Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для испытаний авиационных конструкций

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, к стендам для испытаний самолетов.

Известны стенды для прочностных испытаний натурных конструкций самолетов.

Щербань К.С. Ресурсные испытания натурных конструкций самолётов. – М.: Физматлит, 2009. – 236 с., стр. 40, 214.

Испытательные комплексы и стенды для исследования агрегатов и систем летательных аппаратов: А.Н. Серьёзнов, В.И. Сабельников, Ю.В. Колеватов, Д.И. Суворкин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 206 с., стр. 53-68.

Наиболее близким к изобретению является “Стенд для усталостных испытаний конструкций самолётов”. Патент на изобретение №2516571, МПК G01М5/00, 2014 г.

Недостатком таких стендов является то, что они имеют ограниченные функциональные возможности и предназначены только для проведения ресурсных испытаний самолётов.

Перед введением летательного аппарата в эксплуатацию обязательными являются испытания на ресурс, статическую прочность планера и функционирование отдельных систем и агрегатов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей стенда, обеспечивающих выполнение всего комплекса работ по проведению прочностных и функциональных испытаний авиационных конструкций, уменьшение энергозатрат, сокращение затрат на эксплуатацию стенда.

Решение указанной задачи достигается тем, что в насосной станции стенда для испытаний авиационных конструкций дополнительно установлены блоки гидравлического питания, при этом блок 2, служащий для проведения статических испытаний и пусконаладочных работ по системе нагружения конструкций имеет насосы малой производительности, нерегулируемые и с давлением примерно 1,5 раза выше давления, которое используется в блоке 1 для ресурсных испытаний, блок 3, предназначенный для проведения испытаний на функционирование отдельных систем и агрегатов авиационной техники, снабжён регулируемыми насосами различных давлений и производительностей, при этом расходный бак с рабочей жидкостью, сливной коллектор, системы нагрева-охлаждения и фильтрации рабочей жидкости, электроснабжения, вентиляции и пожаротушения являются общими для всех блоков, а компоновка резервного коллектора и гидроаппаратуры выполнены с возможностью взаимного резервирования блоков.

На рисунке 1 приведена принципиальная гидравлическая схема насосной станции стенда для испытаний авиационных конструкций. Она включает в себя три блока: блок 1 обеспечивает рабочей жидкостью систему ресурсных испытаний авиационной техники, от блока одновременно работает несколько изделий; блок 2 – статические испытания планера и элементов летательного аппарата и проведение пусконаладочных работ; блок 3 – функциональные испытания элементов механизации крыла (закрылков, предкрылков), рулей высоты, рулей направления, шасси и др. подсистем и агрегатов.

На рисунке 2 представлена схема компоновки насосной станции, включающая в свой состав: блоки 1, 2 и 3, систему подготовки рабочей жидкости, системы электроснабжения, вентиляции и пожаротушения. Блоки 1, 2, 3 и система подготовки рабочей жидкости, имеющая в своём составе расходный бак и подсистемы нагрева-охлаждения и фильтрации рабочей жидкости, расположены в одном помещении (машинном зале), общим для всех блоков. Системы подготовки рабочей жидкости, электроснабжения, вентиляции и пожаротушения работают в автоматическом режиме.

Общими для всех блоков являются: расходный бак 1, сливной коллектор 2, узел насосов 3, узел фильтрации 4, теплообменники 5, нагреватель 6, коллектор резервный 7, вентили 8(1) … 8(3).

Насосы высокого давления 9(1) … 9(4), вентили 10(1) … 10(4) и вентиль 27, клапаны обратные 11(1) … 11(4), манометр 33, всасывающий коллектор 30 и предохранительный (переливной) клапан 36 входят в состав блока 1.

Насос высокого давления 12, насос малого давления 13, предохранительные (переливные) клапаны 14 и 15, клапаны обратные 16(1) и 16(2), вентили 17(1), 17(2), 28, всасывающий коллектор 31 и манометр 34 входят в блок 2.

Регулируемые насосы различной производительности 18,19, 20, клапаны обратные 24,25, 26, вентили 21, 22, 23, 29, всасывающий коллектор 32, манометр 35 и предохранительный (переливной) клапан 37 входят в состав блока 3.

Данная насосная станция работает следующим образом: блоки 1, 2 и 3 могут работать одновременно и автономно. Перед началом работы масло в расходном баке 1 при необходимости нагревается до заданной эксплуатационной температуры нагревателем 6.

Для охлаждения и фильтрации масло поступает из расходного бака 1 в узел насосов 3 и подаётся в узел фильтрации 4 и затем в теплообменники 5.

Всё оборудование работает от системы автоматического управления и поддерживает заданные параметры (температуру, класс чистоты масла) в процессе работы станции.

В блок 1 рабочая жидкость поступает при открытой задвижке 27 и открытых задвижках 10(1) … 10(4) в регулируемые аксиально-поршневые насосы 9(1) … 9(4), которые через обратные клапана 11(1) … 11(4) подают масло в систему нагружения испытательного стенда. Слив рабочей жидкости из системы осуществляется обратно в расходный бак 1 по сливному коллектору 2. Давление на выходе из насосов контролируется по манометру 33. Обратные клапаны 11(1) … 11(4) при работающем насосе исключают наличие высокого давления в неработающем насосе. Клапан предохранительный 36 настраивается на максимальное допустимое давление.

При ресурсных испытаниях авиационных конструкций блок 1, для сокращения сроков испытаний, работает круглосуточно на протяжении нескольких лет (1…5 лет) с перерывами на осмотр и регламентные работы, при этом в насосных станциях используются насосы большой производительности 300…500 л/мин и давлением 21…28 МПа.

В блоке 2 рабочая жидкость подаётся в систему нерегулируемыми насосами 12 и 13 при открытых задвижках 28, 17(1), 17(2) через клапана обратные 16(1) и 16(2). Методика проведения статических испытаний авиационной техники предусматривает постепенное ступенчатое увеличение давления (нагрузки). Изменение давления ограничивается переливными клапанами 14 и 15. Манометр 34 служит для измерения давления в линии нагнетания. Слив рабочей жидкости из системы осуществляется обратно в расходный бак 1 по сливному коллектору 2.

При проведении пуско-наладочных работ по системе нагружения не требуются большие мощности насосов. Для ступенчатого изменения давления в системе используются клапаны 14 и 15. Настройка предохранительных клапанов в системе нагружения конструкций осуществляется с использованием клапанов 14 или 15.

В блоке 3 рабочая жидкость поступает в систему регулируемыми насосами 18, 19, 20 различной производительности при открытых задвижках 21, 22, 23, 29 через обратные клапаны 24, 25, 26. В системе установлен предохранительный клапан 37, настроенный на максимальное допустимое давление. Контроль давления в линии нагнетания осуществляется по манометру 35. Слив рабочей жидкости из системы осуществляется обратно в расходный бак 1 по сливному коллектору 2.

Резервный коллектор 7 и задвижки 8(1) … 8(3) служат для резервирования блоков, путем их сообщения.

Предложенное техническое решение даёт возможность приводить испытания авиационной техники на ресурс, статику и функционирование с различным энергетическим потреблением, гидравлическими параметрами (производительность, давление) и временем испытаний.

Компоновка блоков с общей системой подготовки рабочей жидкости, электроснабжения, вентиляции, пожаротушения снижает энергоёмкость и затраты на обслуживание и эксплуатацию. Резервирование блоков увеличивает надёжность работы станции.