СПОСОБ ВЫСОТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВУХКОНТУРНЫХ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ТРДД) И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M15/14 

Изобретение относится к области испытания турбореактивных двигателей на стенде в условиях, близких к полетным.

Известно техническое решение, содержащее барокамеру с испытываемым двигателем, холодильную и эксгаустерную установки. От выхлопного диффузора ко входу в двигатель установлен возвратный трубопровод с расположенными в нем дросселем и инжектором, регулирующими заданные параметры и расход воздуха второго контура (авт.св СССР №249002, от 20.03.1968 г., Стенд для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей - прототип).

Основным недостатком данного устройства является то, что оно громоздко, перегружено вспомогательным оборудованием и требует значительных затрат электроэнергии.

Задачей заявляемых технических решений является снижение энергетических затрат при проведении на стенде высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) малой и большой размерности, повышение точности измерений при термостатировании испытываемого двигателя без увеличения мощности термостатической и эксгаустерной установок.

Технический результат достигается в заявляемом стенде для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), содержащем термостатическую и эксгаустерную установки, термобарокамеру с размещенным внутри нее испытываемым двигателем, при этом воздушный тракт второго контура испытываемого двигателя сообщен со входом в него через регулируемые отверстия, где согласно изобретению выход воздушного тракта второго контура испытываемого двигателя отделен от газового тракта его первого контура с возможностью перепуска воздуха в термобарокамеру, причем внутренняя полость барокамеры разделена передней и задней перегородками, установленными соответственно в зоне входного устройства испытываемого двигателя и в зоне его выхлопа, при этом передняя перегородка имеет регулируемые отверстия, например дроссельные клапаны, а задняя перегородка имеет перепускные клапаны.

Выход воздушного тракта второго контура отделен от газового тракта первого контура для того, чтобы воздух второго контура не попадал в зону отсоса эксгаустера, а через среднюю полость термобарокамеры и регулируемые отверстия, например дроссельные клапаны, установленные в ее передней перегородке, подавался на вход в двигатель, увеличивая тем самым расход воздуха, проходящего через первый контур. Такая конструкция позволяет проводить высотно-климатические испытания ТРДД с потребным расходом воздуха большим, чем обеспечивают мощности термостатической и эксгаустерной установок.

Внутренняя полость термобарокамеры разделена передней и задней перегородками, установленными соответственно в зоне входного устройства испытываемого двигателя и в зоне его выхлопа, образуя тем самым переднюю, среднюю и заднюю воздушные зоны, сообщенные друг с другом посредством расположенных в перегородках регулируемых отверстий, например, дроссельных клапанов и перепускных клапанов. Таким образом, полностью отпадает необходимость в возвратном трубопроводе и эжекторе, используемых в прототипе, что значительно уменьшает размеры стенда и энергозатраты на проведение испытаний.

Перепускные клапаны, выполненные в задней перегородке термобарокамеры, предназначены для перепуска воздуха второго контура в эксгаустер. При полностью открытых дроссельных и перепускных клапанах, установленных соответственно в передней и задней перегородках термобарокамеры, производится термостатирование внутренних и наружных элементов испытываемого двигателя, что значительно увеличивает достоверность результатов его испытаний.

Предложенное техническое решение позволяет исключить дополнительное оборудование и не увеличивать при этом мощность термостатической и эксгаустерной установок, позволяет пропустить заданный расход воздуха при существующих габаритах испытательного стенда, т.е стенд становится универсальным для испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) малой и большой размерности.

В известном техническом решении авт.св. СССР №249002, от 20.03.1968 г., Стенд для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей - прототип, описан способ высотных испытаний турбореактивных двигателей, заключающийся в запуске испытываемого двигателя, одновременной подаче на его вход воздуха из термостатической установки и воздуха второго контура, регулировании расхода воздуха второго контура и выводе газа первого контура эксгаустерной установкой.

Основным недостатком данного технического решения является то, что для его осуществления требуется большое количество дополнительных энергетических затрат. Кроме того, вышеуказанный способ не позволяет термостатировать - охлаждать или нагревать двигатель снаружи, что приводит к неточности измерений.

Технической задачей, на решение которой направлен заявленный способ высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), является также возможность термостатировать как внутренние, так и наружные части двигателя, а также снизить энергетические затраты при проведении испытаний.

