ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ КОЖУХ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ И СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК G01M15/14 F01D25/28 F01D21/00 

Область техники

[0001] Изобретение относится к области наземного испытания газотурбинных двигателей на испытательном стенде. Точнее, изобретение относится к специализированному кожуху для испытаний газотурбинных двигателей, установленному на стационарном испытательном стенде. Изобретение также относится к способу испытания газотурбинного двигателя на наземном испытательном стенде.

Уровень техники

[0002] Испытательный стенд используется на различных стадиях жизненного цикла газотурбинного двигателя. Собственно, испытательные этапы необходимы при проектировании, техническом обслуживании или ремонте после повреждения газотурбинного двигателя. Эти испытания позволяют проверять конструкцию газотурбинных двигателей и отслеживать их функции и настройки.

[0003] Обычно эти испытания проходят на земле, на закрепленных установках, которые поддерживают газотурбинный двигатель и противодействуют его тяге. В этом случае используется специальный испытательный кожух двигателя, который заменяет кожух двигателя газотурбинного двигателя, используемый в условиях реального полета.

[0004] В документе ЕР 1619489 А1 раскрывается оборудование для наземных доводочных испытаний турбореактивного двигателя. На этапах испытания первичный поток использует кольцевой проход, границы которого определены соплом и макетным конусом сопла, заменяющим обычный центральный конус турбореактивного двигателя. Этот макетный конус сопла содержит круглую стенку, окружающую центральную часть газотурбинного двигателя. Тепло, которое выделяется во время испытания, может повредить газотурбинный двигатель или само испытательное оборудование.

[0005] Хотя испытательные стенды делают возможным физическое моделирование определенных условий полета, они не способны ни точно воспроизвести температуру воздуха за бортом на высоте, ни обеспечить движение воздушных струй, подобное условиям полета. Кроме того, движение воздушных струй может нарушать форма испытательного кожуха, из-за которой нагревается пространство между газотурбинным двигателем и испытательным кожухом, и которая может повреждать последний или определенные его компоненты.

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0006] Целью изобретения является решение по меньшей мере одной из проблем, известных из уровня техники. Точнее, целью изобретения является уменьшение воздействия нагрева газотурбинного двигателя во время испытаний на наземных испытательных стендах.

Техническое решение

[0007] Целью изобретения является испытательный кожух двигателя для газотурбинного двигателя, предназначенный для замены летного кожуха газотурбинного двигателя во время испытания газотурбинного двигателя на испытательном стенде, причем испытательный кожух содержит стенку с наружной поверхностью, предназначенной для размежевания кольцевого потока газотурбинного двигателя, и внутренней поверхностью, расположенной напротив наружной поверхности, отличающийся тем, что также содержит силиконовый слой, покрывающий внутреннюю поверхность стенки и способный изолировать стенку термически.

[0008] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения стенка выполнена из композитного материала с органической матрицей, такой как эпоксидная матрица.

[0009] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения композитный материал содержит углеродные волокна и/или стекловолокна, в случае целесообразности композитный материал содержит расслоенную заготовку со штабелем волокнистых слоев со стекловолоконными слоями и углеродно-волоконными слоями.

[0010] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой покрывает большую часть стенки, предпочтительно, стенка полностью покрыта силиконовым слоем.

[0011] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой содержит полисилоксан в пропорции по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 50% по массе.

[0012] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой содержит кварц, при необходимости в пропорции менее 20% по массе.

[0013] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой содержит сетчатые структуры, при необходимости от 2% до 20%.

[0014] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения стенка круглая и образована из двух половин оболочки, причем корпус содержит закрепленные глухие осевые фланцы, предназначенные для скрепления друг с другом, или стенка выполнена цельной; в этих случаях стенка или каждая половина оболочки выполнены из одного материала.

[0015] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения испытательный кожух содержит электрические соединения, такие как электрические провода, проходящие через стенку или обводящие ее по радиусу, при необходимости электрические соединения проходят между стенкой и силиконовым слоем.

[0016] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения испытательный кожух содержит датчики, такие как датчики давления и/или датчики температуры, предпочтительно датчики находятся в контакте с силиконовым слоем.

[0017] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения испытательный кожух содержит круглый или дугообразный фланец на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки, предпочтительно по меньшей мере один или каждый фланец выполнен из металла и прикреплен к стенке при помощи крепежных штифтов, проходящих радиально внутрь.

