Способ испытаний газотурбинного двигателя

Изобретение относится к авиации, в частности к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя. При реализации заявленного способа испытаний газотурбинного двигателя повышается точность подсчета температуры газа выключения охлаждения турбины за счет учета поправки на угол установки направляющего аппарата компрессора высокого давления, что обеспечит синхронное выключение охлаждения.

 

Изобретение относится к авиации, в частности, к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя.

Известен способ испытаний газотурбинного двигателя, заключающийся в измерении частоты вращения ротора высокого давления и температуры газа за турбиной и определении по ним настроечных значений регулятора и ограничителя режимов двигателя (Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей. Москва, «Машиностроение», 1979 г., стр.113). Данный способ испытаний газотурбинного двигателя выбран в качестве наиболее близкого аналога к настоящему изобретению.

Недостатком известного способа является то, что при реализации указанных законов регулирования (ограничения) не учитывается положение угла установки направляющих аппаратов компрессора высокого давления, который зависит от температуры воздуха на входе в двигатель и позволяет более точно определить температуру газа выключения охлаждения турбины. Кроме того, в полете на двухмоторном самолете не обеспечивается синхронное выключение охлаждения турбины на обоих двигателях. При не синхронном выключении охлаждения турбины двигателя на одном из двигателей, где охлаждение турбины выключилось, происходит падение температуры газа перед турбиной, что в свою очередь ведет к уменьшению тяги на этом двигателе и появлению разнотяговости, что приводит к развороту самолета.

Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности подсчета температуры газа выключения охлаждения турбины путем учета поправки на угол установки направляющего аппарата компрессора высокого давления.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе испытаний газотурбинного двигателя, заключающемся в измерении частоты вращения ротора высокого давления и температуры газа за турбиной и определении по ним настроечных значений регулятора и ограничителя режимов двигателя, согласно изобретению, предварительно прогревают двигатель с принудительно включенным охлаждением турбины, затем переводят двигатель на режим малого газа, выключают охлаждение турбины и выводят двигатель на режим по частоте вращения ротора высокого давления на 1,0…1,5% ниже момента включения охлаждения по сигналу предельного значения частоты вращения ротора высокого давления, далее, при выключенном охлаждении измеряют температуру газа за турбиной, угол установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления, затем определяют настроечное значение температуры газа для выключения охлаждения турбины по зависимости:

Т4 выкл. охл4 изм+ΔТ4+К(α2 исх2 изм), где

Т4 выкл. охл - настроечное значение температуры газа для выключения охлаждения турбины;

Т4 изм - измеренное значение температуры газа за турбиной на режиме по частоте вращения ротора высокого давления на 1,0…1,5% ниже момента включения охлаждения по сигналу предельного значения частоты вращения ротора высокого давления при включенном охлаждении;

ΔТ4 - экспериментально-расчетная величина поправки температуры, пропорциональная разница между предельным значением частоты вращения ротора высокого давления при выключенном охлаждении и частотой вращения, на которой производилось измерение температуры газа за турбиной;

α2 изм - измеренное значение угла установки положения регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления;

α2 исх - исходное значение угла установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления при частоте вращения ротора высокого давления, на которой производилось измерение температуры газа за турбиной, для условия стандартной температуры атмосферного воздуха, равной +15°C;

К - экспериментально-расчетный коэффициент, учитывающий влияние изменения угла установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления на температуру газа в зависимости от температуры атмосферного воздуха при неизменной величине частоты вращения ротора высокого давления, на которой производится измерение температуры газа за турбиной, определяемый по зависимости:

K = Δ t 4 Δ α 2 ,

где

Δt4 - разница между измеренными температурами газа за турбиной при исходном и вновь установленном на повторном запуске произвольном, отличном от исходного углами установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления;

Δα2 - разница между исходным и вновь установленным на повторном запуске произвольным, отличным от исходного углами установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления.

За счет того, что при выполнении настройки Т4 выкл. охл используется конкретная измеренная величина температуры газа за турбиной каждого двигателя с учетом поправки на величину установки угла направляющего аппарата компрессора высокого давления на каждом двигателе достигается вышеуказанный результат.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Следует отметить, что двигатель выводят на режим по частоте вращения ротора высокого давления на 1,0…1,5% ниже момента включения охлаждения по сигналу предельного значения частоты вращения ротора высокого давления для более точной работы агрегата включения охлаждения турбины, дабы избежать попеременного включения и выключения агрегата при одном и том же значении оборотов ротора высокого давления. Интервал выбран из следующих соображений - ниже одного процента не имеет смысла работать с включенным охлаждением, так как это приводит к ухудшению показателя удельного расхода топлива CR, выше 1,5 опасно не подавать охлаждающий воздух в сопловые аппараты и рабочие лопатки турбины.

