Устройство для измерения тяги газотурбинного двигателя Советский патент 1982 года по МПК G01L5/13 G01M15/00 

Изобретение относится к энергетике, в частности к средствам контроля и диагностики авиационных силовых установок при техническом обслуживании.

Известны устройства для измерения тяги газотурбинного двигателя, содержащие силоизмерительный датчик, связанный с индикатором 1.

Известные устройства обладают низкой точностью и большой трудоемкостью определения тяги двигателя в связи с тем, что для определения суммарной тяги двигателя необходимо производить большое количество измерений в различных зонах поперечного сечения выхлопной струи с последующим суммированием результатов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрюйство для измерения тяги газотур-. бинного дв игателя, содержащее блок измерительных преобразователей с датчиками температуры и давления окружающей среды и площади сопла и вычислитель в виде последовательно соединенных блока реле, арифметического блока и индикатора, причем арифметический блок .соединен с датчиками

давления окружающей среды и площад1Т сопла 2.

Известное устройство обладает недостаточной точностью определения тяги в связи с большой веравномер-. ностью полей Давления в сопле. Кроме того, для использования устройства необходимы дополнительные тарировочные испытания на каждом двигате10ле с целью определения величины коэффициента тяги в стандартных атмосферных условиях. А это в свою очередь приводит к тому, что применение, известного устройства на разных

15 экземплярах однотипных двигателей невозможно без дополнительных регулировочных работ. При этом следует отметить и тот факт, что коэффициент тяги также зависит от техничес20кого состояния двигателя и может в процессе эксплуатации изменять свое значение.

Цель изобретения - повышение точности определения тяги.

25

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сужающийся насадок, установленный на входе в двигатель,датчики тем.пературы торможения за турбиной, рас30хода топлива и статического давления. введенные в блок измерительных преобразователей, причем чувствительный элемент датчика статического давления установлен в минимальном сечении насадка, и блоки расхода га за, идентификации режима српла и функциональный преобразователь,введенные в вычислитель, при этом вход блока расхода газа подключены к дат чикам расхода топлива, температуры давления окружающей среды и статического давления, а выход - к входа арифметического блока и блока идентификации режима сопла, другие вход которого подключены к датчикам площади сопла, температуры торможения давления окружающей среды, а его вы ход - к входу блока реле и через фу кциональный преобразователь к входу арифметического блока, к другому входу которого подключен датчик тем пературы торможения за турбиной. На фиг. 1 представлен насадок, установленный на входе в двигатель; на .фиг. 2 - блок-схема устройства дл измерения тяги. Устройство содержит насадок 1, у тановленный на входе в двигатель 2, датчик 3 площади сопла, датчик 4 те пературы торможения за турбиной, датчик 5 расхода топлива, датчик 6 статического давления, датчик 7 тем пературы и датчики 8 давления окружающей среды, блок 9 расхода газа, блок 10 идентификации режима сопла, блок 11 реле, функциональный преобразователь J2, арифметический блок 13 и индикатор 14. .Чувствительный элемент 15 датчика 6 установлен в минимальном сечении насадка 1. При измерении тяги двигателя 2 на са юлете все посторонние потребитали воздуха (системы кондиционирования, наддува, противообледенения и т.п.) должны быть отключены. Во время процесса измерения тяги двигателя 2 сигналы датчиков 5-8, пропор циональные расходу топлива (Gy), ста тическому давлению (Р, ) в минимальном сечении насадка 1, температуре {Т() и давлении, (Р,) окружающей среды, поступают на вход блока 9, где производится вычисление величины, пропорциональной расходу газа в двигателе 2 (G) по следующему соотношениюWPH . g , 6 У . f IТ Ы8 - коэффициент расхода для воздуха; tt) - безразмерная плотность тока в минимальном сечении насадка 1; Fgy - площадь минимального сечения .насадка 1. В связи с тем, что в минимальном сечении насадка 1 на контролируемом режиме работы двигателя 2 образуется околозвуковой режим течения воздуха, то величина безразмерной плотности тока при этом будет близка к максимапьноному значению, что в свою очередь обеспечивает высокую точность определения расхода воздуха и соответственно .газа. , пропорциональный величине Gf, с выхода блока 9 поступает на входы блоков 10 и 13. В блоке 10 производится вычисление величины А, характеризующей режим течения в сопле , по следующей формуле: д FC-PC-ИГ где VTi(-- коэффициент расхода, для газа; FC размер площади на срезе сопла; Т - температура заторможенного потока газа за турбиной. С выхода блока 10 на входы блока 11 преобразователя 12 поступает сигнал, пропорциональный величине А. Блок 11 настроен на порог срабатывания, соответствующий величине ,k+l,i где k - показатель адиабаты для газа. Если сигнал на выходе блока 10 не превышает величины порога срабатывания блока 11, что соответствует докритическому перепаду давлений в сопле, то в преобразователе 12 производится преобразование величины, пропорциональной А, в величину, пропорциональную относительной скорости газа на срезе сопла Д. Зависимость Л(. (А) однозначно заранее определена из системы двух совместных уравнений ( v (-)-). где а ( A.) - безразмерная плотность тока на срезе сопла; t. - полное давление газа в сопле. В этом случае в блоке 13 определение величины, соответствующей тяге Р, определяется по формуле: где R - газовая постоянная для газа. Если же сигнал на выходе блока 10 превысит величину порога срабатывания блока 11, то блок 11, сработав, переключает соответствующие вычислительные цепи преобразователя 12 и блока 13. Этот случай соответствует сверхкритическому перепаду давлений в сопле. При этом преобразователь 12 пропускает сигнал, пропорциональный А, на соответствующий вход блока 13, где определяется величина тя ги по следующе.му соотношению: F,PH ,4-nfc ti+1 Сигнал, пропорциональный величине тяги Р двигателя 2, с выхода бло ка 13 поступает в индикатор 14, где производится индикация величины тяги двигателя. Исключение использования индивидуальных характеристик двигателя по зволяет применять предлагаемое устройство для измерения тяги с высокой точностью на различных экземпля рах однотипных двигателей без тарировочных испытаний системы измерений. Формула изобретения Устройство для .измерения тяги га зотурбинного двигателя, содержащее блок измерительных преобразователей с датчиками те1-г:ературы и давления окружающей среды и площади сопла и вычислитель в виде последовательно соединенных блока реле, арифметичес кого блока и индикатора, причем ари метический блок соединен с датчиками давления окружающей среды и площади сопла, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит сужающийся насадок, установленный на входе в двигатель, датчики температуры торможения за турбиной, расхода топлива и статического давления, введенные в.блок измерительных преобразователей, причем чувствительный элемент датчика статического давления установлен в минимальном сечении насадка, и блоки расхода газа, идентификации режима сопла и функцирнальный преобразователь, введенные в вычислиТель, при этом входы блока расхода газа подключены к датчикам расхода топлива, температуры и давления окружающей среды и статического давления, а выход - к входам арифметического блока и блока идентификации режима сопла, другие входы которого подключены к датчикам площади сопла, температуры торможения и давления окружающей среды, а его выход - к вхбду блока реле и через функциональный преобразователь к входу арифметического блока , к другому входу которого подключен датчик температуры торможения за турбиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство. СССР 542109, кл. G 01 L 5/13, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 552535, кл. G 01 М 15/00, 1975.

/ /5

VV

I

J