Технический результат достигается в заявляемом способе высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), включающем запуск испытываемого двигателя, размещенного в термобарокамере, подачу на его вход воздуха из термостатической установки и воздуха второго контура, регулирование расхода воздуха второго контура и вывод газа из тракта первого контура эксгаустерной установкой, где согласно изобретению производят перепуск воздуха в термобарокамеру из выхода воздушного тракта второго контура испытуемого двигателя, отделяя его от газового тракта первого контура, формируют в термобарокамере переднюю, среднюю и заднюю воздушные зоны путем установки в термобарокамере передней перегородки в зоне входного устройства испытуемого двигателя, а задней перегородки - со стороны его выхлопа, осуществляют перетекание воздушных потоков между образованными воздушными зонами через переднюю перегородку термобарокамеры посредством регулируемых отверстий, например, дроссельными клапанами, а через заднюю перегородку - перепускными клапанами, до запуска испытуемого двигателя открывают дроссельные и перепускные клапаны, термостатируют испытуемый двигатель путем продувки проточной части двигателя и полости вокруг него воздухом заданной температуры, затем перепускные клапаны закрывают, а дроссельные клапаны устанавливают таким образом, чтобы обеспечить перетекание воздуха второго контура на вход испытуемого двигателя в процессе испытаний, и производят запуск двигателя.

До запуска испытываемый двигатель термостатируют - нагревают или охлаждают для того, чтобы элементы конструкции двигателя, топливо, масло приняли заданную температуру.

Через дроссельные клапаны весь воздух второго контура подают в термобарокамеру, откуда вновь направляют его на вход испытываемого двигателя, т.е. осуществляют циклический оборот воздуха второго контура.

Если воздух второго контура имеет относительно низкую температуру, то проведение испытаний происходит без дополнительных энергозатрат на охлаждение стенок термобарокамеры.

На чертеже схематично представлен продольный разрез заявляемого стенда для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), реализующего заявляемый способ высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД).

Стенд содержит термобарокамеру 1 с испытываемым двигателем 2, термостатическую установку 3 и эксгаустерную установку 4. Передняя перегородка 7, установленная в термобарокамере 1 в зоне входного устройства испытываемого двигателя 2, имеет регулируемые отверстия, например, дроссельные клапаны 8, а задняя перегородка 9, установленная в термобарокамере 1 в зоне выхлопа испытываемого двигателя 2, имеет выпускные клапаны 10. При этом образованы передняя воздушная зона 12 термобарокамеры 1, средняя воздушная зона 11 термобарокамеры 1, задняя воздушная зона 13 термобарокамеры 1. В смесителе 5 испытываемого двигателя 2 выполнены отверстия 6.

Заявляемый стенд для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) работает следующим образом.

При полностью открытых дроссельных клапанах 8 и перепускных клапанах 10 в передней перегородке 7 и задней перегородке 9 воздух из термостатической установки 3 обдувает наружные и внутренние агрегаты испытываемого двигателя 2, находящегося в нерабочем состоянии.

При работе испытываемого двигателя 2 воздух из второго контура поступает непосредственно в средний воздушный отсек 11 термобарокамеры 1. При полностью закрытых перепускных клапанах 10 и открытых на нужную расчетную величину дроссельных клапанах 8 воздух второго контура поступает в передний воздушный отсек 12, где смешивается с захоложенным воздухом из термостатической установки 3 и далее поступает на вход в испытываемый двигатель 2.

Для того чтобы изолировать воздух второго контура от газа первого контура, в корпусе смесителя 5 установлены заглушки (на чертеже не показаны).

Предлагаемый способ высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) осуществляется в следующей последовательности

Перед началом испытаний дроссельные клапаны 8 и перепускные клапаны 10, расположенные соответственно в передней и задней перегородках 7 и 9 термобарокамеры 1, полностью открывают и термостатируют, т.е. захолаживают или нагревают испытываемый двигатель, воспроизводя заданные температурные условия. Далее перерегулируют задние и передние клапаны и устанавливают предпусковой режим: задают расход воздуха через двигатель 2, высоту полета, температуру воздуха на входе в двигатель 2. При получениии заданных параметров производят запуск испытываемого двигателя 2. В процессе запуска, для поддержания заданных характеристик, перепускные клапаны 10 в задней перегородке 9 закрывают наглухо, а дроссельные клапаны 8 в передней перегородке 7 открывают на величину, при которой поддерживаются заданные характеристики и выводят испытываемый двигатель 2 на режим малого газа.

