Испытательная станция турбовинтовых двигателей ТВ3–117 ВМА–СБМ1 серийного производства

- более полное использование возможностей автоматизированных информативно-измерительных систем стендов, совершенствование их программного обеспечения и методик обработки результатов испытаний, что позволяет получать необходимую информацию при меньшем количестве режимов;

- выполнение контрольных операций в ходе испытаний с минимальным число режимов, используемых только для контроля, в том числе и совмещение 1 и 2 этапов приемно-сдаточных испытаний;

- компенсирование операций и совершенствование методик их выполнения, в том числе проведение их на режимах с меньшим расходом топлива, исключение повторов из программы испытаний;

- постепенное уменьшение количества процентов двигателей, проходящих специальные испытания, включенные в программу приемно-сдаточных испытаний (проведение приработки приводов агрегатов ВС под загрузкой, проверка границ запуска и др.), в плоть до полного прекращения таких испытаний;

- сокращение объема разборки двигателей после предъявительских испытаний за счет перехода на частичную (поузловую, модульную) разборку;

- переход на одноразовую сборку и проведение приемно-сдаточных испытаний при одновременном совмещении отдельных видов проверок, проводимых, при предъявительских испытаниях.

2.3 Квалификационные испытания

Квалификационные испытания проводят с целью:

- проверки соответствия двигателей требованиям КД;

- оценки проведенных мероприятий по устранению недостатков, выявленных на государственных стендовых испытаниях или сертификационных испытаниях;

- проверки разработанных технологических процессов;

- определения готовности производства к выпуску двигателей, соответствующих типовой конструкции (требованиям КД) в заданном объеме.

Квалификационные испытания для всех типов двигателей проводятся за установочную серию (определенного количества двигателей, изготовленных в процессе освоения производства). Квалификационные испытания проводят в соответствии с программой, разработанной разработчиком на основании программы государственных стендовых или сертификационных испытаний (совмещенных государственных стендовых и сертификационных испытаний) и согласованной НИИ промышленности и заказчика.

Двигатель для квалификационных испытаний выбирается военным представительством в присутствии представителя ОТК из 2-5 двигателей прошедших приемно-сдаточные испытания. Результат квалификационных испытаний оформляются актом, который подписывают представители разработчика, изготовителя ОТК и военного представительства, утверждают руководители разработчика, изготовителя и военного представительства.

Результаты квалификационных испытаний оформляются актом, который подписывают представители разработчика, изготовителя, ОТК и военного представительства, утверждают руководители разработчика, изготовителя и военного представительства.

Если двигатель прошел квалификационные испытания, то качество партии, за которое проводились испытания (установочной серии), а также возможность дальнейшего изготовления и приемки двигателей по той же технической, документации по которой изготовлен испытанный двигатель, считаются подтвержденным.

Результаты квалификационных испытаний считают положительными на основании удовлетворительных результатов испытаний на всех этапах дефектации сборочных единиц, деталей, агрегатов и покупных комплектующих единиц.

Квалификационные испытания считаются неудовлетворительными в случаях:

- несоответствия основных параметров двигателя ТУ;

- выхода из строя двигателя в ходе испытаний;

- отказа агрегатов или комплектующих изделий, которые могут являться предпосылкой к аварийной ситуации;

- обнаружение при осмотре и дефектации деталей двигателя, агрегатов и других покупных комплектующих изделий, дефектов аварийного характера, влияющих на летную годность или дефектов, которые могут привести к досрочному съему двигателя.

При неудовлетворительных результатах квалификационных испытаний изготовитель и разработчик совместно с военным представительством разрабатывают и осуществляют мероприятия по устранению выявленных дефектов и предупреждению их появления.

После выполнения этих мероприятий проводятся повторные квалификационные испытания на доработанных двигателях или вновь изготовленных двигателях в полном объеме квалификационных испытаний.

2.4 Периодические испытания

Периодические испытания проводят с целю:

- контроля стабильности производства и технологического процесса;

- контроля качества двигателей;

- подтверждения возможности изготовления и приемки двигателей по действующей по действующей технической документации;

Периодические испытания для всех типов двигателей проводятся за партию двигателей, изготовленных за определенный календарный период, или партию двигателей определенного количества. В конролируемый период входят двигатели, окончательно принятые военным представительством в течении времени исчисляемого с первого числа до 24 последнего числа календарного периода.

