автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Устройства зажигания газотурбинных двигателей и измерительных преобразователи энергии искровых разрядов

РГ5 ОД 1 6 МА?

На правах рукописи

АЛИМБЕКОВ Лиср Ибрагимович

УСТРОЙСТВА ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ

Специальности: 05.13.05 — элементы и устройства вычислительной техники и систем управления 05.09.03 — электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени капдпдата технических паук

УФА 1998

Работа выполнена на кафедре "Электрооборудование летательны аппаратов и наземного транспорта " Уфимского государств ениоп авиационного технического университета.

Научный руководитель : доктор технических наук Гизатуллин Ф.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Рогинская Л.Э. кандидат технических наук, Главный инженер НКТБ "Вихрь" Шуляк А. А.

Ведущее предприятие: Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"

Защита диссертации состоится "_"_199 г.

в" " часов на заседании диссертационного совета Д-063.17.02. Уфимского государственного авиационного технического университета, по адресу 450000, г Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Уфимскогс государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан "_"_, 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Утляков Г.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Развитие современных летательных аппаратов характеризуется тенденцией к увеличению скоростей и высот полета, а следовательно ужесточением условий работы системыуправления запуском двигателя. Одним из элементов системы управления запуском двигателя является устройство зажигания (УЗ). Утяжеление условий работы двигателя вызывает необходимость повышения эффективности УЗ и ресурса свечей зажигания.

В настоящее время в системах управления запуском двигателей применяют конденсаторные УЗ с полупроводниковыми свечами. Эти УЗ, наряду с такими достоинствами, как сравнительно низкое рабочее напряжение, малая зависимость пробивного напряжения от давления в камере сгорания, обладают таким недостатком, как низкая энергетическая эффективность. Исследованиям в области повышения эффективности УЗ посвящено достаточно большое число работ, однако многие вопросы этой проблемы в настоящее время продолжают оставаться открытыми. Не исследованы в полной мере закономерности изменения энергетической эффективности, закономерности разрядных процессов, в том числе в аварийных режимах работы УЗ, закономерности износа конструктивных элементов свечей. Задачи повышения эффективности УЗ и ресурса свечей тесно связаны с задачами контроля параметров разрядов в свечах, определяющих воспламеняющую способность УЗ. Отсутствие эффективных измерительных преобразователей для измерения выходных параметров затрудняет контроль эффективности устройств зажигания. Таким образом, вопросы повышения энергетической эффективности УЗ, ресурса полупроводниковых свеча!, повышения оперативности и объективности контроля состояния УЗ решены в настоящее время в недостаточной степени, эти задачи являются актуальными для развития двигателесгроения на современном этапе.

Настоящая работа выполнена на основе исследований, проведенных в Уфимском государственном авиационном техническом университете по техническим заданиям Уфимского научно-производственного предприятия "Молния" и Центрального института авиационного моторостроения в соответствии с тематическими планами, целевой комплексной отраслевой программой развития устройств зажигания до 1990 г. от 15.09.85 г, решением Комиссии Совета Министров СССР N 328 от 05.10.85 г.

ЦЕЛЬЮ работы является повышение эффективности УЗ ГТД и создание средств оперативного контроля параметров искрового разряда.

Для достижения поставленной цепи определены следующие зад ачи:

1. Исследование разрядных процессов в конденсаторных УЗ, повышение энергетической эффективности разрядных цепей и разработка схемных решений УЗ.

2. Исследование закономерностей износа полупроводникового материала в искровом зазоре свечи и разработка конструкций свечей повышенного ресурса.