Заявляемые технические решения позволяют, не увеличивая мощность термостатической и эксгаустерной установок, испытывать ТРДД с общим расходом воздуха большим, чем обеспечивают подающие в термобарокамеру термостатическая и эксгаустерная установки, и ограничены лишь расходом воздуха через газогенератор испытываемого двигателя, а также его габаритами относительно габаритов термобарокамеры. Таким образом, стенд становится универсальным для испытаний двигателей с малой и большой степенью двухконтурности, при этом осуществляется возможность термостатировать - охлаждать или нагревать, двигатель как изнутри, так и снаружи, что необходимо для имитации полетных условий.

Изобретение относится к области испытания турбореактивных двигателей на стенде в условиях, близких к полетным. Стенд для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) включает термостатическую установку, эксгаустерную установку и термобарокамеру с размещенным внутри нее испытываемым двигателем. Внутренняя полость термобарокамеры разделена перегородками. Передняя перегородка установлена в районе входного устройства двигателя, а задняя перегородка установлена в районе его выхлопа. При этом в передней перегородке размещены регулируемые отверстия, например дроссельные клапаны, а в задней перегородке - перепускные клапаны. В испытываемом двигателе воздушная полость второго контура отделена от газовоздушной полости первого контура. При запуске испытываемого двигателя и одновременной подаче на его вход воздуха из термостатической установки и воздуха второго контура регулирование расхода воздуха второго контура и вывод газа первого контура производят эксгаустерной установкой. До запуска двигатель термостатируют, для чего продувают проточную часть двигателя и полость вокруг него воздухом заданной температуры, а в процессе испытаний на вход в двигатель подают весь воздух второго контура. Стенд является универсальным для испытаний двигателей с малой и большой степенью двухконтурности, при этом осуществляется возможность термостатировать - охлаждать или нагревать двигатель, как изнутри, так и снаружи, что необходимо для имитации полетных условий. Испытания на стенде позволяют, не увеличивая мощность термостатической и эксгаустерной установок, испытывать ТРДД с общим расходом воздуха большим, чем обеспечивают подающие в термобарокамеру термостатическая и эксгаустерная установки, и ограничены лишь расходом воздуха через газогенератор испытываемого двигателя, а также его габаритами относительно габаритов термобарокамеры. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), включающий запуск испытываемого двигателя, размещенного в термобарокамере, подачу на его вход воздуха из термостатической установки и воздуха второго контура, регулирование расхода воздуха второго контура и вывод газа из тракта первого контура эксгаустерной установкой, отличающийся тем, что производят перепуск воздуха в термобарокамеру из выхода воздушного тракта второго контура испытываемого двигателя, отделяя его от газового тракта первого контура, формируют в барокамере переднюю, среднюю и заднюю воздушные зоны путем установки в термобарокамере передней перегородки в зоне входного устройства испытываемого двигателя, а задней перегородки - со стороны его выхлопа, осуществляют перетекание воздушных потоков между образованными воздушными зонами через переднюю перегородку термобарокамеры посредством регулируемых отверстий, например дроссельными клапанами, а через заднюю перегородку - перепускными клапанами, до запуска испытываемого двигателя открывают дроссельные и перепускные клапаны, термостатируют испытываемый двигатель путем продувки проточной части двигателя и полости вокруг него воздухом заданной температуры, затем перепускные клапаны закрывают, а дроссельные клапаны устанавливают таким образом, чтобы обеспечить перетекание воздуха второго контура на вход испытываемого двигателя в процессе испытаний, и производят запуск двигателя.2. Стенд для высотных испытаний двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДЦ), содержащий термостатическую, эксгаустерную установки, термобарокамеру с размещенным внутри нее испытываемым двигателем, при этом воздушный тракт второго контура испытываемого двигателя сообщен с входом в него через регулируемое отверстие, отличающийся тем, что выход воздушного тракта второго контура испытываемого двигателя отделен от газового тракта его первого контура с возможностью перепуска воздуха в термобарокамеру, причем внутренняя полость термобарокамеры разделена передней и задней перегородками, установленными соответственно в зоне входного устройства испытываемого двигателя и в зоне его выхлопа, при этом передняя перегородка имеет регулируемые отверстия, например дроссельные клапаны, а задняя перегородка имеет перепускные клапаны.