СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК G01M15/00 G01L5/13 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно при стендовой доводке новых образцов газотурбинных двигателей с реверсом тяги на стенде, снабженном имитатором условий посадки самолета.

Известен способ испытания газотурбинного двигателя, включающий определение его сил прямой и обратной тяг на стенде с силоизмерительным устройством, имеющим две динамометрические системы (см. книгу Л.С. Скубачевского "Испытания воздушно-реактивных двигателей", М., Машиностроение. 1972, с. 29. ..30).

Недостатками этого способа испытания газотурбинного двигателя являются сложность, большая металлоемкость и высокая стоимость стенда для его осуществления.

Наиболее близким к предлагаемому способу испытания газотурбинного двигателя по технической сущности является способ испытания газотурбинного двигателя, включающий определение силы прямой тяги двигателя на стенде с силоизмерительным устройством (см. авторское свидетельство СССР N 1556308, кл. G 01 M 15/00, 1988).

Недостатком данного способа испытания газотурбинного двигателя является отсутствие возможности измерения осевых сил при работе двигателя на режиме обратной тяги, что требует определения силы обратной тяги двигателя расчетом по замерам давления и температуры газа перед и за реверсивным устройством или продолжения испытания двигателя на другом стенде, вызывающих удлинение продолжительности стендовой доводки двигателя и увеличение материальных и энергетических затрат на нее.

Целью изобретения является ускорение стендовой доводки двигателя и сокращение материальных и энергетических затрат на нее.

Поставленная цель достигается тем, что в способе испытания газотурбинного двигателя, включающем определение сил прямой и обратной тяг двигателя на стенде с силоизмерительным устройством, перед запуском двигателя силоизмерительное устройство стенда нагружают осевой силой, большей силы обратной тяги двигателя, производят измерение осевых сил при работе двигателя на режимах прямой и обратной тяг и определяют силы прямой и обратной тяг двигателя из выражений R_п= P_п-P_н и R_о= P_н-P_о, где R_п и R_о - силы прямой и обратной тяг двигателя соответственно, P_п и P_о - осевые силы, действующие на силоизмерительное устройство стенда при работе двигателя на режимах прямой и обратной тяг соответственно; P_н - осевая сила, действующая на силоизмерительное устройство стенда перед запуском двигателя.

В известных технических решениях признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа, не обнаружены, что позволяет сделать вывод о существенности отличий.

На чертеже представлена упрощенная принципиальная схема стенда для осуществления предлагаемого способа испытания газотурбинного двигателя.

Стенд содержит силоизмерительное устройство, имеющее динамометрическую платформу 1 с рамой 2 для установки испытуемого двигателя 3, подвешенную к стойкам основной станины 4, расположенной в центре открытой круговой площадки 5, и расположенные между ней и опорой 6 основной станины 4 соосно образцовый силоизмерительный прибор 7, силоизмеритель 8, силовой цилиндр 9 и приспособление для нагрузки силоизмерительного устройства осевой силой, имеющее угловой рычаг 10, подвеску 11 и грузы 12. Он снабжен имитатором условий посадки самолета, имеющим устройство 13 для создания потока воздуха, установленное на дополнительной станине 14, расположенной на открытой круговой площадке 5 перед основной станиной 4, и выполненное в виде турбовинтового двигателя с воздушным винтом 15, устройство 16 для измерения скорости движения потока воздуха, установленное в зоне расположения воздухо-заборника испытуемого двигателя 3, и раму 17 для установки устройства 13 для создания потока воздуха на высоте H от поверхности открытой круговой площадки 5, равной высоте H₁ установки испытуемого двигателя 3 от поверхности открытой круговой площадки 5, соответствующей высоте от поверхности взлетно-посадочной полосы аэродрома до плоскости, проходящей через продольные оси двигателей самолета. Устройство 13 для создания потока воздуха может быть выполнено в виде турбовинтового двигателя, снабженного вторым воздушным винтом 18. Дополнительная станина 14 может быть снабжена приспособлением 19 для перемещения рамы 17 в осевом направлении. Диаметр D воздушных винтов 15 и 18 должен быть больше диаметра D₁ воздухозаборника испытуемого двигателя 3. Расстояние L от испытуемого двигателя 3 до воздушного винта 15 может быть выбрано из выражения L = 3...4.D
Предлагаемый способ испытания газотурбинного двигателя осуществляют следующим образом.