3. Разработка измерительных преобразователей для измерения параметров УЗ с учетом специфики разрядных процессов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе использовались экспериментальные методы осциллографирования, спектрального анализа, а также методы математического и физического моделирования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в следующем:

- установлены новые закономерности развития подготовительной стадии разряда в полупроводниковых свечах открытого типа, позволившие уточнить имеющиеся представления об особенностях механизма развития разряда в полупроводниковых свечах;

- установлены методы исключения аварийных режимов релаксации напряжения в разрядных цепях УЗ;

- установлены закономерности износа конструктивных элементов полупроводниковых свечей открытого типа, на основе которых разработаны полупроводниковые свечи повышенного ресурса;

- разработаны измерительные преобразователи для измерения параметров искровых разрядов в полупроводниковых свечах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. В результате исследований разработаны рекомендации по повышению энергетической эффективности и снижению за счет этого массы и габаритов УЗ, рекомендации по исключению аварийных режимов релаксации напряжения в разрядных цепях, способы повышения ресурса полупроводниковых свечей; на основе полученных результатов разработаны схемные решения УЗ повышенной эффективности, защищенные 10 авторскими свидетельствами, разработаны конструкции полупроводниковых свечей, защищенные 2 авторскими свидетельствами и патентом РФ. Созданы измерительные преобразователи для оперативного контроля энергии искровых разрядов в полупроводниковых свечах. Схемы измерителей защищены 4 авторскими свидетельствами и 2 патентами РФ.

Полученные результаты позволяют получить следующий технический эффект:

- увеличить в 1,5 раза коэффициент использования энергии накопительного конденсатора в УЗ снизить за счет этого массу и габариты УЗ;

- увеличить в 1,2 - 1,5 раза наработку на отказ полупроводниковых свечей;

- существенно повысить оперативность и объективность контроля УЗ за счет применения разработанных измерительных преобразователей.

Результаты работы внедрены в ЦИАМ и УНПП "Молния".

Полученные результаты используются также в учебном процессе в Уфимском государственном авиационном техническом университете для . студентов специальности 181100 "Электрооборудование летательных аппаратов".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы обсуждались на конференциях:

- Всесоюзной научно-технической конференции "Методология измерений" (г. Ленинград i99ir.);

- Всесоюзной научно-технической конференции "Методы управления системной эффективностью функционирования электрифицированных и пилотажно-навигационныхкомплексов"(г. Киев 1991г.);

- Республиканской научно-технической конференции "Автоматизированное з'правление сложными системами"(г. Уфа, 1985 г.);

- Межотраслевой научно тгхпичесгой конференции "Совершенствование методов и средств испытаний воздушно-реактивных двигателей"(г. Москва, ЦИАМ 1995 г.).

Результаты работы обсуждались также на многих научно-технических совещаниях в УНПП "Молния" и ЦИАМ.

Разработки по теме диссертации экспонировались на международной специализированной выставке приборной техники "Интехприбор-91" (г. Уфа), на международной выставке "Авиадвигатель-92" (г. Москва), на международной выставке-презентации республики Башкортостан (г. Уфа, 1992 г.), на республиканской выставке, посвященной 60-летию Уфимского авиационного института (г. Уфа, 1992 г.) и других выставках, проводившихся в Уфимском авиационном институте.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 45 работ, в том числе 23 авторских свидетельства, 3 патента, 9 статей и тезисов докладов, 10 отчетов по НИР.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы общим объемом 141 стр., в том числе 115 стр. основного текста, 34 рисунка и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое изложение актуальности исследований, научной новизны и практической ценности полученных результатов.

В первой главе приведен анализ эффективности существующих устройств зажигания ГТД и средств оперативного контроля энергии искровых разрядов. Известным недостатком УЗ емкостного типа является низкая энергетическая эффективность, оцениваемая коэффициентом использования энергии накопителя, реализуемой в искровой стадии разряда. Этот коэффициент W' изменяется в пределах от 10 до 20% в зависимости от схемных особенностей разрядных контуров. В связи с этим, вопрос повышения энергии разряда в свечах без увеличения энергии накопительного конденсатора имеет существенное практическое значение для уменьшения массы и габаритов УЗ.

Анализ проведенных исследований показал, что некоторые вопросы, связанные с возможностью увеличения коэффициента использования энергии емкостного накопителя, повышения надежности работы устройств зажигания изучены в недостаточной степени. К ним относятся: исследования , по оптимизации величины зазора в свече по критериям энергетической эффективности и надежности; исследования закономерностей возникновения аварийных режимов релаксации напряжения в разрядных цепях.