[0018] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один или каждый фланец содержит первую круглую или дугообразную часть, которая следует внутренней поверхности стенки, и вторую дугообразную или круглую часть, которая продлевает стенку до одного уровня с наружной поверхностью стенки, так чтобы направлять кольцевой поток газотурбинного двигателя.

[0019] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения толщина силиконового слоя составляет от 1,00 мм до 10,00 мм, предпочтительно от 3,00 мм до 6,00 мм.

[0020] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения внутренняя поверхность и наружная поверхность являются противоположными поверхностями по отношению к толщине стенки.

[0021] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения границы силиконового слоя определены фланцами кожуха.

[0022] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой расположен между стенкой и по меньшей мере одним или каждым датчиком.

[0023] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силикон содержит кремний.

[0024] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения каждый глухой фланец определяет границы стенки по оси.

[0025] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения осевые фланцы проходят радиально наружу стенки, при необходимости от наружной поверхности стенки.

[0026] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения толщина стенки превышает 4,00 мм, предпочтительно превышает 6,00 мм, более предпочтительно превышает 8,00 мм, при необходимости превышает 10,00 мм или 15,00 мм. Увеличение толщины стенки повышает ее прочность, благодаря чему к ней можно крепить испытательное оборудование или добиваться лучшего противостояния вибрации. Это крепление позволяет сверлить отверстия, чтобы создавать точки фиксации.

[0027] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силиконовый слой и/или стенка имеет/имеют постоянную толщину.

[0028] Целью изобретения также является способ испытания газотурбинного двигателя на испытательном стенде, в частности турбореактивного двигателя или турбовинтового двигателя, причем способ содержит следующие этапы: (b) установка испытательного кожуха двигателя на газотурбинный двигатель, причем испытательный кожух содержит стенку с внутренней поверхностью, окружающую газотурбинный двигатель; (с) прикрепление газотурбинного двигателя к испытательному стенду; (d) испытание газотурбинного двигателя на испытательном стенде; отличающийся тем, что испытательный кожух содержит силиконовый слой, покрывающий внутреннюю поверхность стенки и способный изолировать стенку термически.

[0029] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения на этапе (с), прикрепление газотурбинного двигателя, испытательный кожух крепится к испытательному стенду, при необходимости испытательный стенд содержит переходник с крепежным средством, который взаимодействует с испытательным кожухом.

[0030] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения испытательный кожух содержит круглый или дугообразный фланец на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки, на этапе (b), установка испытательного кожуха, по меньшей мере один или каждый круглый или дугообразный фланец приходит в соприкосновение, при необходимости в круговое соприкосновение, с газотурбинным двигателем.

[0031] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения на этапе (b), установка испытательного кожуха, силиконовый слой окружает газотурбинный двигатель по большей части осевой длины стенки, предпочтительно по всей ее длине.

[0032] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения на этапе (b), установка испытательного кожуха, соприкосновение, при необходимости круговое соприкосновение, по меньшей мере одного или каждого фланца является осевым и/или радиальным.

[0033] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения способ содержит этап удаления и/или этап возвращения летного кожуха на газотурбинный двигатель.

[0034] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения испытательный кожух тяжелее летного кожуха.

[0035] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения стенка испытательного кожуха толще и/или тяжелее стенки летного кожуха.

[0036] Целью изобретения также является применение силикона для термической изоляции внутренней поверхности стенки испытательного кожуха двигателя газотурбинного двигателя при испытании газотурбинного двигателя на испытательном стенде.

[0037] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силикон содержит полисилоксан в пропорции по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 50%, при необходимости по меньшей мере 70% по массе.

[0038] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения силикон образует силиконовый слой, который содержит кварц, при необходимости в пропорции менее 20% по массе.

[0039] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, силикон образует силиконовый слой, который содержит сетчатые структуры, при необходимости от 2% до 20% по массе.

Предоставляемые преимущества

[0040] Изобретение предусматривает специальное покрытие на стенке. Это позволяет сочетать различные материалы, используя конкретные преимущества каждого из них; в том числе механическую прочность, сопротивление теплопередаче, и теплоемкость силикона. Пространство между корпусом и газотурбинным двигателем может прогреваться до температуры свыше 350°С без серьезного риска для корпуса или корпусов. Состав силикона препятствует возникновению таких явлений, как набухание и/или отслаивание стенки.

