A simplified dynamic model of the T700 turboshaft engine

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A simplified dynamic model of the T700 turboshaft engine

Duyar, A. / Zhen Gu / Litt, J.S.

Häufig werden Triebwerkssimulationen mit nichtlinearen Modellen durchgeführt, was wegen der sehr großen Softwareprogramme und Datenmengen sehr zeitaufwendig, teuer und komplex ist. Aus diesem Grunde ist es sehr wichtig, den Rechenaufwand zu reduzieren. In diesem Zusammenhang wird im vorliegenden Beitrag die Entwicklung und Anwendung eines vereinfachten Rechenmodells zur dynamischen Simulation des Turbotriebwerks T700-GE-700 beschrieben, das in Armee-Helikoptern vom Typ Apache und Blackhawk verwendet wird. Erläuterung von Funktionsprinzip, Bauweise sowie der theoretischen, mathematischen und regelungstechnischen Implikationen des als Zwillingssystem benutzten Triebwerks. Es besteht aus einem fünfstufigen Axial- und einstufigen Radialverdichter mit nachgeschalteter Brennkammer und zweistufiger Axial-Hochdruckturbine zum Antrieb der Verdichter. Daran schließt sich die zweistufige axiale Leistungsturbine an, die über eine Kupplung mit der Triebwerkswelle verbunden ist und den Rotor antreibt. Auf weitere Einzelheiten wird eingegangen. Für das gesamte Antriebssystem (Triebwerke, Rotorsystem, Übersetzungsverhältnisse der Getriebe) wird unter Berücksichtigung der aerodynamischen Verhältnisse und möglicher äußerer Störungen (wie Windeinflüsse und andere) das Modell eines offenen Regelkreises hergeleitet, mit dem das dynamische Verhalten des Antriebssystems im gesamten Betriebsbereich relativ einfach, jedoch befriedigend genau, simuliert werden kann. Eine sehr wichtige Anwendung ist die modellbasierte Diagnose zur Fehlerdetektion, wobei die Parameter des vereinfachten Modelles mit den aktuellen Systemparametern kontinuierlich verglichen werden. Die Differenz zwischen Modell- und Systemparametern weist nach einer entsprechenden Analyse auf mögliche Fehlerquellen hin. Erläuterung der mathematischen Zusammenhänge und Durchführung von Beispielrechnungen, deren Resultate diskutiert werden.