Способ определения содержания частиц в газовой струе

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

s(sg G 0l N 27/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbff ÈÉ (21) 3365161/18-21 (22) 09.12-81 (46) 23.05.83 Бюл. М 19 (72) И.В.Сенянский, В.Г.Трутненко и Д.В Хейфец (53) 621.319.074(088.8) (56) 1. Stachame Т., Betz Н. Study

of Exhaust Visib1e Smoke from Aircraft Jet Engines. SAF Prepr. и . 710428, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

И 240325, кл. G 01 М 15/00, 1967 (прототип).

i (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В ГАЗОВОЙ СТРУЕ путем измерения содержания загрязнен ных частиц в струе и определения по результатам измерений содержания

„„SU„„1019300 А твердых частиц, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности способа при использовании его для изучения струи газотурбинного двигателя летательного аппарата за счет обеспечения возможности определения интегрального потока твердых частиц в струе, измерение содержания загрязненных частиц осуществляют путем нейтрализации заряда летательного аппарата с помощью сброса с него избыточных зарядов, измерения тока

I нейтрализации v, расхода воздуха через двигатель, а определение содержания твердых частиц в струе осуществляют по градуировочным зависимостям полного потока твердых частиц в струе от тока нейтрализации и расхода воздуха через двигатель.

1 10193

Изобретение относится к исследова. нию свойств вещества, а именно к устройствам для определения содержания твердых частиц в газах,,в частности в выхлопных газах газотурбинных дви5 гателей (ГТД) летательных аппаратов, и может быть использовано при разработке устройств для определения, уров ня дымления двигателя летательного аппарата на земле и в полете.

Известно устройство для измерения содержания твердых частиц в выхлопных газах ГТД фотоэлектрическим методом.

Фотоэлектрические устройства используют оптическую плотность выхлопных газов, которая пропорциональна концентрации дыма. Оптическая плотность определяется при пропускании выхлопных газов через специальную магистраль или непосредственно путем измерений на выходе двигателя 1.1 ) .

Недостатком фотоэлектрических устройств является низкая точность, их применение связано с большими затратами и необходимостью решения сложных 2s технических проблем, особенно для измерений в полете. °

Наиболее близким к предложенному является способ определения содержа« ния твердых частиц в газовой струе путем измерения содержания заряженных частиц и определения по результатам измерений содержания твердых частиц (2)

Однако этот способ обладает невысокой эффективностью при использованииЗ5

его для изучения струй ГТД, так как дает лишь локальные значения регистрации заряженных частиц. Кроме того, его использование связано с необходимостью разработки специальных датчиков и достаточно сложной экспериментальной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение эффективности способа определе-.. 45 ния содержания твердых частиц при использовании его для излучения струи газотурбинного двигателя летательного аппарата за счет обеспечения возможности определения интегрального потока твердых частиц в струе.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения содержания твердых частиц в газовой струе путем измерения содержания заряженных частиц в струе и определения по результатам измерений содержания твердых частиц, измерение содержания заряженных частиц осуществляют путем

00 2 нейтрализации заряда летательного аппарата с помощью сброса с него избы. точных зарядов, измерения тока нейтрализации и расхода воздуха через двигатель, а определение содержания твердых частиц осуществляют по градуировочным зависимостям полного flo тока твердых частиц в струе от тока нейтрализации и расхода воздуха через двигатель.

На фиг..1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг.2 - зависимость числа дымности SN от средней плотности электрического заряда fz в струе.

Устройство для реализации способа содержит установленные снаружи корпуса 1 датчики 2 электрического заряда и коронирующие электроды 3. Внутри корпуса размещена измерительная схема 4, источник 5 напряжения, измеритель 6 тока электродов и датчик 7 расхода газа через сопло двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 2 заряда формирует управляющий сигнал источнику 5, который регулирует ток короны на электродах 3.

Ток измеряется измерителем 6 тока.

Датчиком 7 измеряется расход газа через сопло двигателя. Данные иэмери. теля 6 и датчика 7 поступают в измерительную схему 4, которая выполнена

8 виде вычислителя.

Принцип работы устройства основан на следующих положениях.

Было обнаружено наличие электрических зарядов на вылетающих из газотурбинных двигателей частицах сажи, причем концентрация частиц в выхлоп- ной струе показалась связанной со средней плотностью электрического заряда струиЯ„ на всех режимах полета.

Средняя йлотность электрического заряда струи Я, определена через ток выноса двигателя J и расход газа через сопло двигателя G .Р p/0,772G 1м .; мкА; xr м ). (1)

Ток I определяется выносимым иэ двигателя частицами сажи электрическим зарядом,1 за определенный промежуток времени. Заряд Q 1 обычно положителен. За тот же промежуток времени на корпусе накапливается заряд противоположной полярности Q, измеряемый датчиком 2. При RocToHHHQM 3 и отключенном источнике 5 напряжения рост заряда Q< не пропорционален времени, так как при превышении заря1019300 . 4 дом Q некоторого порогового значения работанные для подключения иэмеритеQ на величину bQ начинается раз- ля 6. Полеты проводились в ясном небе, ряд с электродов. Ток с электродов 1 „, чтобы исключить внешнюю. электризацию. измеренный измерителем 6 тока, прибли- Расход газа через сопло двигателя G

О у .. 1г женно равен -j . В этом случае в из- определялся как сумма расхода возду5 мерение будет внесена систематичес- ха через двигатель и расхода топлива. кая ошибка, определенная зарядом мень- Расход воздуха через двигатель опрежим s .делялся по снятой на стенде дроссель- . .Указанная . ошибка устраняется в ной характеристике и измеренному автивном режиме работы, когда вклю- 1О значению приведенных оборотов. Расход чен источник 5 напряжения. Заряд Q топлива измерялся топливным расходо2 любои величины, измеренный датчиком мерам.

2,. вызйвает изменение напряжения ис- В наземных условиях с применением точника 5 на такое, при котором ток фильтрационного устройства была поо электродов I точно равен току-Х >5 лучена универсальная градуировочная или ток l> полностью нейтрализует зависимость SN=F(P ) где SN - ввеер ток 3Р. Условием точного измерения денная по методике ICA0 безразмерная т0 тока является поддержание нулево- величина, называемая "Числом дымносго заряда на корпусе ЛА. .ти" и нормированная для каждого типа

Измеренные с помощью измерителя 6 ГТД.

О .и датчика 7 величины1 и G вводятся Как показали испытания, по сравв схему 4, осуществляющую операции нению с фотоэлектрическим и фильтрапо формуле (1) и интерпретацию зна- . - ционным устройствами для измерения ченйй Рср в искомые значения SN по уровня дымности летательного аппарата графику (фиг.2). предлагаемое устройство позволяеТ соВ наземных условиях для упрощения кратить время измерения в 6-9 раз о

t замера тока J электрод 3 заземляется. что приводит в свою очередь к экоПредложенный способ был опробован номии топлива.и ресурса двигателя, а

B ходе летных и наземных. исследова- следовательно, и значительному уменьний. В качестве коронирующих элект- вению затрат на измерение. Таким об30 родов использовались штатные электро- разом, эффективность способа в целом статические разрядники самолета, до- существенно повышается.

«е ю гУ

ВНИИПИ Заказ 3690/36 Тираж 873 Подписное

Филиал Illlll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4