Способ доводки опытного газотурбинного двигателя



Способ доводки опытного газотурбинного двигателя
Способ доводки опытного газотурбинного двигателя
Способ доводки опытного газотурбинного двигателя
Способ доводки опытного газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2544686:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ОАО "УМПО") (RU)

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным. Доводку ГТД производят поэтапно. На каждом этапе подвергают испытаниям на соответствие заданным параметрам от одного до пяти ГТД. Обследуют и при необходимости заменяют доработанными любой из поврежденных в испытаниях или не соответствующих требуемым параметрам модуль - от компрессора низкого давления до всережимного поворотного реактивного сопла, включающего регулируемое реактивное сопло и разъемно прикрепленное к форсажной камере сгорания поворотное устройство, ось вращения которого выполнена повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°. В программу доводочных испытаний с последующей доводочной доработкой включают испытания двигателя на газодинамическую устойчивость работы компрессора. Опытный двигатель испытан на стенде. Стенд снабжен входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором. Интерцептор включает отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. При необходимости осуществляют повтор испытаний на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам реальной работы ГТД в полетных условиях. Технический результат состоит в упрощении технологии и сокращении трудозатрат и энергоемкости процесса испытания ГТД на стадии доводки ГТД при повышении достоверности определения границ допустимого диапазона варьирования тяги. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям.

Известен двухконтурный, двухвальный газотурбинный двигатель (ГТД), включающий турбокомпрессорные комплексы, один из которых содержит установленные на одном валу компрессор и турбину низкого давления, а другой содержит аналогично объединенные на другом валу, соосном с первым, компрессор и турбину высокого давления, промежуточный разделительный корпус между упомянутыми компрессорами, наружный и внутренние контуры, основную и форсажную камеры сгорания, камеру смешения газовоздушных потоков рабочего тела и регулируемое сопло (Н.Н. Сиротин и др. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва, изд. «Наука», 2011 г., стр.19-46, рис.1.24).

Известен газотурбинный двигатель, который выполнен двухконтурным, содержит корпус, опертые на него компрессоры и турбины, охлаждаемую камеру сгорания, топливно-насосную группу, реактивные сопла, а также систему управления с командными и исполнительными органами (Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под редакцией Д.В. Хронина. М.: Машиностроение, 1989, с.12-88).

Известен способ испытания авиационных газотурбинных двигателей, включающий отработку заданных режимов, контроль параметров и оценку по ним ресурса и надежности работы двигателя. С целью сокращения времени испытаний при доводке двигателей 10-20% испытания проводят с температурой газа перед турбиной, превышающей максимальную рабочую температуру на 45-65°C (SU 1151075 A1, опубл. 10.08.2004).

Известен способ испытаний газотурбинного реактивного двигателя, заключающийся в создании на входе в двигатель неравномерности потока воздуха путем установления сеток во входном канале для определения границы устойчивой работы компрессора. Для введения компрессора двигателя в помпаж требуется набор сеток, которые устанавливаются во входной канал поочередно последовательно ступенчато, увеличивая неравномерность, что приводит к увеличению количества запусков, затрат энергии и времени для установки сеток во входной канал и проведения испытаний (Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных газотурбинных двигателей. Москва: Машиностроение, 1979, 288 с., стр.13-15).

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, который дополнительно оборудован регулируемым нагревателем, вторым рекуперативным теплообменником, теплообменником-охладителем и регулируемым интерцептором, выполненным в виде корпуса с центральным каналом для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой через управляемые клапаны. Регулируемый интерцептор установлен на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора (RU 2199727 C1, 27.12.2004).

Недостатками указанных известных технических решений являются повышенная трудо- и энергоемкость испытаний, выполняемых известными способами, и, как следствие, недостаточно высокая надежность оценки важнейших параметров двигателя в широком диапазоне режимов и условий эксплуатации. Наиболее существенным из указанных недостатков является необходимость многократного останова двигателя в процессе испытаний и многократной замены интерцепторов с различной аэродинамической прозрачностью, создающих ту или иную степень аэродинамических помех и снижения или увеличения потока воздуха, поступающего в испытуемый двигатель. Известная технология испытаний приводит к необходимости многократных запусков двигателя в процессе испытания и связана с пережогом топлива и непроизводительными затратами времени и труда испытателей.