Периодические испытания проводятся выборочно на одном экземпляре, выбранном из партии изготовленных двигателей. Количество периодических испытаний в зависимости от объема годового выпуска должно составлять: при годовом выпуске менее 50 двигателей данного типа одно периодическое испытание в два года, при годовом выпуске от 50 до 150 двигателей одно-два периодических испытаний в год, при годовом выпуске более 150 двигателей не менее двух периодических испытаний в год, если периодические испытания не отменены специальным решением. При выявлении в производстве, ремонте или эксплуатации дефектов, приводящих к снижению эксплуатационных показателей безотказности, или дефектов, снижающих безопасность полетов, изготовитель и военное представительство должны оценить целесообразность увеличения количества проводимых испытаний.

Периодические испытания, по согласованию с военным представительством, могут быть совмещены с испытаниями на подтверждение ресурса. Испытания проводятся по программе, согласованной с НИИ промышленности и заказчика.

При проведении испытаний на наработку большую, чем предусмотрено действующей программой периодических испытаний, руководитель военного представительства выдает заключение о результатах периодических испытаний после превышения наработки, установленной программой, на 10%, а для сертифицированных двигателей на 20%, и оценки технического состояния двигателя без разборки в объеме, согласованном с военным представительством.

Конкретные (календарные) сроки проведения периодических испытаний устанавливает изготовитель совместно с военным представителем в годовой графике. В графике должны быть указаны сроки проведения испытаний, оформления документации по Результатам испытаний и представления акта (отчета) по периодическим испытаниям на утверждение военному представительству.

График проведения периодических испытаний утверждают руководители изготовителя и военного представителя при изготовителе.

При одновременном изготовлении (на одном предприятии) нескольких модификаций данного типа двигателя периодическому испытанию подвергается двигатель более форсированной модификации. Конкретные (календарные) сроки проведения периодических испытаний устанавливает изготовитель совместно с военным представительством в годовом графике. В графике должны быть указаны сроки проведения испытаний и представлении акта по периодическим испытаниям на утверждение военному представительству. Двигатель для проведения периодических испытаний выбирается военным представительством в присутствии представителя ОТК (с оформлением акта) из числа 2-5 двигателей в контролируемом календарном периоде (или из контролируемого количества), прошедших приемно-сдаточные испытания и принятых военным представительством.

Периодические испытания двигателя состоят из отдельных этапов. Этап состоит из отдельных циклов. Началом периодических испытаний считается постановка двигателя на первый этап испытаний. Перерывы между этапами должны определяться временем, необходимым для проведения осмотра двигателя , выполнения регламентных работ по оборудованию стенда. В перерывах между этапами испытаний предусматривается проведение запусков в том числе и "холодных". После вынужденного перерыва в этапе испытаний двигателя по вине стендового оборудования или агрегатов, этап продолжается ,если выявленные и устраненные дефекты не привели к повреждению двигателя, а отработанная часть этапа засчитывается. До начала (до первого этапа) периодических испытаний проводятся снятие дроссельной характеристики двигателя, измерение вибраций и др. работы, предусмотренные программой испытаний. Оценка соответствия ТУ характеристик двигателя при периодических испытаниях производится в начале и в испытаний и на контрольных точках на каждом этапе. Если в этапе или после его окончания выявлено несоответствие В случае несоответствия основных данных ТУ допускается, по согласованию с военным представительством, промывка газовоздушного тракта двигателя в соответствии с инструкцией разработчика с последующей проверкой параметров двигателя.

После периодических испытаний проводятся следующие работы:

- расконсервация двигателя согласно инструкции;

- разборка двигателя, дефектация, специальные виды контроля согласно инструкции по проведению работ после периодических испытаний;

- дефектация комплектующих изделий, предусмотренная на предприятии изготовителе двигателя;

- отправка покупных агрегатов и комплектующих изделий, оценка которых по ТУ предусмотрена на предприятиях-поставщиках для получения заключений в порядке предписанном инструкцией по проведению работ после периодических испытаний.