Необходимость увеличения сроки службы авиационных двигателей требует создания свечей, которые выдерживали бы полный ресурс двигателя, что дает возможность свести к минимуму расхода на ремонт или на незапланированную замену свечей. Если это невозможно, свечи должны хотя бы иметь ресурс, совпадающий с периодами контрольных осмотров двигателя. Ресурс работы полупроводниковых свечей определяется конструктивными параметрами, свойствами материалов, параметрами искровых разрядов, характеристиками смеси и эксплутационными условиями.

Схемные методы повышения ресурса полупроводниковых свечей практически не исследованы и в научно-технической литературе не описаны.

Методы повышения ресурса свечей связаны с механизмом развития разрядов в свечах. Механизм развития разрядов изучался во многих работах, однако в полной мере эти вопросы не исследованы. В частности, требуют дальнейших исследований вопросы влияния подготовительной стадии разряда на износ свечей. Сложность при исследовании механизма развития разряда обусловлена тем, что подготовительная стадия разряда развивается в тошце материала полупроводника и ее светимость близка к нулю, поэтому возможности использования методов спектрального анализа для иссле-

дования закономерностей развития подготовительной стадии разряда весьма ограничены.

Известны методы оценки общей работоспособности УЗ, однако, параметры искровых разрядов в свечах, в частности, энергия разрядов, на различных этапах исследований, разработки, производства и эксплуатации УЗ практически не контролируются из-за отсутствия для этих целей измерительных средств.

Известные измерители параметров быстротекущих импульсных процессов для регистрации энергии неприменимы, так как не учитываются специфические особенности разрядов, заключающиеся в наличии двух стадий разряда и отсутствует синхронизация работы измерителей с длительностью искровых разрядов при высокой частоте следования разрядов,

На основании анализа состояния дел в области исследования и разработки высокоэффективных УЗ и средств их контроля сформулированы задачи диссертации, приведенные выше в общей характеристике работы.

Вторая глава посвящена исследованию разрядных процессов в устройствах зажигания и разработке схем устройств зажигания повышенной эффективности. Увеличение высотности запуска современных газотурбинных двигателей требует создания УЗ с повышенной энергией разрядов. Энергию разрядов можно повысить путем увеличения начальной энергии, но при этом возрастают потери в активном сопротивлении разрядного контура.

Повышение энергетической эффективности УЗ можно достигнуть применением свечей с увеличенным разрядным промежутком, однако при этом надежность ценообразования в свечах снижается, то есть энергия разрядов в свече и вероятность искрообразования по отношению к величине зазора являются противоречивыми критериями .Применительно к задаче многокритериальной оптимизации величины зазора поставлено три вопроса: выбор критерия оптимальности при оптимизации зазора с использованием принципа справедливого компромисса, нормализация критериев и определение приоритета критериев.

В результате исследований получено, что увеличение энергии разрядов ЭДа, и коэффициента использования начальной энергии \У с ростом величины зазора 5 объясняется повышением падения напряжения в свече за счет возрастания активного сопротивления искрового разряда. Анализ зависимостей '№св=1'(5), при различных значениях емкости накопительного конденсатора Сн (рис.1, 2) показал, что оптимальными являются свечи с зазорами 5=0,9 - 1,4 мм. Дальнейшее увеличение зазора не дает су-

щественного выигрыша в энергии, однако надежность исхрообразования при этом снижается.

энергии от величины зазора в свече эффективности УЗ от величины

На основе результатов исследования и известных методов совершенствования УЗ с участием автора разработаны схемные решения УЗ повышенной эффективности. В разработанном УЗ, принципиальная схема которого приведена на рис. 3., реализовано два метода повышения эффективности: метод, основанный на снижении мощности разрядов в условиях постоянства накопленной энергии и метод, основанный на функциональной интеграции свойств электрической емкости и индуктивности. Дальнейшим развитием схемы УЗ с использованием многофункционального элемента является схема, в которой за счет соответствующего включения коммутирующего элемента достигается увеличение выходного напряжения в 2 - 3 раза.

