8 Расчёт упругих деформаций элементов лепесткового
газодинамического подшипника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.9 Моделирование системы ротор - подшипники . . . . . . . . . . . . 46
Глава 2. Математическая модель динамики ротора
турбохолодильника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.1 Система уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2 Модель радиального подшипника . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.1 Уравнение Рейнольдса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.2 Несущая способность, момент и мощность трения . . . . . 51
2.2.3 Высота зазора и модель лепестка . . . . . . . . . . . . . . 53
2.2.4 Среда, окружающая подшипник . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.3 Динамическая модель ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.3.1 Матрица масс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.3.2 Гироскопический момент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
Стр.
2.3.3 Дисбаланс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.4 Корпус подшипника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.5 Осевой подшипник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.6 Корпус турбохолодильника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.6.1 Экспериментальное определение динамических
характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.6.2 Цепь динамических звеньев . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.6.3 Твёрдое тело . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.7 Внешние воздействующие факторы . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.7.1 Синусоидальная вибрация . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.7.2 Широкополосная случайная вибрация . . . . . . . . . . . . 75
2.7.3 Испытательный режим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Глава 3. Вычислительный эксперимент . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1 Реализация математической модели на языке
программирования C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1.1 Структура программы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.1.2 Дискретизация уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.1.3 Решение системы обыкновенных дифференциальных
уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.1.4 Верификация программы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2 Исходные данные численного эксперимента . . . . . . . . . . . . . 89
3.3 Результаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Глава 4. Натурный эксперимент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.1 Объект исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2 Описание установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3 Система сбора данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.4 Точность измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.5 Обработка результатов измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.5.1 Стационарный режим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.5.2 Получение амплитудно-частотной характеристики . . . . . 102
4.5.3 Широкополосная случайная вибрация . . . . . . . . . . . . 1044
Стр.
4.5.4 Широкополосная случайная вибрация на фоне
полигармонической вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Глава 5. Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.1 Сравнение математической модели с экспериментом . . . . . . . . 110
5.2 Максимальные перемещения ротора в зазорах . . . . . . . . . . . 115
5.3 Оценка повышения изоэнтропного коэффициента полезного
действия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4 Оценка повышения холодильного коэффициента . . . . . . . . . . 119
5.5 Оценка повышения объёмного коэффициента полезного действия 119
5.6 Оценка повышения топливной эффективности . . . . . . . . . . . 121
Общие выводы и заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