Задача заключается в разработке способа доводки опытного газотурбинного двигателя, совокупность технических решений которого обеспечивает возможность оптимального регулирования допустимой тяги в полном диапазоне газодинамической устойчивости работы компрессора без вхождения двигателя в помпаж, а также в упрощении технологии и сокращении трудозатрат и энергоемкости процесса испытания на этапе доводки опытных ГТД при повышении достоверности определения границ допустимого диапазона варьирования тяги.

Поставленная задача решается тем, что в способе доводки опытного газотурбинного двигателя, согласно изобретению, доводке подвергают опытный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, при этом доводку двигателя производят поэтапно, для чего разрабатывают программу и алгоритмы доводочных испытаний опытного ГТД; на каждом этапе подвергают испытаниям на соответствие заданным параметрам статистически репрезентативное количество, преимущественно, от одного до пяти экземпляров и проводят обследование состояния каждого испытанного из упомянутого количества экземпляров опытного двигателя; для анализа и оценки состояния при необходимости производят разборку с последующей возможной доработкой и/или заменой деталей любого из модулей и/или узлов опытного двигателя, обследуют и при необходимости заменяют доработанными любой из поврежденных в испытаниях или несоответствующих требуемым параметрам модуль, в том числе компрессор низкого давления (КНД) с входным направляющим аппаратом (ВНА), содержащим силовые радиальные стойки, состоящие из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов и равномерно разнесенные в плоскости входного сечения с угловой частотой размещения стоек в диапазоне (3,0÷4,0) ед./рад, а также ротор с валом, содержащим, предпочтительно, не более четырех рабочих колес с системой лопаток; газогенератор, включающий сборочные узлы - промежуточный корпус, компрессор высокого давления, основную камеру сгорания и турбину высокого давления; последовательно расположенные за газогенератором, соосно установленные турбину низкого давления; смеситель; фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и всережимное поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, предпочтительно, разъемно прикрепленное неподвижным элементом к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, аналогично прикрепленное к подвижному элементу поворотного устройства с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги; а также установленный над основной камерой сгорания во внешнем контуре модуль воздухо-воздушный теплообменник, при необходимости обследуя любой не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей последнего, кроме того, обследуют и производят необходимую доводку коробки приводов двигательных агрегатов (КДА) и объединяющих указанные модули электрическую, пневматическую, гидравлические - топливную и масляную системы, включая при необходимости замену датчиков, командных блоков, исполнительных механизмов и кабелей систем диагностики и автоматического управления двигателем; при этом подвергают доводке опытный ГТД, ось вращения указанного поворотного устройства реактивного сопла которого выполнена повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по н.п.) для правого двигателя и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по н.п.) для левого двигателя; причем в программу доводочных испытаний с последующей доводочной доработкой включают испытания двигателя на газодинамическую устойчивость (ГДУ) работы компрессора; для этого испытуемый опытный двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством, которое снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке воздуха, подаваемого в двигатель, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж; повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях; экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и, по меньшей мере, в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя; после устранения выявленных на первом этапе доводочных испытаний дефектов и выполнения необходимой доработки опытного двигателя приступают к следующему этапу доводки, выполняя испытания, анализируя результаты и устраняя дефекты по алгоритму, аналогичному алгоритму первого этапа, и повторяют этапы в итерационной последовательности количество раз, необходимое и достаточное для доведения параметров опытного ГТД до уровня соответствия требованиям, предъявляемым на приемо-сдаточных испытаниях.