Исследована возможность повышения воспламеняющей способности двухканальных УЗ, содержащих две свечи, рабочие торцы каждой из которых расположены вблизи зоны образования разряда в другой свече.

Установлено, что синхронизация разрядов в двухканальных УЗ обеспечивает расширение на 20% пусковой характеристики воспламенителя. Этот эффект достигается за счет увеличения концентрации энергии разрядов в зоне воспламенения смеси. На основе данного эффекта разработано двухканальное устройство зажигания с синхронизацией разрядов ч свечах. Принципиальная схема УЗ показана на рис.4.

о 0.8 1.£ 2,« 11 я.^лд 0 . 0,8 1.6 г.« Ь.г В.ЛА4

Рис.1. Зависимости выделения Рис. 2. Зависимости энергетической

зазора

00

Рис.3. УЗ с многофункциональным Рис.4. УЗ с синхронизацией

элементом искровых разрядов

Исследования разрядных процессов показали, что эффективность предложенной схемы повышается не только за счет синхронизации разрядов в свечах; но и за счет того, что в схеме предусмотрена частичная компенсация отказа одной из свечей. При отказе свечи одного из каналов, во второй свече выделяется удвоенная энергия за счет разряда на исправную свечу накопительного конденсатора обоих каналов, кроме того в случае возникновения аварийного режима релаксации напряжения в одном из каналов УЗ, второй высоковольтными импульсами выводит его из аварийного режима.

В разрядных цепях емкостных УЗ возможно установление аварийных режимов утечки тока и релаксации напряжения. Режим утечки тока изучен достаточно подробно. Условия возникновения режима релаксации напряжения изучены в недостаточной степени и не определены методы исключения этого режима.

Исследование условия устойчивости релаксационных колебаний проведено автором на основании известного метода анализа устойчивости автоколебаний в электрических цепях.

В процессе исследований было принято следующее основное допущение: полупроводниковая свеча в схеме замещения представлена эквивалентным активным сопротивлением Я. Это допущение справедливо, т.к. свеча обладает возрастающей вольтамперной характеристикой в режиме малых токов. Такими свойствами обладают полупроводниковые свечи при работе в реальных условиях, т.е. при воздействии на них топливовоздуш-ной смеси. Схема замещения для анализа режима релаксационных колебаний приведена на рис. 5. (Р-разрядник - нелинейный элемент).

Ф ст

Рис.5. Схема замещения УЗ Рис.6. Вольтамперные характеристики

элементов разрядного контура Механизм релаксационных колебаний поясняется вольтамперными характеристиками (ВАХ) на рис. 6., где 1- ВАХ разрядника, 2 - ВАХ свечи, 3 - суммарная ВАХ свечи и разрядника, 4 - зависимость и = Е - г ц .

На основании анализа известным методом системы дифференциальных уравнений для представленной схемы замещения условие неустойчивости релаксационных колебаний получено в виде:

Ь<гС(\г\-К)

(1)

где г^ - динамическое сопротивление разрядника.

Условие (1) подтверждается экспериментально. Получено, что вероятность установления аварийного режима релаксационных колебаний снижается по мере уменьшения активного сопротивления свечи, увеличения емкости накопительного конденсатора и зарядного сопротивления.

В третьей главе приводятся результаты исследований подготовительной стадии разряда в полупроводниковых свечах , результаты разработок конструкций свечей повышенного ресурса.

В известных работах при исследовании закономерностей разрядных процессов в полупроводниковых свечах использовались, в основном, два метода: метод осциллографирования и метод спектрального анализа. Метод спектрального анализа позволил определить наличие элементов электродов и полупроводника в спектре искровой стадии разряда. Особую сложность вызывает исследование закономерностей развития подготовительной стадии разряда, это связано с тем, что светимость подготовительной стадии близка к нулю, она развивается в поверхностном слое полупроводника.

Исследование подготовительной стадии разряда необходимо для выработки методов повышения ресурса работы полупроводниковой свечи. Работа велась в двух направлениях. В первом исследовалась эмиссия заря-

женных часгицеповерхности полупроводникового материала при имитации подготовительной стадии разряда путем косвенного нагрева и пропускания среднего тока подготовительной стадии разряда. Эмиссионная способность полупроводникового материала исследовалась в вакуумной камере.