Производят тарирование регистрирующего прибора силоизмерителя 8 силоизмерительного устройства стенда с помощью образцового силоизмерительного прибора 7 и силового цилиндра 9. Максимальную нагрузку P_m при этом определяют из выражения P_m=P_п+P_о+0,1...0,15(P_п+P_о).

Перед запуском испытуемого двигателя 3 силоизмерительное устройство стенда нагружают осевой силой P_н, большей силы R_о обратной тяги испытуемого двигателя 3, запускают испытуемый двигатель 3, производят изменение осевых сил P_п и P_о при работе испытуемого двигателя 3 на режимах прямой и обратной тяг соответсвенно и определяют силы R_п и R_о и обратной тяг испытуемого двигателя 3 из выражений
R_п=P_п-P_н и R_о=P_н-P_о...

При работе испытуемого двигателя 3 на режиме обратной тяги включают в работу имитатор условий посадки самолета. Повторно производят измерение осевой силы и определяют силу обратной тяги двигателя.

По результатам испытаний производят доработку реверсивного устройства испытуемого двигателя 3.

Так, например, при испытании газотурбинного двигателя с реверсом тяги, имеющего воздухозаборник, диаметр D₁ которого равен 3150 мм, на стенде с силоизмерительным устройством, имеющим в качестве образцового силоизмерительного прибора динамометр образцовый сжатия ДОС-50, а в качестве силоизмерителя датчик тензорезисторный силоизмерительный 32 ТВС, снабженном имитатором условий посадки самолета, имеющим устройство для создания потока воздуха, выполненное в виде турбовинтового двигателя с двумя воздушными винтами, диаметр D которых равен 6000 мм, и расположенное от испытуемого двигателя на расстоянии L=12000 мм на высоте H₁=4500 мм, получена наиболее высокая эффективность.

Использование предлагаемого способа испытания газотурбинного двигателя при доводке новых образцов газотурбинных двигателей позволяет ускорить развитие авиационных двигателей.

Изобретение предназначено для использования при стендовой доводке новых образцов авиационных двигателей с реверсом тяги. При реализации способа нагружают силоизмерительное устройство стенда перед запуском двигателя осевой силой, большей силы обратной тяги двигателя. Измеряют осевые силы P_п и P_о, действующие на силоизмерительное устройство стенда при работе двигателя на режимах прямой и обратной тяг. Силы R_п и R_о прямой и обратной тяг двигателя определяют из выражений R_п = P_п - P_н и R_о = P_н - P_о. Технический результат - ускорение стендовой доводки двигателя и сокращение материальных и энергетических затрат. 1 ил.

Способ испытания газотурбинного двигателя, включающий определение сил прямой и обратной тяг двигателя на стенде с силоизмерительным устройством, отличающийся тем, что, с целью ускорения стендовой доводки и сокращения материальных и энергетических затрат, перед запуском двигателя силоизмерительное устройство стенда нагружают осевой силой, большей силы обратной тяги двигателя, производят измерение осевых сил при работе двигателя на режимах прямой и обратной тяг и определяют силы прямой и обратной тяг двигателя из выражений
R_п=P_п-P_н
и
R_o=P_н-P_o,
где R_п и R_o-силы прямой и обратной тяг двигателя соответственно;
P_п и P_o-осевые силы, действующие на силоизмерительное устройство стенда при работе двигателя на режимах прямой и обратной тяг соответственно;
P_н-осевая сила, действующая на силоизмерительное устройство стенда перед запуском двигателя.