- обработка результатов испытаний и оформление отчета.

Если двигатель выдержал периодические испытания, то качество двигателей контролируемой партии или изготовленных в контролируемый календарный период считается подтвержденным данными инстанциями.

Периодические испытания считают неудовлетворенными в случаях:

- несоответствия основных параметров двигателя ТУ;

- несоответствие нормам параметров по дроссельной характеристике после испытаний;

- выхода из строя двигателя до окончания испытаний;

- отказов агрегатов и комплектующих изделий двигателя;

- обнаружения дефектов аварийного характера при осмотре и дефектации деталей двигателя.

При неудовлетворительных результатах периодических испытаний, изготовитель совместно с разработчиком и военным представительством при изготовителе обязаны:

- провести расследование причин выявленных дефектов;

- разработать мероприятия, обеспечивающие устранение выявленных дефектов;

- произвести проверку эффективности проведенных мероприятий испытаниями;

- провести повторные периодические испытания.

Повторные испытания, как правило, проводят на удвоенном количестве двигателей. Двигатели проходившие периодические испытания, используются по совместному решению изготовителя и военного представительства у изготовителя.

2.5 Типовые (технологические) испытания

Типовые испытания проводят с целью:

- проверки конструктивных и технологических изменений, вносимых для усовершенствования серийного двигателя;

- проверки ремонтной технологии, ремонтно-монтажного инструмента и приспособлений;

- проверки эффективности мероприятий, разработанных для устранения дефектов, выявленных при серийном производстве, ремонте и эксплуатации двигателей;

- уточнения предельных износов и зазоров ремонтных двигателей;

- уточнение содержания группового комплекта для ремонта двигателя;

- проверки работоспособности двигателя при замене производителем материалов, основных узлов и деталей, а также агрегатов и покупных изделий.

Типовые испытания проводят по мере необходимости в соответствии с планом графиком, составленным изготовителем, согласованным с разработчиком и военным представительством.

Программы типовых испытаний составляются в зависимости от цели данных испытаний и должны, как правило, по длительности соответствовать периодическим испытаниям.

В каждом конкретном случае программу типовых испытаний составляет разработчик совместно с изготовителем, при необходимости согласовывает НИИ заказчика и промышленности, и военным представительством при изготовителе. Если типовые испытания проводятся с целью проверки изменений основных деталей, вводимых с целью усовершенствования конструкции или устранению дефектов, то их программа должна подтверждать установленный ресурс соответствующей детали с учетом коэффициента запаса по статической и циклической прочности (в зависимости от нагрузок, воспринимаемых измененными деталями), если такие запасы не подтверждены расчетными исследованиями или испытаниями деталей или узлов на специальных установках. В случае введения главных изменений основных деталей заключение по результатам испытаний или расчетных исследований выдает НИИ промышленности.

В случае, если конструкторские или технологические изменения требуют кроме стендовых испытаний дополнительной проверки летными или специальными стендовыми испытаниями, то эти испытания проводятся в соответствии со специальными ТУ, составленными разработчиком и согласованными с изготовителем ,военным представительством, НИИ промышленности и заказчика.

Переборка и ремонт двигателя при испытаниях по определению назначенного ресурса производится строго по ремонтной документации, разработанной изготовителем, с регистрацией в акте каждой ремонтной операции.

На двигателях и его агрегатах, предназначенных для испытаний, проводятся необходимые измерения деталей и узлов как до, так и после каждого испытания на установленный ресурс и ведется точный учет наработки оставшихся на продолжение испытаний и замененных деталей, узлов и агрегатов.

По окончании испытаний дается оценка ремонтной технологии и определяется возможность использования ее на ремонтных предприятиях. Подход к оценке типовых испытаний аналогичен подходу к оценке периодических испытаний, но с учетом конкретных целей этих испытаний.

3. Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей

3.1 Назначение испытательных стендов

В состав испытательной станции входят: боксы, в которых устанавливаются объекты испытания и оборудование, необходимое для проведения испытаний; примыкающие к боксам вспомогательные технологические помещения, где размещены часть измерительного оборудования, кабины управления, системы обеспечения топливом, маслом, сжатым воздухом, электроэнергией и некоторые другие (например: система подачи и отвода воды при гидротормозных испытаниях ТВД, система поглощения электроэнергии, вырабатываемой генераторами, гидросистема загрузки самолетных агрегатов и т. д.); обменный пункт; мастерские; отделение контрольно-измерительных приборов; центральное топливное хранилище; помещения технических и административно- хозяйственных служб.

Испытательную станцию располагают с подветренной относительно завода стороны, чтобы уменьшить попадание отработанных газов и ослабить действие шума.

Под испытательным стендом авиационного ГТД понимается единый

комплекс средств и испытательного оборудования, предназначенный для проведения испытаний авиационных ГТД в наземных или имитируемых эксплуатационных условиях.

Испытательные стенды авиационных серийных ГТД предназначены для проверки качества, определения параметров и выходных характеристик ГТД испытаниями в наземных или частично имитируемых эксплуатационных условиях и должны обеспечивать проведение всех видов и категорий контрольных и ресурсных испытаний, предусматриваемых общими техническими условиями (ОТУ) для серийного производства, а также после их ремонта.

Испытательные стенды авиационных опытных ГТД, их систем и сборочных единиц (в составе ГТД) предназначены для проведения испытаний, исследований и доводки опытных ГТД в наземных или частично имитируемых эксплуатационных условиях и должны обеспечивать проведение исследовательских, доводочных, определительных, предварительных, межведомственных, государственных, ресурсных, специальных, чистовых, а соответствующих видов и категорий контрольных испытаний.

3.2 Типовой состав испытательного стенда

В состав испытательного стенда входят:

- испытательный бокс или открытая производственная площадка (определяется принятой схемой испытательного стенда);

- кабина наблюдения и управления;

- технологические и вспомогательные помещения;

- помещения для размещения ЭВМ и комплекта измерительной апппатуры;

- основное оборудование испытательного стенда и систем для обеспечения испытаний.

В состав основного оборудования испытательного стенда и систем для обеспечения испытаний входят:

- пульт управления и контроля работы ГТД при испытаниях;

- необходимые средства шумоглушения работы ГТД при испытаниях;

- силоизмерительная (моментоизмерительная) система;

- система измерения расхода воздуха через ГТД;

- топливная система испытательного стенда;

- система измерения расхода топлива при испытаниях ГТД;

- масляная система испытательного стенда;

- система запуска ГТД на стенде;

- система консервации ГТД после окончания испытаний;

- система вне стендовой подготовки ГТД к испытаниям с монтажной рамой и

узлами крепления ГТД;

- система питания, загрузки и охлаждения агрегатов, установленных на ГТД;

- система отбора воздуха на нужды летательного аппарата, для которого предназначен ГТД;

- автоматизированная система управления технологическим процессом испытаний с комплектом аппаратуры для измерения и регистрации параметров и сигналов ГТД;

- газоотводящее устройство;

- устройство для имитации неравномерности поля температур на входе в двигатель и имитации давлений для определения и оценки газодинамической устойчивости испытательного ГТД;

- оборудование для проверки и калибровки, применяемых на стенде средств измерения (СИ)

- монтажно-обслужвающая площадка;

- подъемно-транспортные средства испытательного стенда;

- автоматическая система пожаротушения.

3.3 Функциональные требования, компоновка и аэродинамика испытательного стенда

Типовая схема испытательного стенда, размещение испытываемого ГДТ, основного оборудования и измерительных систем, аэродинамическая схема воздуха проводящих и газоотводящих устройств выбираются исходя из назначения стенда, особенностей конструкции, компоновки и характеристик ГТД, вида и назначения проводимых испытаний.

Для проведения стендовых испытаний современных ГТД могут создаваться испытательные стенды, где испытываемый ГТД размещается в испытательном боксе или на специально оборудованной открытой площадке.