Для выяснения качественного состава элементов, испаряющихся во время подготовительной стадий, был использован метод спектрографиро-вания. Спектрографирование проводилось при имитации подготовительной стадии путем пропускания среднего тока подготовительной стадии разряда.

В результате проведенных исследований впервые получены спектры подготовительной стадии разряда. Установлено, что они содержат линии элементов материалов полупроводника и электродов, как и спектры искровой стадии разряда. Сделан вывод, что в течении подготовительной стадии разряда в свечах происходит существенный износ как полупроводника, так и электродов. Полученные результаты вносят ясность в существующие теории, объясняющие механизм развития разряда в полупроводниковых свечах.

Для оценки степени влияния подготовительной стадии разряда на износ свечей по сравнению с полным разрядом, содержащем обе стадии, необходимо отделить подготовительную стадию от искровой. Для экспериментального исследования износа полупроводниковых свечей в течение подготовительной стадии разряда разработаны стенды.

С использованием стенда проведено исследование влияния индуктивности разрядной цепи УЗ на степень износа свечей в течение подготовительной стадии разряда по сравнению с полным разрядом, содержащим обе стадии. Для количественной оценки степени износа с участием автора разработан расчетный метод, основанный на регистрации изменения диагностического параметра свечи в процессе наработки в режиме ускоренных испытаний. В качестве диагностического параметра использовалось пробивное напряжение свечи.

Соотношение степени износа свечей в течении подготовительной и искровой стадий оценивалось по следующим соотношениям, полученным в результате разработки расчетного метода оценки: АХ= ^(Кг-КО

Л Г'ВД-^ЬВД-^) (2)

ДАТ =^(К2-К01) АХ+АУ ВД:,-^) (3)

где ДХ , ДУ- изменение параметра, оценивающее износ при воздействии на свечу подготовительной и искровой стадии разряда соответственно в течении одного цикла работы свечи;

N1, N2 - наработка на отказ при воздействии на свечу полного разряда и только подготовительной стадии разряда соответственно;

К01, К02 - начальные значения диагностического параметра до воздействия на свечу полного разряда и подготовительной стадии разряда соответственно;

К1, Кг - значения диагностического параметра свечи после воздействия на нее полного разряда и подготовительной стадии разряда соответственно в течение N циклов работы свечи.

Расчеты соотношения степеней воздействия стадий разряда на износ свечей производились по соотношениям (2,3). Установлено, что доля износа свечей от подготовительной стадии разряда по отношению к полному разряду.при изменении индуктивности катушек, включаемых в разрядную цепь в пределах 0 -140 мкГн, составляет 0,23.С увеличением индуктивности доля износа под действием подготовительной стадии износа увеличивается; при индуктивности Ь= 140 мкГн износ под действием подготовительной стадии становится сравнимым с износом под влиянием полного разряда.

Из результатов исследований можно заключить, что для повышения ресурса полупроводниковых свечей в устройствах зажигания без дополнительной индуктивности в разрядной цепи необходимо уменьшать величину и длительность тока, протекающего через полупроводник. Для этой цели возможно применение следующего метода: применение трехэлектроднкх свечей с дополнительным поджигающим электродом и с включением в цепь дополнительного электрода дросселя. Исследования разрядных процессов в трехэлектродной свече с дросселем показали, что ресурс свечи в этом случае повышается. На основании этого метода повышения ресурса свечей с участием автора разработана трехэлектродная свеча с диодом в цепи дополнительного электрода, что обеспечило повышенный ресурс свечи при минимальной длительности подготовительной стадии разряда.

Установлено также, что ресурс полупроводниковых свечей можно увеличить путем снижения воздействия высокой температуры искрового разряда на полупроводник. Этот метод повышения ресурса полупроводниковых свечей реализован в конструктивных исполнениях свечей, защищенных авторскими свидетельствами и патентом РФ.

В четвертой главе приведены результаты разработки схем измерительных преобразователей энергии искровых разрядов .