Далее рассмотрим пример реализации заявленного способа испытаний газотурбинного двигателя

Настройка регулятора (ограничителя) выключения охлаждения турбины выполняется на приемосдаточных испытаниях перед поставкой двигателя заказчику. Для этого на испытаниях двигатель запускают и прогревают с принудительно включенным охлаждением турбины. Далее уходят с режима прогрева на режим малого газа, принудительно выключают охлаждение турбины, выводят двигатель на режим 1…1,5% ниже момента включения охлаждения турбины по оборотам ротора высокого давления и выполняют измерение температуры газа за турбиной Т4 изм (термопарами) и угла установки направляющих аппаратов компрессора высокого давления (α2 изм) (датчиками положения угла направляющих аппаратов).

ΔТ4 - экспериментально-расчетная величина определяется путем измерения термопарами Т4 на предельном значении частоты вращения ротора высокого давления при выключенном охлаждении. Измеряется температурой газа за турбиной Т4 изм при частоте вращения ротора высокого давления на 1…1,5% ниже предельной частоты вращения ротора высокого давления и вычисляется по зависимости ΔТ444 изм.

Для определения коэффициента К выполняем запуск (эксперимент) с исходным значением угла α2 исх и проводим измерение T4 исх (термопарами), далее выполняем переустановку угла α2 исх в любое отличное от него положение, запускаем двигатель и на тех же самых оборотах ротора высокого давления определяем температуру газа за турбиной низкого давления T4 per, тем самым определяем влияние поворота направляющего аппарата ротора высокого давления на температуру газа при постоянных оборотах ротора высокого давления.

Имея все измеренные и полученные заранее данные подставляем их в формулу: Т4 выкл.охл=T4 изм+ΔТ4+К (α2 исх2 изм) и определяем Т4 выкл. охл.

Далее полученное значение вводим в систему управления двигателем, которая обеспечивает работу агрегата переключения охлаждения турбины и настраиваем его таким образом, что при достижении полученной в результате вычислений Т4 выкл.охл для каждого двигателя система управления двигателем обеспечит синхронное выключение охлаждения.

Способ испытаний газотурбинного двигателя, заключающийся в измерении частоты вращения ротора высокого давления и температуры газа за турбиной и определении по ним настроечных значений регулятора и ограничителя режимов двигателя, отличающийся тем, что предварительно прогревают двигатель с принудительно включенным охлаждением турбины, затем переводят двигатель на режим малого газа, выключают охлаждение турбины и выводят двигатель на режим по частоте вращения ротора высокого давления на 1,0…1,5% ниже момента включения охлаждения по сигналу предельного значения частоты вращения ротора высокого давления, далее при выключенном охлаждении измеряют температуру газа за турбиной, угол установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления, затем определяют настроечное значение температуры газа для выключения охлаждения турбины по зависимости:
Т4 выкл. охл4 изм+ΔТ4+К(α2 исх2 изм),
где
Т4 выкл.охл - настроечное значение температуры газа для выключения охлаждения турбины;
Т4 изм - измеренное значение температуры газа за турбиной на режиме по частоте вращения ротора высокого давления на 1,0…1,5% ниже момента включения охлаждения по сигналу предельного значения частоты вращения ротора высокого давления при включенном охлаждении;
ΔТ4 - экспериментально-расчетная величина поправки температуры, пропорциональная разница между предельным значением частоты вращения ротора высокого давления при выключенном охлаждении и частотой вращения, на которой производилось измерение температуры газа за турбиной;
α2 изм - измеренное значение угла установки положения регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления;
α2 исх - исходное значение угла установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления при частоте вращения ротора высокого давления, на которой производилось измерение температуры газа за турбиной, для условия стандартной температуры атмосферного воздуха, равной +15°C;
К - экспериментально-расчетный коэффициент, учитывающий влияние изменения угла установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления на температуру газа в зависимости от температуры атмосферного воздуха при неизменной величине частоты вращения ротора высокого давления, на которой производится измерение температуры газа за турбиной, определяемый по зависимости:
K = Δ t 4 Δ α 2 ,
где
Δt4 - разница между измеренными температурами газа за турбиной при исходном и вновь установленном на повторном запуске произвольном, отличном от исходного углами установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления;
Δα2 - разница между исходным и вновь установленным на повторном запуске произвольным, отличным от исходного углами установки регулируемых направляющих аппаратов компрессора высокого давления;



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к испытаниям камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с целью оценки высокочастотной устойчивости процесса горения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования газораспределительного механизма карбюраторного двигателя внутреннего сгорания заключается в измерении углового перемещения коленчатого вала двигателя от момента открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до момента положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня опорного цилиндра.

Универсальная безмоторная установка может быть использована для определения параметров рабочего процесса ДВС и испытания кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также оценки механических потерь.