Конструкция и эксплуатационные свойства испытательного стенда, компоновка и размещение основного оборудования должны обеспечивать:

- свободный подвод воздуха к входу в ГТД и в эжекторно-выхлопное

устройство стенда и минимальное влияние аэродинамики стенда на основные параметры испытуемого ГТД;

- управление технологическим процессом испытания и измерение предусмотренных параметров и сигналов испытываемого ГТД как в автоматическом, так и в режиме с погрешностями, не превышающими допустимых значений;

- надежную работу и функционирования всех систем и оборудования испытательного стенда в соответствии с их назначением;

- свободный подход к испытываемому ГТЛ и оборудованию испытательного стенда для проведения необходимых технологических операций, технического обслуживания и замены агрегатов;

- возможность подогрева воздуха на входе в ГТД в соответствии с программой испытаний;

- возможность подогрева топлива и масла на входе в ГТД в соответствии с программой испытаний;

- выполнение требований ТБ, санитарных норм и защиты окружающей среды в процессе подготовки, проведения испытаний и технического обслуживания ГТД.

Испытательные стенды, выполненные по схеме с открытой площадкой для установки испытываемого ГТД, должны удовлетворять следующим требованиям, обусловленной спецификой их компоновки:

- испытательный стенд должен быть оборудован газоотводящим устройством, обеспечивающим безопасный отвод газовой струи от работающего на площадке ГТД для исключения прямого воздействия на окружающие постройки, растительность и почвенный покров, а также попадание газов на вход работающего ГТД;

- должно быть обеспечено экранирование работающего на площадке ГТД для исключения разлета обломков конструкции в случае его разрушения при испытаниях;

- размещение испытательной площадки на территории испытательной станции должно обеспечить уровень шума от работающего ГТД, не превышающий допустимых значений;

- испытательная площадка с установленным ГТД должна быть оборудована навесом и легко съемными устройствами для защиты обслуживающего персонала от ветра и атмосферных осадков при техническом обслуживании испытываемого ГТД;

- испытательная площадка должна иметь круговое ограждение для исключения случайного попадания в зону работающего ГТД людей, животных, средств транспорта и т. д.

Стенды для испытаний вертолетных, вспомогательных и других типов ГТД должны быть оборудованы загрузочными устройствами в соответствия с назначением и использованием конкретного типа ГТД на ЛА, для которого предназначен двигатель.

Аэродинамические характеристики испытательного стенда должны соответствовать следующим основным требованиям:

- затенение проточной части испытательного бокса не должно быть более 10% от его поперечного сечения. Не допускается хранение в испытательном боксе вспомогательного оборудования и агрегатов, затеняющих его проточную часть;

- потеря любого давления в боксе не должна превышать 1,330кПа (10мм.рт.ст.), а для вновь строящихся и реконструируемых испытательных стендов с закрытыми боксами при первичной аттестации - более 1,064кПа (8мм.рт.ст.)

- средняя скорость массы воздушного потока в проточной части испытательного бокса перед ГТД не должна превышать 15м/с;

- средняя скорость массы воздушного потока в живом сечении системы шумоглушения в зоне всасывания с закрытым боксом не должна превышать 25м/с;

- расстояние от среза сопла ГТД до цилиндрической части эжекторной части трубы должно быть не менее 1,50 диаметра среза сопла; для ранее построенных стендов, находящихся в эксплуатации, - не менее 1,25 диаметра среза сопла ГТД (на стендах для испытания вертолетных и вспомогательных ГТД - не регламентируется);

- неравномерность распределения давления перед входным устройством ГТД не должна превышать 10% от потери полного давления в боксе в сечении не ближе трех калибров ГТД и не более 2% от замеряемых перепадов давления в мерном сечении входного устройства.

4. Боксы

По требованиям техники безопасности все испытательные установки, при работе которых возникает опасность для обслуживающего персонала или высокого уровня, должны размещаться в отдельных изолированных помещениях, называемых боксами. Этому требованию должны практически удовлетворять все установки по испытанию двигателя и его агрегатов: компрессоров, турбин, камер сгорания, турбостартеров и других агрегатов.