Для разработки измерительных преобразователей энергии искровых разрядов необходимо решение следующих основных задач. Во-первых, получение и преобразование сигнала, пропорционального энергии разряда, во-вторых-синхронгаация работы измерительного канала с длительностью искровых разрядов при высокой частоте следования разрядов в свечах.

Известен метод получения сигнала, пропорционального энергии разрядов, с использованием полупроводникового аналогового перемножителя, однако этот метод преобразования предполагает использование двух преобразовательных датчиков - датчика тока и датчика падения напряжения в свече, что ограничивает возможности применения измерителя. Автором разработан измерительный преобразователь энергии искровых разрядов с использованием в качестве датчика мгновенной мощности приемника оптического излучения .В этом случае отпадает необходимость применения в измерительной цепи датчиков напряжения и тока, обладающих значительной погрешностью. При использовании приемника оптического излучения отсутствует также гальваническая связь между зысоковольтной и измерительной цепями, что исключает помехи в измерительной цепи. Блок-схема разработанного измерительного преобразователя энергии приведена на рис. 7.

Рис. 7. Блок-схема измерительного преобразователя с приемником

оптического излучения Разработанный оптический измерительный преобразователь энергии предназначен для использования в условиях лабораторий и испытательных стендов. С целью измерения энергии разрядов в свечах непосредственно в условиях газотурбинных двигателей создан измерительный преобразователь, реализующий метод измерения энергии с использованием только одного датчика - датчика тока. Блок схема измерительного преобразователя приведена на рис. 8.

Рис. 8. Блок-схема измерительного преобразователя, основанного

на измерении разрядного тока Принцип работы измерительного преобразователя основан на методе определения энергии искрового разряда по разрядному току . При этом энергия разряда рассчитывается по формуле:

I I

Ж = (4)

с о

где Ян - эквивалентное искровое сопротивление свечи, Ясв - мгновенное значение сопротивления сзечи, I - мгновенное значение разрядного тока, и - длительность искры.

Величина Лн может быть определена по выражению, вытекающему из равенства энергий при работающей и закороченной свече (закон сохранения энергии).

где Из - сопротивление разрядного контура при закороченной свече, Ь - мгновенное значение разрядного тока при закороченной свече, Ь - длительность разряда при закороченной свече. Известно, что потери электрической энергии в свече зажигания могут изменяться в больших пределах в зависимости от качества изготовления и применяемых материалов. С участием автора разработан измерительный преобразователь потерь энергии в свече.

В процессе запуска в воспламенении топливной смеси участвует только часть энергии искровых разрядов в свече. Поэтому важным показателем

—1

12<к

(5)

; энергетической эффективности УЗ являются потери энергии искрового разряда в самой свече. Задача определения потерь энергии возникает при контроле качества свечей на различных этапах жизненного цикла.

Разработанный измерительный преобразователь потерь энергии в свече зажигания основан на сравнении соотношения тепловой энергии, участвующей в поджиге горючей смеси и всей затраченной энергии. Экспериментально установлено, что поток светового излучения пропорционален мгновенной мощности искрового разряда .которая идет на воспламенение топливовоздушной смеси. Таким образом, отношение полной электрической энергии к энергии, идущей на воспламенение горючей смеси, характеризует качество свечи и имеет вид:

'¡РЛ

г - 0

(б)

к\м

где Р - мгновенная мощность разряда,

I - мгновенное значение потока светового излучения разряда, К - коэффициент пропорциональности.

Блок схема измерительного преобразователя потерь энергии приведена на рис. 9.

5

Рис. 9. Блок-схема измерителя потерь энергии в свече зажигания

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Исследованы закономерности разрядных процессов в емкостных УЗ. Установлено, что:

- оптимальными при уровне рабочего напряжения до 2,5 кВ являются полупроводниковые свечи с зазорами от 0,9 до 1,4 мм. Дальнейшее уве-

личение зазора снижает вероятность искрообразования;

- повышение энергетической эффективности до 30% и снижение мас-согабаритных характеристик на 20% достигается за счет применения многофункциональных элементов, заключающих в себе функции накопительной емкости и индуктивности, а также функции накопительного конденсатора и источника зарядного напряжения;

- синхронизация разрядов в свечах 2-х канальных устройств зажигания обеспечивает повышение воспламеняющей способности; диапазон воспламенения пускового воспламенителя при этом увеличивается на 20%.