[0041] Внутренняя поверхность стенки может быть целиком покрыта силиконовым слоем и опционально круглыми и/или осевыми фланцами.

Соответственно, корпус, в частности стенка, оснащен барьером, прочной пленкой, обеспечивающей встроенную механическую, химическую и термическую защиту.

Краткое описание графических материалов

[0042] На фиг. 1 показан испытательный стенд для осевого газотурбинного двигателя согласно изобретению.

[0043] Фиг. 2 представляет собой сечение половины оболочки испытательного корпуса согласно изобретению.

[0044] Фиг. 3 представляет собой сечение половины оболочки испытательного корпуса согласно изобретению, взятое по линии 3-3, отмеченной на фиг. 2.

[0045] На фиг. 4 показана схема способа испытания газотурбинного двигателя согласно изобретению.

Описание вариантов осуществления

[0046] В приводимом ниже описании термины «внутренний» или «расположенный внутри» и «наружный» или «внешний» относятся к расположению относительно оси вращения осевого газотурбинного двигателя.

[0047] На фиг. 1 упрощенно показан испытательный стенд 2 для осевого газотурбинного двигателя 4, такого как турбовинтовой двигатель или турбореактивный двигатель, в частности двухпоточная турбина.

[0048] Испытательным стендом 2 может быть наземный испытательный стенд 2, который размещается в конструкции, содержащей коридор 6, в котором испытывается газотурбинный двигатель 4; показана только часть коридора. Во время испытания газотурбинный двигатель 4 работает с воздухом, который находится в коридоре 6, всасывая воздух вверх по потоку и выбрасывая его вниз по потоку. При помощи оборудования можно модифицировать условия проведения испытаний, впрыскивая водяную пыль, смещая воздушную ось вверх по потоку и ускоряя поток. Испытательный стенд 2 содержит раму 8 или переходник 8, к которому газотурбинный двигатель 4 крепится путем навешивания таким же образом, как он крепится под крылом воздушного судна. Опционально, может быть добавлена вводная муфта 10, с тем чтобы ориентировать, направлять и гомогенизировать поток, который входит в газотурбинный двигатель.

[0049] В альтернативном варианте осуществления изобретения испытательный стенд может находиться под открытым небом и может содержать вертикальный столб, прикрепленный к земле. Сам столб расширен в поперечном направлении горизонтальной распоркой. Распорка может содержать нисходящее плечо, на котором закреплен газотурбинный двигатель, причем плечо расположено на противоположном горизонтальном конце относительно столба.

[0050] Газотурбинный двигатель содержит вентилятор 12, первую ступень 14 сжатия, называемую компрессором 14 низкого давления, вторую ступень 16 сжатия, называемую компрессором 16 высокого давления, камеру 18 сгорания и одну или несколько ступеней турбин 20. В процессе эксплуатации вентилятор 12 создает воздушный поток, который делится на первичный поток 22, проходящий через различные вышеупомянутые ступени газотурбинного двигателя 4, и вторичный поток 24, проходящий через кольцевой канал по длине машины, чтобы затем снова соединиться с первичным потоком 22, на выходе из турбины 20. Потоки направляются корпусами двигателя или кожухами двигателя. Они имеют круглую, кольцевую или в целом трубчатую форму, чтобы определять внутренние и внешние границы первичного потока 22 и вторичного потока 24.

[0051] Чтобы провести испытание, определенные элементы газотурбинного двигателя заменяют испытательным оборудованием. В частности, летные кожухы двигателя могут быть заменены испытательными кожухами 26 двигателя, выполненными с возможностью выдерживать условия проведения испытаний газотурбинного двигателя 4. Такой испытательный кожух 26 могут использовать, чтобы окружать камеру 18 сгорания и/или турбину 20 высокого давления. Кожух 26 может служить для определения внутренних границ вторичного потока 24.

