Математическое моделирование дизельного двигателя, оборудованного турбокомпрессором с регулируемым сопловым аппаратом

Повышение подвижности боевых бронированных машин, состоящих на вооружении армии Российской Федерации, — актуальное направление совершенствования вооружения и военной техники сухопутных войск. Одним из путей повышения уровня подвижности боевых машин, оборудованных дизельными двигателями с газотурбинным наддувом, является улучшение его характеристик в неустановившихся режимах работы, когда происходит рассогласование подачи топлива и необходимого для его сгорания воздуха. Проведен анализ возможных технических решений по согласованию гидравлических характеристик агрегатов наддува и дизельного двигателя, с целью их применения при производстве и модернизации боевых машин. Определено оптимальное техническое решение, позволяющее согласовать подачу воздуха в дизельный двигатель при неустановившихся режимах работы. Разработана математическая модель для определения основных показателей дизельных двигателей, оборудованных турбокомпрессорами с регулируемым сопловым аппаратом турбины, с учетом специфики размещения двигателя в моторно-трансмиссионном отделении боевой машины. Предложено техническое решение по применению на существующих объектах вооружения и техники таких дизельных двигателей. Выполнена оценка эффективности разработанной модели и технического решения в соответствии с утвержденными методиками определения подвижности боевых машин, которая показала, что применение разработанной полезной модели позволит повысить уровень подвижности боевых бронированных машин при незначительных затратах.

Литература

[1] Степанов В.В., Зайцев Е.Н. Состояние и тенденции развития танковых парков России и стран НАТО до 2025 года. Известия РАРАН, 2015, № 4, с. 52–58.

[2] Степанов В.В. Рейтинги мировых танковых парков: применение методов сравнительного анализа для оценки военно-технического уровня и конкурентноспособности танков на мировом рынке. Известия РАРАН, 2012, № 2, с. 24–34.

[3] Павлов В.В. К оценке тягово-скоростных характеристик быстроходных гусеничных машин. Вестник МАДИ, 2019, № 2, с. 50–56.

[4] Праздников В.И., Парфенов Е.И. Российские танки в начале XXI века. Стратегическая стабильность, 2012, № 4, с. 20–26.

[5] Сосновских Н.А., Малышев Д.Н., Щипанов А.Н. Научно-технический задел и практическая целесообразность модернизации гусеничных шасси. Вооружение и экономика, 2020, № 3, с. 66–70.

[6] Проговоров А.П., Шабалин Д.В. Анализ методов математического моделирования газодизельного рабочего цикла для определения возможности форсирования танкового дизеля. Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму, 2022, № 11–12, с. 105–112.

[7] Кузнецов А.Г., Харитонов С.В., Рыжов В.А. Улучшение динамических свойств среднеоборотного дизеля при использовании регулируемого турбонаддува. Известия высших учебных заведении. Машиностроение, 2021, № 11, с. 59–74, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2021-11-59-74

[8] Ахтулов А.Л., Чутков К.А., Агафонов Д.С. Методика оценки влияния характеристик дизельного двигателя на показатели подвижности военной гусеничной машины. Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2023, т. 26, № 2, с. 69–75.

[9] Лазарев Е.А., Помаз А.Н., Салов А.Ю. Новый способ и устройство управления газообменов в дизеле с газотурбинным наддувом. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Машиностроение, 2013, т. 13, № 1, с. 132–136.

[10] Макоклюев А.И., Апекунов В.В., Дулатина Л.Г. Метод определения средней скорости движения образцов. Наука и военная безопасность, 2020, № 3, с. 36–41.

[11] Усов О.А. Расчетная оценка оперативной подвижности военных гусеничных машин. Наука и образование: научное издание, 2016, № 11. URL: http://engineering-science.ru/doc/850365.html

[12] Сенькин П.А. Методика моделирования движения гусеничной машины с различными уровнями номинальной мощности. Вестник СибАДИ, 2016, № 4, с. 77–81.

[13] Сенькин П.А., Прокопенко Н.И., Смирнов А.М. и др. Расчет оптимальных параметров силовой установки танка с двигателем постоянной мощности. Омский научный вестник, 2017, № 6, с. 32–35.

[14] Харитонов С.В. Формирование характеристик дизельного двигателя при использовании системы комплексного адаптивного управления. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 173 с.

[15] Боковиков А.Н. Использование турбокомпрессора с турбиной изменяемой геометрии для повышения экологических и экономических показателей двигателя. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. 171 с.

[16] Кузнецов А.Г., Харитонов С.В., Сапронов Д.П. Применение методов машинного обучения при разработке динамической модели дизельного двигателя. Двигателестроение, 2023, № 1, с. 38–50.

[17] Боковиков A.H., Кузнецов А.Г. Математическая модель системы воздухоснабжения автомобильного дизеля для полунатурного моделирования его динамических режимов. Грузовик, 2009, № 11, с. 30–33.

[18] Агафонов Д.С., Ахтулов А.Л., Приймак С.В. и др. Математическая модель рабочих процессов дизельного двигателя с комбинированной системой наддува. Стратегическая стабильность, 2021, № 1, с. 21–24.

[19] Шелпаков С.Ю., Ахтулов А.Л., Агафонов Д.С. Математическое моделирование динамических характеристик дизельных двигателей военных гусеничных машин с устройством регулирования наддува. Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму, 2021, № 11–12, с. 46–53.

[20] Кузнецов А.Г., Харитонов С.В., Рыжов В.А. Исследование динамических свойств тепловозного дизеля при использовании регулируемого турбонаддува. Двигателестроение, 2022, № 1, с. 76–83.

[21] Кузнецов А.Г., Харитонов С.В., Латочкин А.А. Математическая модель дизеля, как источника энергии транспортной установки с электрической трансмиссией. Грузовик, 2014, № 7, с. 11–14.

[22] Аникеев В.В., Бузин В.А. Сравнительный анализ существующих типов воздухоочистителей автотракторной техники. Научно-технический вестник Поволжья, 2015, № 6, с. 68–70.

[23] Чайнов Н.Д., ред. Конструирование и расчет поршневых двигателей. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2018. 536 с.

[24] Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. Москва, Высшая школа, 2008. 469 с.

[25] Юдников Е.А. Расчет средней скорости и запаса хода гусеничной машины, оборудованной дизельным двигателем с наддувом, управляемым посредством изменения геометрии турбины турбокомпрессора. Свид-во о рег. прог. для ЭВМ № 2023683849 РФ. Опубл. 10.11.2023.

[26] Юдников Е.А., Ахтулов А.Л., Эдигаров В.Р. и др. Дизельный двигатель военной гусеничной машины, оборудованный турбокомпрессором с изменяемой геометрией турбины. Патент РФ 212008. Заявл. 10.02.2022, опубл. 01.07.2022.