На основе проведенных исследований разработаны схемные решения УЗ, повышенной эффективности,защищенные 10 авторскими свидетельствами.

Выявлено и подтверждено экспериментально условие исключения аварийного режима релаксационных колебаний в разрядном контуре конденсаторных устройств зажигания.

2. Установлены закономерности развития подготовительной стадии разряда в полупроводниковых свечах, позволившие дополнить и уточнить имеющиеся представления об особенностях механизма развития разрядов. Впервые получены спектры подготовительной стадии разряда, установлено, что в течении подготовительной стадии разряда происходит существен-

ТГ- ТТг ТУ ОХ' ТТЛТТ\ГТТГЧГ»И/>ТГТТТГ1ГО туач* Т* ПТТЙРФПППЛО

Установлено, что: - доля износа свечей от подготовительной стадии разряда по отношению к искровой составляет в среднем 0,40, а по отношению к полному разряду, содержащему обе стадии-0,23;

- с увеличением индуктивности разрядной цепи доля износа свечей под действием подготовительной стадии разряда увеличивается и при индуктивности в 140 мкГн достигает износа, сравнимого с износом под действием искровой стадии разряда;

3. Разработанные рекомендации по повышению ресурса полупроводниковых свечей использованы в конструктивных исполнениях полупроводниковых свечей повышенной эффективности, защищенных 2. авторскими свидетельствами и патентом РФ.

4. Разработаны измерительные преобразователи для измерения энергетических параметров искровых разрядов в полупроводниковых свечах с учетом специфики разрядных процессов. Обоснован и реализован метод измерения энергии разрядов, основанный на использовании приемника оптического излучения. Разработан и реализован косвенный способ измерения энергии искровых разрядов. Разработанные измерительные преобразователи энергии имеют относительную погрешность не более 10%. Создан-

ные измерительные преобразователи энергии защищены 2 авторскими свидетельствами и 2 патентами РФ.

5. Полученные результаты позволяют иметь следующий технический эффект:

- увеличить в 1,5-2 раза коэффициент использования энергии накопительного конденсатора в емкостных устройствах зажигания, снизить за счет этого массу и габариты устройств зажигания;

- существенно повысить ресурс полупроводниковых свечей;

- значительно повысить оперативность контроля устройств зажигания за счет применения измерительных преобразователей;

6. Результаты работы внедрены в ЦИАМ и УНПП "Молния" в следующем виде:

- методы повышения энергетической эффективности и снижения массы и габаритов использованы при создании агрегатов зажигания типа ПВФ-22-6;

- предложения по совершенствованию и оптимизации конструкции полупроводниковых свечей использованы при разработке свечей типа СП-04П, СП-96П;

- предложенные методы измерения выходных энергетических параметров систем зажигания использованы при разработке измерителей типа ИПНР;

- созданный измерительный преобразователь энергии искровых разрядов использовался при определении эффективности устройств зажигания ГТД ПС-90 самолетов ТУ-204, ИЛ-96.

Содержаание диссертации опубликовано в следующих работах: 1.Вахитов Р.Ш., Музафаров P.M., Алимбеков Л.И. О влиянии величины зазора полупроводниковой свечи на эффективность систем . зажиганиям/Межвузовский научный сборник "Электроника и автоматика", г. Уфа, 1976 - с.83-87.

• 2.Исследование разрядных процессов в полупроводниковых свечах и разработка емкостных систем зажигания повышенной эффективности.//Отчет УАИ Вахитов Р.Ш., Гпзатуллин Ф.А., Алимбеков Л.И. и др., ГР75035969, инв. Б627052, г. Уфа, 1976-с.81. ДСП.

3. Исследование разрядных процессов в полупроводниковых свечах и разработка емкостных систем зажигания повышенной эффективности. Ютчет УАИ Вахитов Р.Ш., Комиссаров Г.Н., Алимбеков Л. И. и др. ГР75046793, инв.Б776009, г. Уфа,1978 с.49. ДСП.

