Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к испытаниям газотурбинных двигателей, в частности к способам испытаний газотурбинных двигателей на закрытых стендах, и может найти применение в авиационной промышленности.

Известен способ испытания газотурбинного двигателя, включающий измерение тяги двигателя с помощью лемнискатного насадка (см. Л.С.Скубачевский “Испытания воздушно-реактивных двигателей”, Москва, Машиностроение, 1972, стр.17).

Недостатком данного способа является недостаточная точность определения величины измеряемой тяги двигателя. Низкая точность определения величины измеряемой тяги двигателя обуславливается сложностью определения величины входного импульса I_вх.пр.=G_в*V (где G_в - расход воздуха через двигатель, V - скорость потока воздуха в боксе испытательного стенда перед лемнискатным насадком) потока воздуха перед лемнискатным насадком. Сложность определения заключается в том, что если расход воздуха G через двигатель определяется путем измерения параметров в специальном расходомерном коллекторе (РМК) с точностью до 0,5-0,7%, то определение скорости потока перед лемнискатным насадком - задача неоднозначная. Для измерения скорости V необходима специальная система измерений, зависящая от конструкции стенда, расположения двигателя относительно всасывающей шахты, полей скоростей потока, наличия зон отрыва, т.е. для каждой компоновки двигателя на стенде необходимо подобрать свою систему измерений, при этом погрешность определения входного импульса может достигать 20-25%.

Повысить точность определения величины измеряемой тяги двигателя можно, определив величину приведенной поправки на входной импульс.

Задача изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем уменьшения погрешности определения величины тяги двигателя.

Указанная задача достигается тем, что в способе испытания газотурбинного двигателя, включающем определение величины приведенной тяги двигателя на закрытом стенде с помощью лемнискатного насадка, согласно изобретению дополнительно измеряют величину приведенной тяги при отсоединенном лемнискатном насадке и определяют величину приведенной поправки на входной импульс стендовой тяги как разность величин тяг, определенных при отсоединенном лемнискатным насадке и с помощью лемнискатного насадка.

На фиг.1 представлена схема расположения двигателя на стенде в компоновке с лемнискатным насадком;

на фиг.2 - схема расположения двигателя на стенде в компоновке с отсоединенным лемнискатным насадком.

Закрытый испытательный стенд содержит бокс 1, размещенный в нем испытуемый двигатель 2, лемнискатный насадок 3, силоизмерительную систему (СИС) 4, расходомерный коллектор (РМК) 5, лабиринтное уплотнение 6, входную шахту 7 и шахту выхлопа 8. Скорость воздуха в сечении перед лемнискатным насадком обозначена V.

Средства измерения, включенные в СИС, не раскрываются, так как они известны, см., например, В.П.Волок “Испытательные стенды”, Москва, издательство Знание, 1980, стр.7-13.

Способ реализуется следующим образом.

Испытуемый двигатель 2 с присоединенным к нему лемнискатным насадком 3 устанавливают в боксе 1 на динамометрической платформе с силоизмерительной системой СИС 4. После этого проводят испытание двигателя для измерения с помощью СИС величины тяги двигателя. При этом следует учесть, что в величину R_ст, получаемую по результатам замеров, входит неизвестная величина приведенной поправки на входной импульс стендовой тяги.

Приведенная тяга двигателя R_дв.пр определяется на основании общеизвестной формулы:

где R_cт - тяга двигателя, измеряемая СИС;

F*_c - измеренная площадь выходного сечения сопла двигателя;

Р*_вх - измеренное полное давление воздуха в сечении перед двигателем;

P_б - измеренное давление в боксе;

ΔR_пар - поправка от аэродинамического сопротивления двигателя, коммуникаций и стендового оборудования, размещенных на динамометрической платформе СИС стенда.

После определения величины тяги двигателя с помощью лемнискатного насадка повторяют испытание двигателя для измерения величины тяги двигателя с (только механически) отсоединенным лемнискатным насадком 3. Лемнискатный насадок 3 в этом случае остается присоединенным (по воздушному потоку) к двигателю с помощью лабиринтного уплотнения 6, ограничивающего проток воздуха из лемнискатного насадка 3 в бокс и обеспечивающего радиальный зазор между лемнискатным насадком 3 и РМК 5 (обычно до 1-2 мм) (см. фиг.2). Такая схема испытаний применяется, например, при измерении высотно-скоростных характеристик двигателей в термобарокамере ЦИАМ (смотри статья в Трудах ЦИАМ №602, 1973 г., стр.27-31).

В этом случае, на результаты замеров R_cт не влияет величина приведенной поправки на входной импульс стендовой тяги, и приведенная тяга двигателя R_0.дв.пр определяется на основании следующей общеизвестной формулы:

где R_cт - тяга двигателя, измеряемая СИС;

G*_в - измеренный массовый расход воздуха, измеряемый в РМК;

V_лаб - измеренная скорость воздуха в сечении лабиринтного уплотнения;

F*_лаб - измеренная площадь лабиринтного уплотнения;

Р_лаб - измеренное статическое давление воздуха в сечении лабиринтного уплотнения;

F*_с - измеренная площадь выходного сечения сопла двигателя;

Р*_вх - измеренное полное давление воздуха в сечении перед двигателем;

P_б - измеренное давление в боксе;

ΔR_пар - поправка от аэродинамического сопротивления двигателя, коммуникаций и стендового оборудования, размещенных на динамометрической платформе СИС стенда.

Поскольку испытания двигателя проводятся на одном и том же стенде с помощью лемнискатного насадка 3 и при отсоединенном лемнискатном насадке 3, разницей в приведенных значениях величин поправок от аэродинамического сопротивления двигателя можно пренебречь. С учетом этого, после поэтапно проведенных испытаний двигателя для режимов работы N_ПР=const (бесфорсажные режимы) или αΣ_ПР=const (форсажные режимы) двигателя определяют величину приведенной поправки на входной импульс стендовой тяги ΔR_{ВУ. ПР} по формуле

где R_о.дв.пр - величина приведенной тяги двигателя на закрытом стенде, определенная при отсоединенном лемнискатном насадке;

R_дв.пр - величина приведенной тяги двигателя на закрытом стенде, определенная с помощью лемнискатного насадка.

Определенная таким образом величина приведенной поправки на входной импульс ΔR_ву.пр учитывается при замере приведенной тяги двигателя Р_пр отдельно для форсажного и бесфорсажного режимов, а именно

где ΔR_ву.пр - приведенная поправка на входной импульс стендовой тяги;

R_дв.пр - величина приведенной тяги двигателя на закрытом стенде, определенная с помощью лемнискатного насадка. С учетом формул 4 и 1 получаем истинную тягу двигателя R_ист = R_дв.пр К.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить достоверность результатов испытаний, уменьшив погрешность определения величины тяги двигателя, т.е. повысив точность измерения величины приведенной поправки к тяге на закрытом стенде, поскольку точность измерения тяги в компоновке с отсоединенной лемнискатой не превышает 0,5% (смотри статья в Трудах ЦИАМ №602, 1973 г., стр.37).