Способ имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению
Владельцы патента RU 2273008:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационной промышленности при проведении наземных испытаний объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению в естественных условиях эксплуатации. Способ заключается в имитации условий эксплуатации путем обдува объекта испытаний соответствующим образом организованным и настроенным водо-воздушным потоком, при этом возможно изменение ориентации потока в радиальном и угловом направлениях, а также его режима. Технический результат заключается в повышении уровня имитации условий эксплуатации, повышающих точность испытаний, путем создания приближенных к реальным условиям обледенения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, главным образом, в авиационной промышленности при проведении наземных испытаний объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению в естественных условиях эксплуатации.
Известен способ имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению (Тенишев Р.Х. и другие. «Противообледенительные системы летательных аппаратов. Основы проектирования и методы расчета», «Машиностроение», М., 1967, стр.275).
Техническим недостатком известного способа является недостаточная степень приближения создаваемых ими наземных условий испытаний к естественным условиям эксплуатации.
Известен способ имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению, включающий имитацию этих условий путем обдува объекта испытаний организованным и настроенным водовоздушным потоком, образуемым системой установленных в аэродинамической трубе распиливающих узлов, например рабочих форсунок, из подаваемых к ним водяной и воздушной рабочих сред (Антонов А.Н. и другие «Основы расчета, конструирования и испытаний противообледенительных систем авиационных газотурбинных двигателей». Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И.Баранова, Москва, 2001, стр.100-102).
Техническим недостатком данного способа является недостаточная организованность водовоздушного потока, возможность непопадания части потока на объект испытаний, замерзание в форсунках водяной рабочей среды, требующее их очистки, а также непредусмотренное добавочное обледенение объекта испытаний при отключении или настройке форсунок, что снижает точность и увеличивает срок проведения испытаний.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение точности результатов испытаний путем создания реальных условий обледенения в наземных условиях и сокращение сроков испытаний.
Технический результат достигается в заявленном способе имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению, включающем имитацию этих условий путем обдува объекта испытаний организованным и настроенным водовоздушным потоком, образуемым системой установленных в аэродинамической трубе распыливающих узлов, например, рабочих форсунок, из подаваемых к ним водяной и воздушной рабочих сред, при этом организацию водовоздушного потока осуществляют путем изменения его ориентации в радиальном и угловом направлениях, а настройку требуемого режима потока осуществляют с прерыванием подачи к форсункам рабочих сред с последующим удалением из форсунок остающейся в них водяной рабочей среды путем организации вне аэродинамической трубы дополнительного водовоздушного потока, размещения перед объектом испытаний подвижного экрана и обдува последнего в процессе настройки дополнительным потоком, при этом водовоздушный поток дополнительно турбулизируют.
На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства для осуществления предложенного способа имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению.
На фиг.2 - фрагмент устройства при отключенной подаче водяной рабочей среды.
Заявляемый способ реализуется в устройстве для имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению, содержащем систему распыливающих устройств, например, рабочих форсунок, установленных в аэродинамической трубе в направляющих и сообщенных с магистралью подачи водной рабочей среды. Направляющие снабжены приводными механизмами, обеспечивающими ориентацию рабочих форсунок в радиальном и угловом направлениях. Для ориентации рабочих форсунок направляющие снабжены съемными источниками видимых лучей, устанавливаемыми на месте рабочих форсунок. В магистрали подачи водяной рабочей среды установлен переключающийся кран, который через дополнительный трубопровод сообщен с емкостью с пониженным давлением воздуха и с вакуумным насосом. На внешней стороне аэродинамической трубы, в одном поперечном сечении с рабочими форсунками, установлены вспомогательные форсунки, аналогичные рабочим. Перед объектом испытаний помещен подвижной экран, а внутри аэродинамической трубы установлен генератор воздушных вихрей.
Устройство для осуществления предложенного способа имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению, на фиг.1, включает систему распыливающих узлов, например рабочих форсунок 2, расположенных в аэродинамической трубе 3 в направляющих 4 и сообщенных с магистралью 5 подачи водяной рабочей среды. Направляющие 4 снабжены приводными механизмами 6, обеспечивающими ориентацию форсунок 2 в необходимых радиальном и осевом направлениях. Для ориентации форсунок 2 направляющие 4 снабжены съемными источниками 7 видимых лучей, устанавливаемыми на место форсунок 2. В магистрали 5 подачи водяной среды установлен переключающий кран 8, через дополнительный трубопровод 9 сообщенный с емкостью 10 с пониженным давлением воздуха и с вакуумным насосом 11. На внешней стороне аэродинамической трубы 3 в одном поперечном сечении с рабочими форсунками 2 установлены вспомогательные форсунки 12, аналогичные рабочим, а перед объектом 1 испытаний помещен подвижный экран 13. Внутри аэродинамической трубы установлен генератор 14 воздушных вихрей. Магистраль 5 подачи водяной среды подключена к насосу 15, в свою очередь, подключенному к баку 16 с водой. Устройство также снабжено системой 17 подачи воздушной рабочей среды в аэродинамическую трубу 3 к рабочим форсункам 2, генератору 14 воздушных вихрей и дополнительным форсункам 12 для образования водовоздушного потока 18 и дополнительного водовоздушного потока 19. Между объектом 1 испытаний и рабочими форсунками 2 могут быть установлены индикаторы 20 льдообразования.