4. А.с. СССР N623987 MKHF02P3/06. Система зажигания. Алимбеков Л.И., Вахитов Р.Ш., Ы2471369/18-21;Заявл.28.03.77;Опуб.15.09.78.Бюл.К34-2с. ил.

5. Исследования разрядных процессов в полупроводниковых свечах и разработка емкостных систем зажигания повышенной эффективности. Ютчет

УАИ Гизатуллин Ф.А., Прохорчев Ю.Н., Алимбеков Л.И., и др. ГР81014264, г. Уфа, 1983.-с. 96. ДСП.

6. Исследование разрядных процессов в свечи зажигания, разработка диагностической аппаратуры для контроля параметров систем зажигания двигателей летательных аппаратовУ/Отчет УАИ Хомяков И.М., Гизатуллин Ф.А., Алимбеков Л.И. и др., г. Уфа, 1988. -с. 120. ДСП.

7 .A.c.CCCPNl533432 MKHF23Q3/00.Cße4a зажигания. Алимбеков Л.И.,Великжанин И.А., Гизатуллин Ф.А. и др., N4421826/24-06;3аявл.07.05.88.-2с. ил. ДСП.

8. A.c. СССР N1478749 MKHF02P3/06. Система зажигания. Алимбеков Л.И., Прохорчев Ю.Н., Гизатллин Ф.А., N4247414/21 Заявл.19.05.88-2с.ил. ДСП.

9. А.с.СССР N1631455 MKHG01R21/06. Измджтель энергии искры. Алимбеков Л.И., Гизатуллин Ф.А., Зайцев В.И. и др.,ьт4443514/21;3аявл.20.06.88. Опуб. 28.02.91,Опуб.Н8-Зс.ил.

10. A.c. СССР N1632115 MKHF02P3/06. Система зажигания. Алимбеков Л.И., Прохорчев Ю.Н., Алимбеков Р.Л., N4666573/21.3аявл.24.03.89-2с.ил. ДСП.

И.Гизатуллин Ф.А., Алимбеков Л.И., Зайцев В.Н., Великжанин И.А. Методы и средства измерения параметров искровых разрядов в свечах зажигания газотурбинных двигателей.//Тезисы докладов Всесоюзной H.T.K. "Методология измерений". ЛГТУ, г. Ленинград, 1991- с.163-164.

12.Алимбеков Л.И. Метод контроля энергии искровых разрядов в свечах зажигания.//Тезисы докладов Всесоюзной H.T.K. "Методы управления системной эффективностью функционированию электрифицированных и пи-лотажнонавигационных комплексов" КНИГА, г. Киев, 1991- с. 106.

. 13.Патент РФ N2003111. МКИ (ЮИШ/Об.Устройство для измерения потерь электрической энерпш на свече зажигания. Алимбеков Л.И., Гизатуллин Ф.А., Прохорчев Ю.Н. и др.,№016556/21.3аявл.11.12.91. Опубл. 15.11.93. Бюл. N41-43-2с.ил.

14.Патент РФ N2007730. МКИСЮПШ/Об.Измеригель энергии искры. Алимбеков Л.И., Гизатуллин Ф.А., Зайцев В.Н. и др., N5013503/21. За-явл.08.07.91.0пуб.15.02.94.Бюл.№. -5с.ил.

15. Гизатуллин Ф.А., Алимбеков Л.И.,Попов O.A. Методы и средства измерения энергии искровых разрядов в свечах зажигания ГТД // Тезисы докладов межотраслевой Н.Т.К. "Совершенствование методов и средств стендовых испытаний в РФ и их узлов, г. Москва, ЦИАМ, 199$с.254-255

16.Гизатуяшш Ф.А., Зайцев В.Н., Алимбеков Л.И. и др. Измерители энергии искровых разрядов в свечах зажигания газотурбинных двигателей. Межвузовский научный сборник. Измерительные преобразователи и информационные технологии, г. Уфа 1996 г.-сгр. 160-164.