Испытания на ГДУ опытного ГТД могут производить на стенде, имеющем входное аэродинамическое устройство, снабженное выдвижным, преимущественно, дистанционно управляемым интерцептором, регулируемо пересекающим воздушный поток, подводят к двигателю и создают на входе неравномерность воздушного потока, затрудняющую подачу воздуха, и доводят двигатель до помпажа, фиксируют границу устойчивой работы двигателя, засекая при появлении признаков помпажа отметку критического положения интерцептора, при этом не доводят двигатель до останова; градуируют шкалу положений интерцептора, соответствующих росту неравномерностей в аэродинамическом потоке и снижению поступления потока в двигатель в долях от критического помпажного значения, затем по результатам определения границы устойчивой работы компрессора испытуемого двигателя определяют для одного, а при необходимости последовательно для выбранного объема репрезентативных режимов пограничную и промежуточные неравномерности, которые задают путем последовательного установления выдвижного интерцептора в положения, соответствующие определенной неравномерности потока, и при положениях, последовательно приближенных к критическому, выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы по газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Доводке могут подвергать опытный двигатель, ВНА КНД которого содержит, предпочтительно, двадцать три радиальные стойки, соединяющие наружное и внутреннее кольца ВНА с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса двигателя на переднюю опору, причем, по меньшей мере, часть стоек совмещена с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора КНД.

Доводке могут подвергать опытный ГТД, площадь фронтальной проекции входного проема Fвх. пр ВНА КНД которого, геометрически определяющая поперечное сечение входного устья воздухозаборного канала, ограниченного на большем радиусе внутренним контуром наружного кольца ВНА, а на меньшем радиусе внутренним контуром внутреннего кольца ВНА, выполнена превышающей суммарную площадь аэродинамического затенения Fзт, создаваемого фронтальной проекцией кока и радиальных стоек, в (2,54÷2,72) раза и составляет (0,67÷0,77) от полной площади круга Fплн, ограниченного радиусом внутреннего контура наружного кольца ВНА в плоскости входного проема.

После определения критической точки перехода двигателя в помпаж и составления шкалы положений интерцептора в аэродинамическом потоке в последующем могут применять указанную экспериментально полученную шкалу с фиксированной точкой критического положения интерцептора для проверки газодинамической устойчивости работы ГТД, в том числе при выполнении встречной приемистости по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения и выполнение приемистости для определения запаса газодинамической устойчивости работы компрессора двигателя, при этом интерцептор также не доводят до критического помпажного положения на допуск безопасности, составляющий 2-5% от критического.

При выполнении повторных статистических испытаний на ГДУ или при ускоренном цикле испытаний проверку газодинамической устойчивости работы двигателя могут производить на режиме или режимах с заданием уровня неравномерности и общего снижения поступления воздушного потока в двигатель, максимально приближенных к критическому помпажному уровню с сокращением или исключением промежуточных режимов.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке способа доводки газотурбинного двигателя, выполненного с улучшенными эксплуатационными характеристиками и более надежным определением границ возможного варьирования тяги в пределах допустимого диапазона газодинамической устойчивости работы компрессора. Это достигается за счет применения в двигателе разработанной в изобретении совокупности основных модулей с параметрами и техническими решениями регулирования подачи воздуха без введения двигателя в помпаж, которые проверены предложенной в изобретении системой испытаний на газодинамическую устойчивость компрессора с упрощенной технологией и сокращением трудо- и энергоемкости испытаний. Предложенная система построена на применении выдвижного интерцептора с регулированием подачи воздуха без останова процесса испытания, а также разработанной градуированной шкалы выдвижения интерцептора в воздушный поток, поступающий в двигатель. Выдвижной интерцептор обеспечивает создание процентно выверенного снижения поступления воздуха и создаваемой неравномерности потока до граничного значения, при котором сохраняется газодинамическая устойчивость. Технология испытания на этапе доводки опытного ГТД по настоящему изобретению обеспечивает возможность надежного определения экспериментально подтверждаемого запаса газодинамической устойчивости. Применение изобретения открывает возможность обеспечить по предложенной системе работу двигателя в допустимом диапазоне ГДУ на новом, более высоком уровне надежности и эксплуатации с лучшим качеством.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен газотурбинный двигатель, продольный разрез;

на фиг.2 - входное устройство аэродинамической установки для испытаний двигателя, снабженной интерцептором, вид сбоку;

на фиг.3 - разрез по A-A на фиг.2, где Hи - высота интерцептора, Dкан - диаметр канала входного устройства;

на фиг.4 - входной направляющий аппарат компрессора низкого давления, вид сверху.