[0052] Применение испытательного кожуха 26 дает дополнительные преимущества. Оно позволяет использовать кожух, обладающий большей механической и термической прочностью, обусловленной, помимо прочего, большей толщиной. Собственно, одна из задач испытаний заключается в том, чтобы определить граничные показатели газотурбинных двигателей 4 с риском спровоцировать аварийную ситуацию, такую как потеря лопатки, порождающая колебания частотой 100 Гц. Возможны и другие аварийные ситуации, например, поломка трубы забора горячего воздуха, которая может привести к повреждению определенного оборудования, или поломка трубы забора топлива, которая может привести к пожару. В случае поломки, потеря испытательного кожуха 26 менее затратна, чем потеря летного кожуха, поскольку испытательный кожух дешевле; поскольку материалы и технологические процессы менее затратные. Преимущественно, испытательный кожух 26 выполнен более прочным, чем летный кожух, чтобы он не выходил из строя в тех самых аварийных ситуациях, с которыми можно столкнуться во время испытаний. Увеличение толщины стенки способствует прикреплению датчиков или любого необходимого оборудования.

[0053] На фиг. 2 показана профильная секция испытательного кожуха 26 двигателя, показанного на фиг. 1. Испытательный кожух 26 может быть выполнен из двух половин оболочки, только одна из которых показана в графических материалах. Ось 27 вращения газотурбинного двигателя показана пунктиром.

[0054] Здесь у испытательного кожуха 26 круглая форма. Он содержит стенку 28, которая может быть круглой, в целом трубчатой или иметь вид стрельчатой арки. Наружная поверхность 30 испытательного кожуха 26, и в частности его стенка, идентична наружной поверхности летного кожуха, т.е. кожуха, который обычно устанавливают на газотурбинный двигатель, когда он приводит в движение воздушное судно во время полета.

[0055] Испытательный кожух 26 содержит по меньшей мере один круглый или дугообразный фланец 32. Каждый фланец 32 преимущественно является металлическим, выполненным из титана, стали или алюминия, причем материал выбирают так, чтобы укрепить и усилить стенку 28, обеспечив при этом жаропрочность. Жаропрочность важна, потому что фланец 32 может находиться рядом с газотурбинным двигателем или в соприкосновении с ним на уровне камеры сгорания или турбины. Преимущественно, фланец 32 расположен на каждом осевом конце стенки 28, следуя ей в дугообразной части. Фланцы 32 закреплены штифтами 34, которые выступают в направлении внутренней части фланцев и стенки 28.

[0056] По меньшей мере один или каждый фланец 32 имеет форму профильной секции, профиль которой содержит первую часть 36, которая следует внутренней поверхности 38 стенки 28, и вторую часть 40, которая продлевает стенку 32. При необходимости, вторая часть 40 находится на одном уровне с наружной поверхностью 30 стенки; их соответствующие наружные поверхности могут быть смежными или сплошными. Таким образом вторая часть 40 может способствовать направлению вторичного потока 24 газотурбинного двигателя без порождения турбулентности.

[0057] Испытательная стенка 28 может быть изготовлена путем литья. Она может быть изготовлена из полимерного материала, такого как композитный материал с органической матрицей. Композитный материал может содержать волокнистую заготовку со штабелем углеродно-волоконных слоев и/или стекловолоконных слоев. Литье, как составной аспект, способствует изготовлению кожуха 26 и в частности его стенки 28. Выбранный материал и процесс позволяют упростить изготовление сложных контуров, не повышая при этом расходов. Благодаря этому выбору достигается то преимущество, что поверхности изготавливаются с высокой точностью, с такой как наружная поверхность летного кожуха. В результате появляется возможность изготавливать испытательный кожух 26, который соответствует летному кожуху, и направлять поток идентичным образом. Таким образом, геометрические параметры испытания не нарушают условий проведения испытаний и настолько приближены к реальным условиям, насколько это возможно.

[0058] Испытательный кожух 26 также содержит силиконовый слой 42. Силиконовый слой покрывает внутреннюю поверхность 38 стенки 28, предпочтительно всю поверхность, при необходимости всю поверхность между круглыми или дугообразными фланцами 32. Толщина силиконового слоя может быть постоянной. Его коэффициент теплопроводности может быть меньше, чем у материала стенки. Слой 42 может окружать камеру сгорания и турбину высокого давления или любой другой источник тепла, который может повредить стенку 28. Преимущество здесь состоит в предотвращении термического разрушения стенки 28. Корпус содержит радиально внутреннюю поверхность, которая образована на силиконовом слое 42. Этот слой 42 также может обеспечивать механическую защиту от выбросов, взрывов из компрессора, турбины или камеры сгорания.

