Способ контроля реактивной тяги турбореактивного двигателя

Способ относится к области авиационного двигателестроения, в частности к турбореактивным двигателям (ТРД). Способ контроля реактивной тяги ТРД включает измерение на стенде тяги двигателя R₀, давления Р₀, температуры Т₀ и относительной влажности В воздуха, определение по температуре Т₀ и относительной влажности воздуха В парциального давления паров воды Р_в и приведение измеренной тяги R₀ к стандартному атмосферному давлению по формуле R_пр=R₀·760/P₀, а к приведенной тяге R_пр добавляют поправку ΔR=0,378 Р_в/Р₀·R_пр. Такой способ позволяет обеспечить стабильность тяговых характеристик для всех экземпляров двигателей данного типа независимо от атмосферных условий при проведении стендовых испытаний.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к турбореактивным двигателям (ТРД).

Известны способы контроля тяги ТРД в высотных условиях путем измерения на стенде тяги R₀, давления Р₀ и температуры Т₀ воздуха на входе в двигатель (см., например, Э.Л. Солохин. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей, М., Машиностроение, 1975, стр. 272).

В известном способе возникает существенный разброс тяговых характеристик различных экземпляров двигателей одного типа в высотных условиях в зависимости от атмосферных условий, при которых проводилось испытание на стенде, что недопустимо. Указанные обстоятельства объясняются влиянием водяных паров, содержащихся в воздухе, на тягу двигателя, что приводит к выпуску с заводских стендов двигателей с более высокой полетной тягой летом и меньшей тягой зимой (при условии одинаковой стендовой отладки тяги). Количественная оценка показывает, что разбросы тяги могут достигать 2-3% при работе двигателя в условиях влажного климата и высокой температуры среды.

Влияние влажности воздуха на тягу двигателя реализуется через замещение части воздуха парами воды, что вызывает снижение плотности влажного воздуха по сравнению с сухим и приводит благодаря этому к уменьшению реактивной тяги ТРД, которая пропорциональна массовому расходу воздуха через двигатель.

Указанный недостаток может быть устранен осушкой подаваемого к двигателю воздуха (см., например, Э.Л.Солохин. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей, М., Машиностроение, 1975, стр.127, 147), однако в связи с существенным усложнением испытательного оборудования осушители устанавливаются только на уникальных стендах, а обычные заводские стенды ими не оборудуются.

Известен способ контроля реактивной тяги ТРД с форсажной камерой по патенту RU 2220305, МПК F02C 9/28, 27.12.2003, согласно которому измеряют на стенде тягу R₀, давление Р₀, температуру Т₀ и относительную влажность В воздуха, по температуре Т₀ и относительной влажности воздуха В определяют парциальное давление паров воды Р_в и полученную величину парциального давления паров воды Р_в используют для уточнения коэффициента избытка воздуха в форсажной камере.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является поддержание стабильных характеристик ТРД в высотных условиях независимо от атмосферных условий, при которых осуществлены испытания двигателя на заводском стенде.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе контроля реактивной тяги турбореактивного двигателя в полете путем измерения на стенде тяги двигателя R₀, давления Р₀, температуры Т₀ и относительной влажности В воздуха, определения по Т₀ и относительной влажности воздуха В парциального давления паров воды Р_в приводят измеренную тягу R₀ к стандартному атмосферному давлению по формуле а для определения величины тяги турбореактивного двигателя в высотных условиях к величине приведенной тяги R_пр добавляют поправку, пропорциональную парциальному давлению паров воды в воздухе, причем поправку определяют по формуле

При реализации предлагаемого изобретения все экземпляры ТРД данного типа независимо от атмосферных условий, при которых проводились стендовые испытания, обеспечат одинаковые тяговые характеристики в высотных условиях, где в связи с низкой температурой воздушной среды (а следовательно, крайне низким содержанием паров воды в воздухе) влияние влажности воздуха ничтожно мало.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого способа применительно к гипотетическому ТРД.

На этапе стендового испытания:

1. измеряют давление воздуха Р₀=740 мм рт.ст.;

2. измеряют температуру воздуха Т₀=313К (40°С);

3. измеряют реактивную тягу двигателя R₀=5000 кГ;

4. измеряют относительную влажность воздуха В=80%, что при Т₀=313 К соответствует парциальному давлению паров воды Р_в=38,4 мм рт.ст.

- определяют приведенную тягу

- определяют поправку к приведенной тяге

Следовательно, в условиях «сухого» воздуха при стандартном давлении 760 мм рт.ст. данный экземпляр двигателя обеспечит тягу R=R_пр+ΔR=5235,7 кГ, т.е. на ˜2% выше, чем в условиях испытания. Эта величина должна быть принята базовой для расчета тяги данного экземпляра двигателя в высотных условиях. При влажности В=100% величина поправки может достигать 2,5% от величины измеренной тяги.

Использование предложенного способа контроля реактивной тяги ТРД позволит обеспечить стабильность тяговых характеристик для всех экземпляров двигателя данного типа независимо от атмосферных условий проведения стендовых испытаний. При этом не требуется специального оборудования для осушки поступающего в двигатель воздуха.

Способ контроля реактивной тяги турбореактивного двигателя в полете путем измерения на стенде тяги двигателя R₀, давления Р₀ и температуры Т₀ и относительной влажности В воздуха, определения по температуре Т₀ и относительной влажности воздуха В парциального давления паров воды Р_в, отличающийся тем, что приводят измеренную тягу R₀ к стандартному атмосферному давлению по формуле а для определения величины тяги турбореактивного двигателя в высотных условиях, к величине приведенной тяги R_пр добавляют поправку, пропорциональную парциальному давлению паров воды в воздухе, причем поправку определяют по формуле