4.1 Требования к боксам

- размеры бокса должны быть достаточными для размещения двигателя, испытательного оборудования, обеспечения удобного подхода к ним и хорошего обзора с места управления двигателем;

- оборудование и приспособления должны обеспечивать высокую производительность труда;

- прочность стен должна быть достаточной, чтобы препятствовать разлету осколков в случае разрыва вращающихся частей и выдерживать статические нагрузки от разности давлений воздуха внутри и снаружи помещения;

- должно быть предусмотрено шумоглушение, ограничивающее распространение шума за пределами бокса;

- обеспечены противопожарные нормы, требования промсанитарии и техники безопасности.

4.2 Типы боксов

Испытательный бокс состоит из входной шахты с оборудованием для шумоглушения, центральной части, включающей в себя испытательную кабину, стенд и шахты выхлопа в которую входит эжектор, щиты шумоглушения и жалюзи, предохраняющие от попадания атмосферных осадков внутрь канала.

Боксы отличаются друг от друга различным расположением входной и выходной частей.

Нашли применение боксы 4-х типов:

1. С горизонтальной входной и выходной частями;

2. С вертикальной входной частью и горизонтальной выходной;

3. С горизонтальным входом и вертикальной выходной частью;

4. С вертикальными входной и выходной частями.

Каждый из выше перечисленных вариантов имеет достоинства и недостатки, основными из которых являются:

1. С горизонтальной входной и выходной частями или прямоточный бокс.

Достоинства:

- обеспечение равномерного потока воздуха на входе;

- более простая и дешевая конструкция;

- простой доступ для проведения регламентных работ.

Недостатки:

- необходимость организации защитной зоны перед шахтой всасывания;

- поддержание защитной зоны перед шахтой всасывания;

- поддержание защитной зоны в соответствующем порядке для недопущения нападения посторонних предметов в ГВТ ГТД;

- нерациональное использование производственных площадей, шумоглушение менее эффективно;

- мощная струя выхлопа предполагает наличие защитной зоны и отбойника;

- токсичные продукты выхлопа плохо рассеиваются и создают угрозу здоровью людей;

- требуется наличие значительной санитарной зоны за выхлопом, что не позволяет размещать другие производственные объекты и приводит к нерациональному использованию производственных площадей.

2. С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями или Г-образный стенд.

Достоинства:

- экономия производственных площадей;

- струя выхлопа направлена вверх;

- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются более интенсивно на высоте, что снижает уровень ПДК;

- основной шумовой фон направлен вверх и представляет меньшую угрозу здоровью персонала;

- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.

Недостатки:

- конструктивно более сложный и дорогостоящий;

- затруднено регламентное обслуживание бокса.

3. С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями или Г-образный стенд.

Достоинства:

- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;

- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;

- экономия производственных площадей;

- основной шумовой фонд отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей.

Недостатки:

- конструктивно более сложный и дорогостоящий;

- необходимо оборудование для разворота воздушного потока или специальное строительное решение этого вопроса;

- затруднено регламентное обслуживание.

4. С вертикальной входной и выходной частями или П-образный стенд.

Достоинства:

- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;

- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;

- экономия производственных площадей;

- основной шумовой фон отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей;

- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются на высоте, что снижает уровень ПРД;

- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.

Недостатки:

- конструктивно более сложный и дорогостоящий;

- затруднено регламентное обслуживание бокса.

а) С горизонтальной входной и выходной частями (прямоточный стенд).

б) С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями

(Г-образный стенд).

1. Шторные ворота.

2. Щиты шумоглушения на входе.

3. Бокс.

4. Испытуемый двигатель.

5. Вертикальная шахта выхлопа.

6. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.

) С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями

(Г-образный стенд).

1. Щиты шумоглушения на входе.

2. Жалюзи.

3. Направляющие лопатки.

4. Бокс.

5. Испытуемый двигатель.

6. Щиты шумоглушения на выходе.

7. Отбойная сетка

г) С вертикальной входной и выходной частями (П-образный стенд).

1. Щиты шумоглушения на входе.

2. Жалюзи.

3. Направляющие лопатки

4. Бокс.

5. Испытуемый двигатель.

6. Вертикальная шахта выхлопа.

7. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.

Для выхлопной части бокса следует считать лучшим горизонтальное расположение, так как оно позволят осуществить шумоглушение с меньшими строительными затратами, а отсутствие поворотов на пути движения газа снижает противодавление выхлопа. Однако бокс при этом требует большой строительной площади, а отработанные газы хуже рассеиваются. Поэтому, несмотря на удорожание строительства, выхлопную часть нередко делают вертикальной.