[0059] Силиконовый слой 42 может быть нанесен путем распыления в несколько этапов. Общая толщина силиконового слоя 42 может составлять от 0,1 мм до 20 мм, возможно 5 мм. Силикон слоя может содержать полисилоксан в пропорции по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 60% по массе; при необходимости полисилоксаном является полидиметилсилоксан. Силиконовый слой может содержать менее 20% по массе кварца (SiO2) и/или от 20% до 2% сетчатых структур и/или менее 2% по массе метилтриацетоксисилана и/или по меньшей мере 2% по массе этилтриацетоксисилана. Такой силикон хорошо известен специалистам в данной области техники; может использоваться продукт CAF8, выпускаемый компанией «Bluestar Silicones France S.A.S».

[0060] На фиг. 3 показано сечение испытательного корпуса, взятое по линии 3-3, отмеченной на фиг. 2. Нижний по потоку полукруглый фланец 32 показан на заднем плане.

[0061] Испытательный корпус 26 может содержать два закрепленных глухих осевых фланца 44, которые проходят по плоскости, разделяющей две половины оболочки. Закрепленные фланцы 44 позволяют соединять две половины оболочки путем скрепления специальными крепежными средствами. Закрепленные фланцы 44 могут быть металлическими, как и полукруглые фланцы 32. Каркас содержит осевые фланцы 46, радиально продлевающие стенку 28, которые потенциально выполнены из одного материала со стенкой 28. Закрепленные фланцы 44 покрывают металлом, крепят к осевым фланцам 46 каркаса 26 и скрепляют друг с другом. Они могут определять границы силиконового слоя 42 таким образом, чтобы стенка 28 была полностью покрыта от одного закрепленного глухого фланца 44 до другого. В частности, силиконовый слой 42 может покрывать фланец 46, выполненный из одного материала со стенкой.

[0062] Испытательный корпус 26 может содержать датчики 50 для отслеживания условий эксплуатации газотурбинного двигателя во время испытания. В состав может быть включен термометр, такой как термопара, и датчик давления. По меньшей мере один или каждый датчик 50 контактирует с силиконовым слоем 42, который образует промежуточный элемент между датчиком и стенкой 28. При необходимости, по меньшей мере один датчик 50 покрыт силиконовым слоем 42. Могут предусматриваться дополнительные пожарные датчики. То есть испытательный корпус 26 позволяет включать датчики 50 там, где их не может принимать летный кожух, при этом преимущество состоит в получении дополнительных результатов испытания, например, данных о камере сгорания.

[0063] Кроме того, испытательный кожух 26 содержит соединения 52, электрические соединения 52 для датчиков 50. Эти соединения 52 могут содержать провода или разъемы, проходящие радиально через стенку 28. Это также могут быть провода с покрытиями, обеспечивающими термическую и электрическую изоляцию, проходящие через стенку или вдоль нее. Провода могут быть покрыты силиконовым слоем 42. Стенка 28 может содержать отверстия для прохода проводов; там, где предусмотрены такие отверстия, они уплотнены силиконовым слоем.

[0064] На фиг. 4 показан способ испытания осевого газотурбинного двигателя с испытательным кожухом двигателя, который может быть идентичен кожуху, изображенному на предшествующих фигурах. Точно также, испытываемый газотурбинный двигатель может соответствовать двигателю, изображенному на фиг. 1.

[0065] Способ также может содержать последовательность следующих этапов, при необходимости выполняемых в следующем порядке:

[0066] (а) предоставление и/или изготовление 100 газотурбинного двигателя, подлежащего испытанию, такого как двухпоточный или трехпоточный турбовинтовой двигатель или турбореактивный двигатель;

[0067] (b) установка 102 кожуха испытываемого двигателя на газотурбинный двигатель, причем испытательный кожух содержит стенку с внутренней поверхностью, окружающую газотурбинный двигатель;

[0068] (с) прикрепление 104 газотурбинного двигателя к испытательному стенду;

[0069] (d) испытание 106 газотурбинного двигателя на испытательном стенде;

[0070] (е) демонтаж 108 газотурбинного двигателя.

[0071] Испытательный кожух содержит силиконовый слой, покрывающий внутреннюю поверхность стенки, чтобы изолировать стенку термически.