В способе доводки газотурбинного двигателя доводке подвергают опытный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным. Доводку двигателя производят поэтапно, для чего разрабатывают программу и алгоритмы доводочных испытаний опытного ГТД. На каждом этапе подвергают испытаниям ГТД на соответствие заданным параметрам статистически репрезентативное количество, преимущественно, от одного до пяти экземпляров двигателей и проводят обследование состояния каждого испытанного из упомянутого количества экземпляров опытного двигателя. Для анализа и оценки состояния ГТД при необходимости производят разборку с последующей возможной доработкой и/или заменой деталей любого из модулей и/или узлов опытного двигателя. Обследуют и при необходимости заменяют доработанными любой из поврежденных в испытаниях или несоответствующих требуемым параметрам модуль.

ГТД содержит не менее восьми модулей - от компрессора 1 низкого давления до всережимного поворотного реактивного сопла. КНД включает входной направляющий аппарат 2, а также ротор с валом 3, содержащим, предпочтительно, не более четырех рабочих колес 4 с системой лопаток 5. ВНА 2 содержит силовые радиальные стойки 6, состоящие из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов. Радиальные стойки 6 равномерно разнесены в плоскости входного сечения с угловой частотой размещения стоек в диапазоне (3,0÷4,0) ед./рад.

Газогенератор включает сборочные узлы, а именно, промежуточный корпус 7, компрессор 8 высокого давления, основную камеру 9 сгорания и турбину 10 высокого давления. За газогенератором последовательно расположены и соосно установлены турбина 11 низкого давления, смеситель 12, фронтовое устройство 13, форсажная камера 14 сгорания и всережимное поворотное реактивное сопло. Указанное сопло включает поворотное устройство 15, предпочтительно, разъемно прикрепленное неподвижным элементом к форсажной камере 14 сгорания, и регулируемое реактивное сопло 16, аналогично прикрепленное к подвижному элементу поворотного устройства 15 с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги.

Над основной камерой 9 сгорания во внешнем контуре ГТД установлен модуль воздухо-воздушный теплообменник 17, при необходимости обследуя любой не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей последнего. Кроме того, обследуют и производят необходимую доводку коробки приводов двигательных агрегатов (на чертежах не показано) и объединяющих указанные модули электрическую, пневматическую, гидравлические - топливную и масляную системы, включая при необходимости замену датчиков, командных блоков, исполнительных механизмов и кабелей систем диагностики и автоматического управления двигателем.

Подвергают доводке опытный ГТД, ось вращения поворотного устройства 15 реактивного сопла которого выполнена повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по направлению полета) для правого двигателя и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по направлению полета) для левого двигателя.

В программу доводочных испытаний с последующей доводочной доработкой включают испытания двигателя на газодинамическую устойчивость (ГДУ) работы компрессора. Для этого испытуемый опытный двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством 18. Устройство 18 снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором 19 с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке воздуха, подаваемого в двигатель, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. Повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях. Экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и, по меньшей мере, в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ». При достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя. После устранения выявленных на первом этапе доводочных испытаний дефектов и выполнения необходимой доработки опытного двигателя приступают к следующему этапу доводки. На следующем этапе выполняют испытания, анализируют результаты и устраняют дефекты по алгоритму, аналогичному алгоритму первого этапа. Этапы повторяют в итерационной последовательности количество раз, необходимое и достаточное для доведения параметров опытного ГТД до уровня соответствия требованиям, предъявляемым на приемо-сдаточных испытаниях.

При испытаниях на ГДУ опытный ГТД размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством 18 и создают на входе неравномерность воздушного потока, затрудняющую подачу воздуха и доводят двигатель до помпажа. Фиксируют границу устойчивой работы двигателя, засекая при появлении признаков помпажа отметку критического положения интерцептора 19. При этом не доводят двигатель до останова. Градуируют шкалу положений интерцептора 19, соответствующих росту неравномерностей в аэродинамическом потоке и снижению поступления потока в двигатель в долях от критического помпажного значения. Затем по результатам определения границы устойчивой работы компрессора испытуемого двигателя определяют для одного, а при необходимости последовательно для выбранного объема репрезентативных режимов пограничную и промежуточные неравномерности. Указанные неравномерности задают путем последовательного установления выдвижного интерцептора 19 в положения, соответствующие определенной неравномерности потока. При положениях, последовательно приближенных к критическому, выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения в положение «малый газ». При достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы по газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Доводке подвергают опытный двигатель, ВНА 2 КНД 1 которого содержит, предпочтительно, двадцать три радиальные стойки 6, соединяющие наружное и внутреннее кольца 20 и 21 соответственно ВНА 2 с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса 22 двигателя на переднюю опору. По меньшей мере, часть стоек 6 совмещена с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора КНД.