Способ имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению, реализуется следующим образом.
Имитацию естественных условий осуществляют путем обдува объекта 1 испытаний соответствующим образом организованным и настроенным водовоздушным потоком 18, образуемым системой установленных в аэродинамической трубе 3 рабочих форсунок 2 из подаваемых к ним водяной и воздушной рабочих сред. Подача водяной рабочей среды из бака 16 к форсункам 2 осуществляется через магистраль 5 насосом 15, подачу воздушной рабочей среды обеспечивает система 17. Водяная рабочая среда выбрасывается из форсунок 2 в виде капель с заданными размерами и в заданном количестве. Воздушная рабочая среда, проходя по аэродинамической трубе 3, подхватывает капли воды, перемешивает их, имитируя естественные условия эксплуатации, например условия полета летательного аппарата в облаке, и в водовоздушном потоке 18 направляет их к объекту 1 испытаний, на котором они оседают и замерзают.
Организацию водовоздушного потока 18 осуществляют путем изменения его ориентации в радиальном и угловом направлениях за счет соответствующей ориентации форсунок 2, обеспечиваемой подвижными направляющими 4, снабженными приводными механизмами 6. Проверка правильности ориентации форсунок 2 осуществляется с использованием устанавливаемых на месте форсунок 2 съемных источников 7 видимых лучей, направляемых на объект 1 испытаний.
Настройку требуемого режима потока 18 осуществляют с прерыванием подачи к форсункам 2 рабочих сред и последующим удалением из форсунок 2 остающейся в них водяной среды, путем организации вне аэродинамической трубы 3 дополнительного водовоздушного потока 19, размещения перед объектом 1 испытаний подвижного экрана 13 и обдува последнего в процессе настройки дополнительным потоком 19. Прерывание подачи к форсункам 2 рабочих сред и последующее удаление из форсунок 2 остающейся в них водяной рабочей среды обусловлено необходимостью исключения замерзания водяной рабочей среды в форсунках 2 в случае уменьшения ее расхода или отключения подачи в процессе настройки режима потока 18.
Организация вне аэродинамической трубы 3 дополнительного водовоздушного потока 19, размещение перед объектом 1 испытаний подвижного экрана 13 и обдув последнего в процессе настройки дополнительным водовоздушным потоком 19 обусловлены необходимостью исключения непредусмотренного добавочного обледенения объекта 1 испытаний в процессе настройки режима потока 18.
Прерывание подачи водяной рабочей среды к форсункам 2 и последующее удаление оставшейся части последней из форсунок 2 осуществляется посредством отключения магистрали 5 от насоса 15 и сообщения магистрали 5 с емкостью 10 и создающим постоянное разрежение в емкости 10 вакуумным насосом 11, с помощью переключающего крана 8.
Организация дополнительного водовоздушного потока 19 осуществляется с использованием аналогичных рабочим вспомогательных форсунок 12, устанавливаемых на внешней стороне аэродинамической трубы 3 в одном поперечном сечении с рабочими форсунками 2. Вспомогательные форсунки 12 служат для настройки дополнительного водовоздушного потока 19 на заданный размер и количество капель водяной среды, которому в процессе испытаний будет соответствовать и водовоздушный поток 18. Дополнительный поток 19 организуется и ориентируется аналогично потоку 18, при этом лучи от устанавливаемых на место вспомогательных форсунок 12 съемных источников 7 видимых лучей направляются на экран 13.
Дополнительная турбулизация водовоздушного потока 18 генератором 14 воздушных вихрей обеспечивает равномерность распределения в поперечном сечении и вдоль по потоку 18 капель водяной рабочей среды, направляемых к объекту 1 испытаний. При этом контроль равномерности распределения капель по потоку может быть обеспечен индикаторами 20 путем оценки равномерности образования на них льда.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность испытаний путем предварительной организации настройки и контроля водовоздушного потока, обеспечивающих его равномерность, и за счет исключения попадания капель водяной рабочей среды на объект испытаний в процессе настройки. Кроме того, изобретение позволяет сократить сроки испытаний за счет исключения процесса очистки ото льда рабочих форсунок и объекта испытаний после настройки.
1. Способ имитации естественных условий эксплуатации объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению в естественных условиях эксплуатации, включающий имитацию этих условий путем обдува объекта испытаний организованным и настроенным водо-воздушным потоком, образуемым системой установленных в аэродинамической трубе распыливающих устройств, например рабочих форсунок, из подаваемых к ним водяной и воздушной рабочих сред, отличающийся тем, что организацию водо-воздушного потока осуществляют путем изменения его ориентации в радиальном и угловом направлениях, причем настройку требуемого режима потока осуществляют с прерыванием подачи к форсункам рабочих сред с последующим удалением из форсунок остающейся в них водяной рабочей среды путем организации вне аэродинамической трубы дополнительного водо-воздушного потока, размещения перед объектом испытаний подвижного экрана и обдува последнего в процессе настройки дополнительным потоком.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водо-воздушный поток дополнительно турбулизируют.