[0072] На этапе (а), предоставление и/или изготовление 100, газотурбинный двигатель может содержать летный кожух двигателя, который снимают вначале этапа (b), установка 102 испытательного кожуха двигателя.

[0073] Кожух содержит круглый или дугообразный фланец на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки, на этапе (b), установка 102, по меньшей мере один или каждый круглый фланец может приходить в соприкосновение, при необходимости в круговое соприкосновение, с газотурбинным двигателем и/или может крепиться к газотурбинному двигателю. Соприкосновение и/или крепление может происходить в отношении турбины, такой как турбина высокого давления. На этапе (b), установка 102, силиконовый слой может окружать газотурбинный двигатель по большей части осевой длины стенки, предпочтительно по всей ее длине.

[0074] На этапе (с), прикрепление 104 газотурбинного двигателя, испытательный кожух может крепиться к испытательному стенду. При необходимости, испытательный стенд содержит переходник с крепежным средством, которое взаимодействует с испытательным кожухом.

[0075] На этапе (е), демонтаж 106, снимают испытательный кожух и возвращают летный кожух. Испытательный кожух можно использовать для другого испытания на другом газотурбинном двигателе, или на том же газотурбинном двигателе для будущих испытаний. Согласно изобретению этап (е) демонтаж 106 является необязательным, равно как и этап (а) предоставление и/или изготовление 100. Перед предоставлением другого газотурбинного двигателя может быть выполнено несколько повторений этапов (b) установка 102, (с) прикрепление 104, (d) испытание 106. Подобным образом, несколько этапов (b), установка 102, может быть выполнено последовательно или в пределах способа, поскольку на газотурбинный двигатель может устанавливаться несколько испытательных корпусов. Согласно изобретению этапы (b) установка 102 и (с) прикрепление 104 также можно выполнять в обратном порядке, поскольку испытательный корпус также может быть установлен на газотурбинный двигатель после прикрепления к испытательному стенду.

Кожух испытываемого двигателя для газотурбинного двигателя, предназначенный для замены летного кожуха газотурбинного двигателя во время испытания газотурбинного двигателя на испытательном стенде, содержит стенку, силиконовый слой, а также круглый или дугообразный фланец на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки. Стенка выполнена из композитного материала с органической матрицей и имеет наружную поверхность для размежевания кольцевого потока газотурбинного двигателя и внутреннюю поверхность. Силиконовый слой покрывает внутреннюю поверхность стенки и изолирует внутреннюю поверхность стенки термически. Каждый фланец содержит первую круглую или дугообразную часть, которая следует внутренней поверхности стенки, и вторую круглую или дугообразную часть, которая продлевает стенку до одного уровня с наружной поверхностью стенки, так чтобы направлять кольцевой поток газотурбинного двигателя. Силиконовый слой по оси проходит от первой круглой или дугообразной части верхнего по потоку фланца к первой круглой или дугообразной части нижнего по потоку фланца. При испытании газотурбинного двигателя на испытательном стенде устанавливают указанный выше кожух испытываемого двигателя на газотурбинный двигатель, прикрепляют газотурбинный двигатель к испытательному стенду, после чего проводят испытание газотурбинного двигателя на испытательном стенде. Группа изобретений позволяет избежать повреждений летного кожуха и элементов двигателя, обусловленных температурными условиями при наземных испытаниях. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Кожух (26) испытываемого двигателя для газотурбинного двигателя (4), предназначенный для замены летного кожуха газотурбинного двигателя (4) во время испытания газотурбинного двигателя (4) на испытательном стенде (2), причем испытательный кожух содержит стенку (28) с наружной поверхностью (30), предназначенной для размежевания кольцевого потока (24) газотурбинного двигателя (4), и внутренней поверхностью (38), расположенной напротив наружной поверхности (30), отличающийся тем, что дополнительно содержит силиконовый слой (42), покрывающий внутреннюю поверхность (38) стенки (28) и способный изолировать внутреннюю поверхность (38) стенки (28) термически, при этом стенка (28) выполнена из композитного материала с органической матрицей, при этом кожух содержит круглый или дугообразный фланец (32) на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки (28), и при этом по меньшей мере один или каждый фланец (32) содержит первую круглую или дугообразную часть (36), которая следует внутренней поверхности (38) стенки (28), и вторую круглую или дугообразную часть (40), которая продлевает стенку (28) до одного уровня с наружной поверхностью (30) стенки, так чтобы направлять кольцевой поток (24) газотурбинного двигателя (4), и при этом силиконовый слой (42) по оси проходит от первой круглой или дугообразной части (36) верхнего по потоку фланца (32) к первой круглой или дугообразной части (36) нижнего по потоку фланца (32).

2. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что органическая матрица представляет собой эпоксидную матрицу.

3. Кожух (26) по п. 2, отличающийся тем, что композитный материал содержит углеродные волокна и/или стекловолокна и композитный материал содержит расслоенную заготовку со штабелем волокнистых слоев со стекловолоконными слоями и углеродно-волоконными слоями.

4. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (38) стенки (28) полностью покрыта силиконовым слоем (42).

5. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что силиконовый слой (42) содержит полисилоксан в пропорции по меньшей мере 30% по массе.

6. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что силиконовый слой (42) содержит кварц в пропорции менее 20% по массе.

7. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что силиконовый слой (42) содержит сетчатые структуры от 2% до 20%.

8. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что стенка (28) круглая и образована двумя половинами оболочки, причем корпус содержит закрепленные глухие осевые фланцы (44), предназначенные для скрепления друг с другом, или стенка выполнена цельной; в этих случаях стенка или каждая половина оболочки выполнена из одного материала.

9. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что содержит электрические соединения (52), такие как электрические провода, проходящие через стенку (28) или обводящие ее по радиусу.

10. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что содержит датчики (50), такие как датчики давления и/или датчики температуры, находящиеся в контакте с силиконовым слоем (42).

11. Кожух (26) по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один или каждый фланец (32) выполнен из металла и прикреплен к стенке (28) при помощи крепежных штифтов (34), проходящих радиально внутрь.

12. Кожух (26) по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что толщина силиконового слоя (42) составляет от 3,00 мм до 6,00 мм.

13. Способ испытания газотурбинного двигателя (4) на испытательном стенде (2), причем способ содержит следующие этапы:

(b) установка (102) кожуха (42) испытываемого двигателя на газотурбинный двигатель, причем испытательный кожух содержит стенку (28) с внутренней поверхностью (38), окружающую газотурбинный двигатель (4);

(c) прикрепление (104) газотурбинного двигателя (4) к испытательному стенду (2);

(d) испытание (106) газотурбинного двигателя (4) на испытательном стенде (2);

отличающийся тем, что испытательный кожух содержит силиконовый слой (42), покрывающий внутреннюю поверхность (38) стенки (28) и способный изолировать внутреннюю поверхность (38) стенки (28) термически, при этом стенка (28) выполнена из композитного материала с органической матрицей, при этом кожух содержит круглый или дугообразный фланец (32) на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки (28), и при этом по меньшей мере один или каждый фланец (32) содержит первую круглую или дугообразную часть (36), которая следует внутренней поверхности (38) стенки (28), и вторую круглую или дугообразную часть (40), которая продлевает стенку (28) до одного уровня с наружной поверхностью (30) стенки, так чтобы направлять кольцевой поток (24) газотурбинного двигателя (4), и при этом силиконовый слой (42) по оси проходит от первой круглой или дугообразной части (36) верхнего по потоку фланца (32) к первой круглой или дугообразной части (36) нижнего по потоку фланца (32).

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что на этапе (с) прикрепления (104) газотурбинного двигателя (4) испытательный кожух (26) прикрепляют к испытательному стенду (2), и испытательный стенд (2) содержит переходник (8) с крепежным средством, который взаимодействует с испытательным кожухом (26).

15. Способ по одному из пп. 13, 14, отличающийся тем, что испытательный кожух (42) содержит круглый или дугообразный фланец (32) на каждом верхнем по потоку и нижнем по потоку конце стенки (28), на этапе (b) установки (102) испытательного кожуха по меньшей мере один или каждый круглый или дугообразный фланец (32) приходит в соприкосновение с газотурбинным двигателем (2).

16. Способ по одному из пп. 13, 14, отличающийся тем, что на этапе (b) установки (102) испытательного кожуха (42) силиконовый слой (42) окружает газотурбинный двигатель (4) по всей осевой длине стенки (28).