Доводке подвергают опытный ГТД, площадь фронтальной проекции входного проема Fвх. пр ВНА 2 КНД 1 которого, геометрически определяющая поперечное сечение входного устья воздухозаборного канала 23, ограниченного на большем радиусе внутренним контуром наружного кольца 20 ВНА 2, а на меньшем радиусе внутренним контуром внутреннего кольца 21 ВНА, выполнена превышающей суммарную площадь аэродинамического затенения Fзт, создаваемого фронтальной проекцией кока 24 и радиальных стоек 6, в (2,54÷2,72) раза и составляет (0,67÷0,77) от полной площади круга Fплн, ограниченного радиусом внутреннего контура наружного кольца 20 ВНА в плоскости входного проема.

После определения критической точки перехода двигателя в помпаж и составления шкалы положений интерцептора 19 в аэродинамическом потоке в последующем применяют указанную экспериментально полученную шкалу с фиксированной точкой критического положения интерцептора для проверки газодинамической устойчивости работы газотурбинных двигателей, в том числе при выполнении встречной приемистости по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения и выполнение приемистости для определения запаса газодинамической устойчивости работы компрессора двигателя. При этом интерцептор 19 также не доводят до критического помпажного положения на допуск безопасности, составляющий 2-5% от критического.

При выполнении повторных статистических испытаний на ГДУ или при ускоренном цикле испытаний проверку газодинамической устойчивости работы двигателя производят на режиме или режимах с заданием уровня неравномерности и общего снижения поступления воздушного потока в двигатель, максимально приближенных к критическому помпажному уровню с сокращением или исключением промежуточных режимов.

Пример реализации испытания газотурбинного двигателя на этапе доводки опытного ГТД.

На стадии доводки испытанию подвергают опытный двухконтурный ГТД с минимальной проектной газодинамической устойчивостью на частоте вращения ротора 0,8 Макс, где Макс - максимальные допустимые обороты ротора данного двигателя.

Устанавливают двигатель на испытательном стенде и сообщают с входным аэродинамическим устройством 18 через фланец 25. Устройство 18 снабжено регулируемо-управляемым выдвижным интерцептором 19, установленным с возможностью пересечения подаваемого в двигатель воздушного потока. Интерцептор 19 выполнен с возможностью создания неравномерности и регулирования количества поступающего в двигатель воздуха в интервале от 0 до 100% путем нулевого, промежуточного или полного перекрытия площади рабочего сечения входного аэродинамического устройства 18. Для этого интерцептор 19 снабжен электроприводом, содержащим приводной шток 26 с гидроцилиндром 27, и шкалой выдвижения интерцептора 19, отградуированной с шагом в 1% от площади входного сечения воздушного потока, подаваемого в двигатель.

Выводят испытуемый ГТД на режимы вращения ротора от «малого газа» (МГ) до Макс с шагом изменения оборотов от режима к режиму 0,05 Макс и с последовательной итерацией к границе потери газодинамической устойчивости. Для этого на каждом из режимов последовательно выдвигают интерцептор 19 в сечение воздушного потока с шагом (1-5)% от площади указанного сечения, доводя до признаков появления помпажа. В результате данного этапа испытания определяют граничное значение частоты вращения ротора с минимальным запасом газодинамической устойчивости, составляющее 0,8 Макс при выдвижении интерцептора 19 на 73%.

Затем путем обратного перемещения интерцептора 19 в интервале до 7% от максимального положения, при котором произошел срыв в помпаж с потерей газодинамической устойчивости, устанавливают, что при смещении интерцептора 18 на 5% признаки помпажа отсутствуют, двигатель работает устойчиво.