Для всасывающей шахты лучше вертикальное расположение, обеспечивающее подачу более чистого воздуха (без песка и пыли) особенно при ветре. Г-образные боксы облегчают строительную компоновку нескольких боксов с помещениями вспомогательных служб.

Шумоглушение во всасывающей и выхлопной частях бокса осуществляются с помощью пористых материалов. Во всасывающей части применяются мягкие (часто органические) материалы частицы которых в случае попадания в двигатель не повреждают его проточную часть. На выхлопе, где газы имеют высокую температуру, используют пористую керамическую крошку, стекловолокно и минеральную шерсть.

Проходные площади частей бокса определяются исходя из допустимых потерь давления на входе (до 100-150 мм. вод. ст.) и выходе (до 200-300 мм.вод.ст.) и скорости обдува двигателя (до 10 м/с). Большие скорости воздуха в центральной части бокса могут вызвать ощутимую неравномерность распределения статических давлений по внешнему контуру двигателя, что приведет к появлению дополнительных аэродинамических сил и, как следствие, к ошибкам измерения силы тяги.

Если размеры бокса оказываются малы и не позволяют создать требуемые скорости обдува двигателя, то определяются поправки на измерение силы тяги. У одного и того же экземпляра двигателя снимается дроссельная характеристика в боксах малого и нормального размеров, где заведомо пренебречь влиянием обдува на силу тяги двигателя, полученные в разных боксах, при одинаковых приведенных частотах вращения.

Расход воздуха через помещение складывается из расхода через двигатель и расхода, эжектируемого реактивной струей. Для обеспечения оптимального расхода эжектируемого воздуха, достаточного для снижения температуры выхлопных газов и не вызывающего в измерении силы тяги, выхлопную струю заключают в эжекторную трубу, размеры которой определяются из теории турбулентных струй так, чтобы на высокотемпературных режимах работы двигателя температура газов в районе глушителей не превосходила максимально допустимую по жаропрочности конструкционных шумоглушащих материалов 300-350 град\цельс.

Испытуемый двигатель монтируется на силоизмерительном устройстве, установленном на железобетонном фундаменте, чтобы колебания, вызванные работой двигателя, не передавались стенам бокса, фундамент станка устанавливают на вибропоглощающую подушку, от строительных конструкций, а его глубина залегания выбирается большей, чем стен.

Расположение двигателя в боксе над уровнем пола обычно делают приподнятым (приблизительно на 2м). Это устраняет попадание в двигатель пыли с пола и облегчает обслуживание испытательного оборудования.

5/ Выбор и обоснование типа и конструкции испытательного бокса

Данная испытательная станция размещается в центре города, поблизости находятся жилые комплексы, природные условия нормальные, по этому выбираем П-образную конструкцию испытательного стенда.

6/ Аэродинамический расчет бокса

Расчет бокса ведется для определения скоростей газового потока в сечениях бокса.

Полученные результаты сравнивают со скоростями, необходимыми для обеспечения ламинарности потока. И на основании этих сравнений делается заключение о возможности использования этого бокса для данного типа двигателя. Разрезы бокса показаны на рисунке 2.

1-на входе, 2-перед двигателем, 3-возле двигателя, 4-за двигателем, 5-на выходе

-в шахте входа - F1=7.4 x 7.25=53.65мІ;

-перед двигателем - F2=7.7 x 7.15=55.06мІ;

-возле двигателя - F3=F2=55.06мІ;

-в шахте вихлопа - F4=3.14 x 2.295І/4=4.13мІ;

F5=5.8 x 5.8=33.64мІ.

Начальные данные для аэродинамичного расчета:

максимальный расход воздуха двигателя Gдв=9 кг/сек;

плотность воздуха п=1.1 кг/мі;

плотность выхлопных газов г=1.4 кг/мі.

