Способ определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя Российский патент 2023 года по МПК G01M15/14 F02C9/16 

Изобретение относится к способу имитации на газогенераторе (включает компрессор высокого давления, основную камеру сгорания, турбину высокого давления) с наружным контуром и раздельным входом различных режимов работы двухконтурного турбореактивного двигателя, что позволяет подавать воздух с различными параметрами по давлению и температуре во внешний и внутренний контур первого.

В качестве прототипа выбран способ испытания газогенератора с наддувом и подогревом воздуха на входе, без раздельного входа (Л.С. Скубачевский. Испытание воздушно-реактивных двигателей. Москва, Машиностроение, 1972, с. 19-20). Воздух на входе подается с заданными параметрами сразу в наружный и внутренний контур, без разделения потоков. Недостатком такого способа является отсутствие возможности подачи воздуха в наружный и внутренний контур с различными параметрами и замер расхода воздуха по контурам.

Задачей изобретения является имитация на газогенераторе требуемого режима работы двухконтурного турбореактивного двигателя, путем воспроизведения

параметров воздуха Р^*_ВХ, Т^*_ВХ в наружном и внутренних контурах, соответствующих заранее определенных при испытаниях двигателя.

Техническим результатом, достигаемым заявленным способом является возможность определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя предварительно проводят испытания двухконтурного турбореактивного двигателя, при которых на различных режимах работы двигателя, заданных частотой вращения ротора высокого давления n_1пр, измеряют полное давление Р^*_ВХгг_пр, Р^*_ВХнк_пр, температуру воздуха Т^*_ВХгг_пр, Т^*_ВХнк_пр на входе в компрессор высокого давления (в газогенератор двигателя) и наружный контур, расход воздуха G_впр на входе в двигатель, частоту вращения ротора низкого давления n_2пр, затем проводят испытания газогенератора с наружным контуром и отдельными входами в них, при которых задают ранее измеренные параметры полного давления Р^*_ВХгг_пр, Р^*_ВХнк_пр и температуры воздуха Т^*_ВХгг_пр, Т^*_ВХнк_пр на входе в газогенератор (в компрессор высокого давления) и наружный контур, соответствующие ранее измеренным частотам вращения ротора низкого давления n_2пр на различных режимах работы двигателя, при этом измеряют расход воздуха G_впр на входах в газогенератор, а также в его наружный контур.

На фиг. 1 представлен газогенератор с наддувом и подогревом воздуха на входе с раздельным входом.

На фиг. 2 представлен график зависимости Т^*_ВХгг_пр от n_1пр по результатам испытаний.

На фиг. 3 представлен график зависимости Т^*_ВХнк_пр от n_1пр по результатам испытаний.

На фиг. 4 представлен график зависимости Р^*_ВХгг_пр от n_1пр по результатам испытаний.

*

На фиг. 5 представлен график зависимости Р^*_ВХнк_пр от n_1пр по результатам испытаний.

На фиг. 6 представлен график зависимости G_впр от n_1пр по результатам испытаний.

На фиг. 7 представлен график зависимости n_2пр от n_1пр по результатам испытаний.

Воздух на входе подается с заданными параметрами в наружный и внутренний контур, что позволяет задавать различные параметры по давлению и температуре воздуха во внешний и внутренний контур, а также замерять расход воздуха по контурам.

Пример использования заявленного способа.

На первом этапе испытаний устанавливается на стенд двухконтурный, двухвальный (имеет ротор низкого и высокого давления) двигатель (либо несколько, в этом случае в последствии используют средние арифметические значения измеренных параметров) с гладким входом. Гладкий вход позволяет замерять общий расход воздуха, поступающий в двигатель, при этом невозможно замерить расход воздуха отдельно в наружном и внутреннем контуре двигателя. Замер расхода воздуха осуществляется по перепаду давления в мерном участке, учитывая температуру и влажность воздуха согласно ОСТ 102555-85. Замеряется дроссельная характеристика (основные параметры двигателя на различных режимах работы по частоте вращения одного из роторов) при этом измеряется полное давление (Р^*_ВХгг, Р^*_ВХнк) и температура (Т^*_ВХгг, Т^*_ВХнк) на входе в газогенератор (на входе в компрессор высокого давления) и наружный контур. По результатам испытаний, например, на максимальном режиме работы двухконтурного турбореактивного двигателя получают зависимости (используемые в дальнейшем при испытаниях газогенератора с раздельным входом для сопоставления режимов работы двигателя и газогенератора) параметров Т^*_ВХгг_пр, Т^*_ВХнк_пр, Р^*_ВХгг_пр, Р^*_ВХнк_пр, G_впр, n_2пр от n_1пр, представленные на фигурах 2-7. На примере максимального режима работы двухконтурного турбореактивного двигателя получены следующие значения параметров: Т^*_ВХгг_пр=180,4°С, Т^*_ВХнк_пр=173,5°С, Р^*_ВХгг_пр=4,1 кгс/см², Р^*_ВХнк_пр=3,9 кгс/см², G_впр=120,8 кг/с, n_1пр=98,6%, n_2пр=99,2%.