Проводят анализ результатов испытаний, принимая во внимание, что результирующие испытания выполнены без срыва в помпаж при максимальном введении интерцептора 18 на оборотах ротора, создающих минимальный запас устойчивости, устанавливают границу газодинамической устойчивости работы данного типа ГТД в полном диапазоне рабочих оборотов ротора двигателя.

1. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что доводке подвергают опытный двигатель, выполненный двухконтурным, двухвальным, при этом доводку двигателя производят поэтапно, для чего разрабатывают программу и алгоритмы доводочных испытаний опытного ГТД; на каждом этапе подвергают испытаниям на соответствие заданным параметрам статистически репрезентативное количество от одного до пяти экземпляров и проводят обследование состояния каждого испытанного из упомянутого количества экземпляров опытного двигателя; для анализа и оценки состояния производят разборку с последующей возможной доработкой и/или заменой деталей любого из модулей и/или узлов опытного двигателя, обследуют и заменяют доработанными любой из поврежденных в испытаниях или несоответствующих требуемым параметрам модуль, в том числе компрессор низкого давления (КНД) с входным направляющим аппаратом (ВНА), содержащим силовые радиальные стойки, состоящие из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов и равномерно разнесенные в плоскости входного сечения с угловой частотой размещения стоек в диапазоне (3,0÷4,0) ед./рад, а также ротор с валом, содержащим не более четырех рабочих колес с системой лопаток; газогенератор, включающий сборочные узлы - промежуточный корпус, компрессор высокого давления, основную камеру сгорания и турбину высокого давления; последовательно расположенные за газогенератором, соосно установленные турбину низкого давления; смеситель; фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и всережимное поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, разъемно прикрепленное неподвижным элементом к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, аналогично прикрепленное к подвижному элементу поворотного устройства с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги; а также установленный над основной камерой сгорания во внешнем контуре модуль воздухо-воздушный теплообменник, обследуя любой не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей последнего, кроме того, обследуют и производят необходимую доводку коробки приводов двигательных агрегатов (КДА) и объединяющих указанные модули электрическую, пневматическую, гидравлические - топливную и масляную системы, включая замену датчиков, командных блоков, исполнительных механизмов и кабелей систем диагностики и автоматического управления двигателем; при этом подвергают доводке опытный ГТД, ось вращения указанного поворотного устройства реактивного сопла которого выполнена повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30° по часовой стрелке для правого двигателя и на угол не менее 30° против часовой стрелки для левого двигателя; причем в программу доводочных испытаний с последующей доводочной доработкой включают испытания двигателя на газодинамическую устойчивость (ГДУ) работы компрессора; для этого испытуемый опытный двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством, которое снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток дистанционно управляемым выдвижным интерцептором с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке воздуха, подаваемого в двигатель, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж; повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях; экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя; после устранения выявленных на первом этапе доводочных испытаний дефектов и выполнения необходимой доработки опытного двигателя приступают к следующему этапу доводки, выполняя испытания, анализируя результаты и устраняя дефекты по алгоритму, аналогичному алгоритму первого этапа, и повторяют этапы в итерационной последовательности количество раз, необходимое и достаточное для доведения параметров опытного ГТД до уровня соответствия требованиям, предъявляемым на приемо-сдаточных испытаниях.

2. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что испытания на ГДУ опытного ГТД производят на стенде, имеющем входное аэродинамическое устройство, снабженное выдвижным дистанционно управляемым интерцептором, регулируемо пересекающим воздушный поток, подводят к двигателю и создают на входе неравномерность воздушного потока, затрудняющую подачу воздуха, и доводят двигатель до помпажа, фиксируют границу устойчивой работы двигателя, засекая при появлении признаков помпажа отметку критического положения интерцептора, при этом не доводят двигатель до останова; градуируют шкалу положений интерцептора, соответствующих росту неравномерностей в аэродинамическом потоке и снижению поступления потока в двигатель в долях от критического помпажного значения, затем по результатам определения границы устойчивой работы компрессора испытуемого двигателя определяют для одного или последовательно для выбранного объема репрезентативных режимов пограничную и промежуточные неравномерности, которые задают путем последовательного установления выдвижного интерцептора в положения, соответствующие определенной неравномерности потока, и при положениях, последовательно приближенных к критическому, выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы по газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

3. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что доводке подвергают опытный двигатель, ВНА КНД которого содержит двадцать три радиальные стойки, соединяющие наружное и внутреннее кольца ВНА с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса двигателя на переднюю опору, причем, по меньшей мере, часть стоек совмещена с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора КНД.

4. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя по п.3, отличающийся тем, что доводке подвергают опытный ГТД, площадь фронтальной проекции входного проема Fвх. пр ВНА КНД которого, геометрически определяющая поперечное сечение входного устья воздухозаборного канала, ограниченного на большем радиусе внутренним контуром наружного кольца ВНА, а на меньшем радиусе внутренним контуром внутреннего кольца ВНА, выполнена превышающей суммарную площадь аэродинамического затенения Fзт, создаваемого фронтальной проекцией кока и радиальных стоек, в (2,54÷2,72) раза и составляет (0,67÷0,77) от полной площади круга Fплн, ограниченного радиусом внутреннего контура наружного кольца ВНА в плоскости входного проема.

5. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что после определения критической точки перехода двигателя в помпаж и составления шкалы положений интерцептора в аэродинамическом потоке в последующем применяют указанную экспериментально полученную шкалу с фиксированной точкой критического положения интерцептора для проверки газодинамической устойчивости работы ГТД, в том числе при выполнении встречной приемистости по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения и выполнение приемистости для определения запаса газодинамической устойчивости работы компрессора двигателя, при этом интерцептор также не доводят до критического помпажного положения на допуск безопасности, составляющий 2-5% от критического.

6. Способ доводки опытного газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что при выполнении повторных статистических испытаний на ГДУ или при ускоренном цикле испытаний проверку газодинамической устойчивости работы двигателя производят на режиме или режимах с заданием уровня неравномерности и общего снижения поступления воздушного потока в двигатель, максимально приближенных к критическому помпажному уровню с сокращением или исключением промежуточных режимов.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в диагностике эффективности охладителя рециркуляции выхлопного газа (EGR) в дизельном двигателе. Способ диагностики эффективности охладителя системы (EGR) в дизельном двигателе заключается в том, что определяют значение температуры газа и давления в выпускном и впускном трубопроводах, осуществляют построение посредством управляющего блока двигателя модели для определения снижения температуры y=ΔТ в охладителе EGR, причем модель имеет параметр вектора θ и входной вектор x.

Изобретение может быть использовано для усовершенствованной диагностики двигателя внутреннего сгорания (ДВС). При реализации способа получают сигналы от датчика угла поворота коленчатого вала (ДУПКВ) ДВС, датчика логической метки (ДЛМ) и датчика вибрации (ДВ).