6.1 Нахождение площади разреза бокса

Нахождение площади разреза в шахте входа:

; мІ

Нахождение площади разреза перед двигателем:

; мІ

Нахождение площади разреза возле двигателя:

; мІ

Нахождение площади разреза в шахте вихлопа:

Скорость потока в шахте вихлопа обозначается в наименьшем разрезе шахты:

мІ

мІ

Так как площадь S4 меньше, чем площадь S5, то скорость потока необходимо определять в площади S4.

6.2 Нахождение расхода воздуха и газа в площадях разреза бокса

Нахождение расхода воздуха в шахте входа:

где Gеж - часть воздуха, которая засасуется эжектором в шахту вихлопа;

Gдв. - расход воздуха двигателем

кг/сек.

кг/сек

Нахождение расхода воздуха перед двигателем:

кг/сек

Нахождение расхода воздуха возле двигателя:

кг/сек

Нахождение расхода воздуха в шахте вихлопа:

кг/сек

6.3 Нахождение скоростей потока воздуха и газов в площадях разреза бокса

Нахождение скоростей потока воздуха в шахте входа:

м/сек

Нахождение скоростей потока воздуха перед двигателем:

м/сек

Нахождение скоростей потока воздуха возле двигателя:

м/сек

Нахождение скоростей потока воздуха в шахте вихлопа:

м/сек.

Таким образом, во всех сечениях бокса скорость движения воздуха не превышает допустимую, что полностью удовлетворяет требованиям и позволяет проводить испытания двигателя в данном боксе.

7. Тепловой расчет двигателя

Начальные данные:

Ne=2800 л.с.=2058 кВт - мощность, кВт (л. с.);

Т*3=1250 К - температура газа перед турбиной, єС (єК);

p*к=12 - степень повышения давления;

V=0 - скорость полета, м/с;

H=0 - высота полета, м;

p0=1.033 кг/см2=0.1 МПа

Т0=288 К

о0 вх.=0.05

е=0.98

н=0.97

?3=0,98

Нв=10500 ккал/кг - теплотворность топлива, Дж/кг (ккал/кг);

Са=150 м/с - скорость воздуха на выходе, м/с

Входное устройство

Температура воздуха Т1 и его давление Р1 на входе в компрессор

кг/см2=0.089 МПа (2.1)

К (2.2)

Удельный вес воздуха

кг/м3 (2.3)

где R - газовая постоянная кг·м/кг·град.

Компрессор

Полное адиабатическое давление компрессора:

кгм/кг (2.4)

Для осевого компрессора при заданных зАД*=0,85 и зМ*=0,99 определяем работу:

кгм/кг (2.5)

Принимаем скорость на выходе из последней ступени компрессора С2=150 м/с и определяем температуру и давление воздуха на выходе из компрессора:

К (2.6)

Статическая температура на выходе из компрессора:

К (2.7)

Полное и статическое давление на выходе:

кг/см2=1,2396 МПа (2.8)

кг/см2=1.165 МПа (2.9)

где к =1,4 показатель адиабаты

кг/см4 (2.10)

Камера сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

L0=14.8 кг /кг топлива.

Вычисляется средняя удельная теплоёмкость «чистых» продуктов сгорания и воздуха для температурного интервала 288 К -1250К

ккал кг/град (2.11)

ккал кг/град (2.12)

Для температурного перепада Т*2= К Т*3=1250 К

ккал кг/град (2.13)

Необходимый коэффициент избытка воздуха

(2.14)

Газовая постоянная продуктов горения

кг м/кг град (2.15)

Полное давление

кг/см2=1.178 МПа (2.16)

где - коэффициент гидравлического расхода в камере сгорания

Среднее значение показателя адиабаты продуктов сгорания принимаем k'=1.32

Ориентировочно оцениваем температуру конца расширения в двигателе:

К (2.17)

Средние удельные теплоёмкости для «чистых» продуктов сгорания и воздуха в интервале ТВ=692.93 К Т*3=1250 К

ккал кг/град (2.18)

ккал кг/град (2.19)

Средняя удельная теплоемкость действительных продуктов сгорания:

(2.20)

Действительное значение показателя адиабаты продуктов сгорания:

 (2.21)

Это значение близко к принятому, поэтому дальнейший перерасчет не нужен.

Турбина.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6