способ испытания газотурбинного двигателя

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.