Изобретение относится к контролю технического состояния сложных энергетических объектов, например авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), и может быть использовано для диагностики ГТД в процессе их эксплуатации в реальном времени, при техническом обслуживании и/или после ремонта.

Группа изобретений относится к компрессоростроению и установкам для испытаний компрессора, в частности, предназначена для использования при испытании осевых, центробежных и диагональных компрессоров, а также их комбинаций, при использовании регулируемого привода двигателя.

Цех подготовки авиационных двигателей к транспортировке содержит участок (10) монтажа измерительных и испытательных средств на двигатель, средства (14) для перемещения двигателя в испытательное помещение (16) и возврата двигателя в цех, участок (18) демонтажа измерительных и испытательных средств, участок (20) эндоскопического контроля, участок (22) доводки и участок (24) транспортировки.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам диагностики технического состояния летательных аппаратов. Система сбора данных, контроля и диагностики технического состояния агрегатов привода винтов вертолета включает пьезоэлектрические датчики вибрации, которые установлены на корпусе, по меньшей мере, одного из агрегатов привода винтов вертолета и расположены так, что получают данные с полнотой, достаточной для диагностики технического состояния деталей, узлов, по меньшей мере, одного агрегата привода винтов работающего вертолета, и бортовой электронный блок.

Изобретение относится к устройствам для отбора проб отработавших газов двигателя, позволяющего производить отбор проб на движущемся транспортном средстве, и может быть использовано при контроле технического состояния транспортных средств и для оценки опасности воздействия транспортного средства на окружающую среду.

Изобретение может быть использовано при испытаниях малогабаритных многоцелевых двигателей (Д), работающих при знакопеременных нагрузках. Стенд содержит амортизирующую знакопеременную передачу (АЗП), соединяющую выходной вал испытываемого Д с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы (ПФ) АЗП.

Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины на заданном рабочем режиме. Изобретение основано на том, что увеличение длины лопатки при флаттере вследствие высоких амплитуд колебаний приводит не только к уменьшению радиального зазора, но и к касанию лопаток о внутреннюю поверхность корпуса турбомашины. Нанесение истираемого покрытия на внутренний корпус турбомашины и контроль характерных особенностей его износа позволит диагностировать наличие или отсутствие флаттера лопаток на данном режиме, а также определить диаметральную форму колебаний, по которой реализовался флаттер. Технический результат заключается в повышении надежности и снижении трудоемкости процесса диагностики флаттера рабочих лопаток турбомашин.1з.п.ф-лы, 2ил.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя. Технический результат - повышение точности оценки массы свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя. Согласно изобретению в процессе цикла двигателя оценку (128) общей массы Mtot газа, содержащегося в камере сгорания, осуществляют в конце впуска свежего воздуха, оценку (120, 124) массы выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания, - в конце выпуска выхлопных газов и оценку (128) массы Ма свежего воздуха осуществляют исходя из разности между оцененными общей массой Mtot и массой Mb выхлопных газов. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано для определения общего технического состояния их смазочной системы. Перед определением общего технического состояния смазочной системы двигателя внутреннего сгорания, очищают масляный фильтр. Двигатель прогревают, устанавливают номинальную частоту вращения. Фиксируют значение давления масла перед фильтром и по истечении времени межконтрольной наработки вновь фиксируют значение давления масла перед фильтром. По полученным данным находят скорость повышения давления, сравнивают вычисленное значение с допускаемой скоростью повышения давления. По результатам сравнения определяют общее техническое состояние смазочной системы двигателя. Технический результат заключается в уменьшении затрат времени на техническое обслуживание двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к технике, связанной с испытанием сопл, и может быть использовано при проведении модельных испытаний. Устройство содержит подводящий трубопровод, соединенный с ресивером, выполненным с возможностью разъемного соединения с испытываемым соплом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством съемных фланцевых накладок и с возможностью опирания измерительными средствами на корпус ресивера, в котором подводящий трубопровод снабжен упругой вставкой. Кроме того, ресивер снабжен отверстиями, одно из которых выполнено в его торце, а другое на его боковой поверхности, причем горловины отверстий имеют одинаковые сечения и снабжены съемными фланцевыми накладками, выполненными с возможностью крепления в них испытываемого сопла в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом в качестве измерительных средств используют однокомпонентные датчики силы, закрепленные на корпусе ресивера, измерительные штанги которых размещены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а их концы уперты в корпус ресивера с возможностью его удержания. Технический результат заключается в повышении точности измерения и эффективности испытаний сопла, а также снижении трудоемкости изготовления и эксплуатации устройства. 4 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании деталей из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), работающих в условиях воздействия высокотемпературной окислительной среды на поверхности деталей ракетной техники. Установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, включающая камеру из огнеупорного материала для размещения образца испытуемого материала и сопло для подачи газового потока в камеру, выполненное в передней стенке установки, снабжена набором съемных передних стенок различной толщины, в которых сопло расположено под разными углами к продольной оси камеры установки, при этом камера установки размещена в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом, причем, теплозащитный кожух и камера выполнены разъемными. Изобретение обеспечивает имитацию воздействия высокотемпературного газового потока на детали ракетной техники в условиях, приближенных к реальным, и определение окислительной стойкости УУКМ при воздействии высокотемпературного газового потока под разными углами и на различном расстоянии. 6 ил.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике. Достигаемый технический результат - повышение точности измерений и уменьшение времени, затрачиваемого на процесс диагностики технического состояния механизмов. Устройство содержит вибропреобразователь (1), фильтр (2), дискретизатор (3), трехвходовые умножители (4), анализатор (5) спектра, преобразователь (6) перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор (7), 2n-канальный генератор (8) функций Уолша (где 2n - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2n-1-разрядный циклический регистр (9) сдвига, первый управляемый инвертор (10), второй управляемый инвертор (11), двухвходовый коммутатор (12) и элемент (13) односторонней проводимости. 1 табл., 8 ил.