На втором этапе испытаний устанавливается на стенд газогенератор с наружным контуром и раздельным входом. Раздельный вход позволяет отдельно замерять расход воздуха, поступающий в наружный контур и в газогенератор. При испытаниях задаются те же параметры давления (Р^*_ВХгг, Р^*_ВХнк) и температуры (Т^*_ВХгг, Т^*_ВХнк) на соответствующих оборотах n_2пр, что и в двигателе, определенные на первом этапе испытаний на максимальном режиме: Т^*_ВХгг_пр=180,4°С, Т^*_ВХнк_пр=173,5°С, Р^*_ВХгг_пр=4,1 кгс/см², Р^*_ВХнк_пр=3,9 кгс/см², n_2пр=99,2%. Замеряется расход воздуха (так же как и на первом этапе испытаний) через наружный контур и контур газогенератора: G_вНКпр-48,3 кг/с, G_вГГпр=72,5 кг/с. Зависимости на фигурах 2-7, полученные на первом этапе испытаний, дают возможность имитировать любой режим работы двигателя на газогенераторе и определить расход воздуха через наружный контур и газогенератор.

Изобретение относится к способу имитации на газогенераторе (включает компрессор высокого давления, основную камеру сгорания, турбину высокого давления) с наружным контуром и раздельным входом различных режимов работы двухконтурного турбореактивного двигателя, что позволяет подавать воздух с различными параметрами по давлению и температуре во внешний и внутренний контур первого. Техническим результатом, достигаемым заявленным способом, является возможность определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя. Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя предварительно проводят испытания двухконтурного турбореактивного двигателя, при которых на различных режимах работы двигателя, заданных частотой вращения ротора высокого давления n_1пр, измеряют полное давление Р^*_ВХквд_пр, Р^*_ВХнк_пр, температуру воздуха Т^*_ВХквд_пр, Т^*_ВХнк_пр на входе в компрессор высокого давления и наружный контур, расход воздуха G_впр на входе в двигатель, частоту вращения ротора низкого давления n_2пр, затем проводят испытания газогенератора с наружным контуром с отдельными входами в них, при которых задают ранее измеренные параметры полного давления Р^*_ВХквд_пр, Р^*_ВХнк_пр и температуры воздуха Т^*_ВХквд_пр, Т^*_ВХнк_пр на входе в компрессор высокого давления и наружный контур, соответствующие ранее измеренным частотам вращения ротора низкого давления n_2пр на различных режимах работы двигателя, при этом измеряют расход воздуха G_впр на входах в газогенератор, а также в его наружный контур. 7 ил.

Способ определения расхода воздуха через внутренний и наружный контуры двухконтурного турбореактивного двигателя, характеризующийся тем, что предварительно проводят испытания двухконтурного турбореактивного двигателя, при которых на различных режимах работы двигателя, заданных частотой вращения ротора высокого давления n_1пр, измеряют полное давление Р*_ВХгг_пр, Р*_ВХнк_пр, температуру воздуха Т*_ВХгг_пр, Т*_ВХнк_пр на входе в компрессор высокого давления и наружный контур, расход воздуха G_впр на входе в двигатель, частоту вращения ротора низкого давления n_2пр, затем проводят испытания газогенератора с наружным контуром и отдельными входами в них, при которых задают ранее измеренные параметры полного давления Р*_ВХгг_пр, Р*_ВХнк_пр и температуры воздуха Т*_ВХгг_пр, Т*_ВХнк_пр на входе в компрессор высокого давления и наружный контур, соответствующие ранее измеренным частотам вращения ротора низкого давления n_2пр на различных режимах работы двигателя, при этом измеряют расход воздуха G_впр на входах в газогенератор, а также в его наружный контур.