Способ может применяться при эксплуатации ДВС с устройствами для записи индикаторных диаграмм. Для диагностирования поршневого уплотнения записывают индикаторную диаграмму в цилиндре на назначенном режиме работы двигателя. Запись выполняют при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр. На диаграмме измеряют давление в заданной точке на линии расширения. Измеренное значение используют для диагностирования. Технический результат заключается в существенном повышении точности диагноза. Повышение достигается за счет оптимального выбора места расположения точки замера. Оптимальным является выбор точки на ограниченном участке линии расширения. Границы участка - от 5 до 15 градусов поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки. На данном участке давление в цилиндре в наибольшей степени реагирует на изменение технического состояния поршневого уплотнения. Технический результат заключается в повышении точности диагностирования дефекта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров систем двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Анализатор содержит детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, вольтметр постоянного тока, амперметр с датчиком тока, второй, третий датчики тока, усилитель-формирователь, первый и второй счетчики, схему выборки-хранения, запоминающие конденсаторы, индикатор состояния свечей зажигания и ключ управления. Дополнительно в устройство введены генератор синусоидального напряжения, двухполупериодный выпрямитель, усилительный каскад, конденсатор и второй вольтметр, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен со входом двухполупериодного выпрямителя, между выходными клеммами которого включен усилительный каскад, параллельно выходу которого подключены конденсатор и второй вольтметр. Технический результат заключается в расширение числа диагностируемых параметров двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к авиации и может быть использовано при испытаниях самолетов с турбореактивными двигателями с топливо-масляными теплообменниками (ТМТ) для определения достаточности охлаждения масла в расчетных температурных условиях. Способ заключается в том, что выполняют полет на выбранном режиме, в процессе полета измеряют температуру топлива и температуру масла на входе в ТМТ, после полета определяют среднюю температуру топлива и максимальную достигнутую на выполненном режиме температуру масла, определяют температуру топлива при РТУ и начальную температуру масла на входе в ТМТ, после чего методом последовательных приближений вычисляют максимальную температуру масла на входе в ТМТ и сравнивают ее с предельно допустимой температурой, если максимальная температура масла на входе в ТМТ не превышает предельно допустимой температуры, делают вывод о достаточности охлаждения масла. Изобретение позволяет снизить эксплуатационные расходы при определении достаточности охлаждения масла в ТРД.

Изобретение относится к области пневматических испытаний и может быть использовано в установке, предназначенной для пневматических испытаний на детали (2) турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока. Сущность: герметизирующая головка (22) содержит герметизирующий элемент (26), пересекаемый внутри проходом для течения газового потока. Причем герметизирующий элемент (26) имеет герметизирующую поверхность (36), предназначенную для вхождения в контакт с испытуемой деталью на уровне отверстия (40), предназначенного для подачи в нее газового потока. Кроме того, герметизирующая головка (22) содержит средства (38) центрирования герметизирующего элемента (26) относительно отверстия (40) испытуемой детали. При этом средства (38) центрирования жестко соединены с герметизирующим элементом (26) и выступают вперед из герметизирующей поверхности (36), имеющей внешнюю часть (44), окружающую эти средства центрирования. Технический результат: повышение скорости и достоверности результатов испытаний детали турбомашины летательного аппарата. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к авиации, в частности к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя. При реализации заявленного способа испытаний газотурбинного двигателя повышается точность подсчета температуры газа выключения охлаждения турбины за счет учета поправки на угол установки направляющего аппарата компрессора высокого давления, что обеспечит синхронное выключение охлаждения.

Наверх