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства ТРД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства газотурбинного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе эксплуатации турбореактивного двигателя (ТРД) типа АЛ-31Ф перед каждым запуском двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, осуществляют проверку готовности двигателя к работе, производят запуск, прогрев и вывод двигателя на рабочие режимы, предусмотренные регламентом, останов двигателя, периодически производят профилактические осмотры и обслуживание модулей, узлов и коммуникационных систем, на завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают испытаниям на стенде, снабженном входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором, включающим отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж, и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе капитального ремонта турбореактивного двигателя (ТРД), вариантно осуществляемого способами, изложенными в группе изобретений, связанных единым творческим замыслом, последовательно выполняют операции, в совокупности вариантно позволяющие уменьшить трудозатраты, энергоемкость и длительность капитального ремонта, а также повысить эксплуатационные качества и надежность определения влияния климатических условий, оказываемого на изменение эксплуатационных характеристик ТРД.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе эксплуатации турбореактивного двигателя (ТРД) перед каждым запуском двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, осуществляют проверку готовности двигателя к работе, производят запуск, прогрев и вывод двигателя на рабочие режимы, предусмотренные регламентом, останов двигателя, периодически производят профилактические осмотры и обслуживание модулей, узлов и коммуникационных систем, на завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают испытаниям на стенде, снабженном входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно дистанционно управляемым выдвижным интерцептором, включающим отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж, и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным. Двигатель содержит коробку приводов двигательных агрегатов. Двигатель проверен на газодинамическую устойчивость работы компрессора. Конкретный или идентичные для статистической репрезентативности результатов три-пять экземпляров из партии серийно произведенных двигателей испытаны на стенде. Стенд снабжен входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно дистанционно управляемым выдвижным интерцептором. Интерцептор включает отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. При необходимости осуществляют повтор испытаний на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам реальной работы ГТД в полетных условиях. Технический результат состоит в повышении основных эксплуатационных характеристик двигателя, объемности и надежности обеспечения газодинамической устойчивости работы ГТД, основанной на высокой статической достоверности данных о допустимых границах частотных режимов вращения роторов компрессора, с одновременным упрощением технологии и сокращением трудо- и энергоемкости процесса испытания двигателя. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства ГТД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора низкого давления до всережимного поворотного реактивного сопла. Помодульно собирают двигатель, который выполняют двухконтурным, двухвальным. После сборки производят испытания двигателя на газодинамическую устойчивость работы компрессора. Конкретные или идентичные для статистической репрезентативности результатов три-пять экземпляров из партии серийно произведенных двигателей испытаны на стенде. Стенд снабжен входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором. Интерцептор включает отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. При необходимости осуществляют повтор испытаний на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам реальной работы ГТД в полетных условиях. Технический результат состоит в упрощении технологии и сокращении трудозатрат и энергоемкости процесса испытания ГТД на этапе серийного промышленного производства при повышении достоверности определения границ допустимого диапазона варьирования тяги. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение может быть использовано для диагностики топливной аппаратуры высокого давления дизельных автотракторных двигателей в условиях эксплуатации. Способ определения технического состояния топливной аппаратуры дизельного двигателя, заключается в том, что на работающем двигателе получают зависимости изменения давления топлива в топливопроводе высокого давления и сравнивают эти зависимости с эталонными. Для получения зависимости изменения давления на работающем при минимально устойчивой частоте вращения двигателе резко увеличивают до максимума подачу топлива и в процессе свободного разгона получают искомые зависимости. Технический результат заключается в повышении точности технического состояния топливной аппаратуры.

Изобретение может быть использовано для диагностики двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ заключается в записи шумов в цилиндре ДВС. Запись осуществляется при прокручивании вала ДВС в течение 1-2 секунд от постороннего источника с выключенной топливоподачей. Датчик рабочих шумов (микрофон) размещается в цилиндре ДВС и измеряет девять известных составляющих. Способ основан на сравнении формы импульса спектра рабочих шумов диагностируемого ДВС и формы эталона импульса спектра рабочих шумов. Приведена последовательность операций диагностирования для двухтактного и четырехтактного ДВС. Технический результат заключается в повышении достоверности диагностических данных. 2 н.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин, в частности к способам определения экологической безопасности технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин. Способ определения экологической безопасности технического обслуживания машин включает фиксацию используемого материала на экран и его оценку. Фиксацию материала, попадающего при выполнении смазочно-заправочных операций, осуществляют на экран, размещенный под обслуживаемой машиной, при проведении каждой смазочно-заправочной операции. Экран взвешивают до и после проведения каждой операции, после чего производят оценку наличия материала на экране. Способ позволяет определить по массе материала на экране экологическую безопасность выполнения каждой смазочно-заправочной операции при техническом обслуживании машины. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в топливных системах двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Транспортное средство содержит топливную систему (31), имеющую топливный бак (32) и бачок (30), диагностический модуль, имеющий контрольное отверстие (56), датчик (54) давления, клапан-распределитель (58), насос (52) и контроллер. Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения первой конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится в первом положении, соединяющем по текучей среде бачок (30) и атмосферу с незадействованными насосом (52) и отверстием (56). Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения второй конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится в первом положении, а отверстие (56) соединяет по текучей среде бачок (30) и атмосферу с задействованным насосом (52). Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения третьей конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится во втором положении, а отверстие (56) соединяет по текучей среде бачок (30) и атмосферу с задействованным насосом (52), при этом отверстие (56) обеспечивает независимый проток из бачка (30) в атмосферу по сравнению с клапаном-распределителем, когда модуль находится во втором и третьем положениях. Контроллер выполнен с возможностью измерения контрольного давления на отверстии (56) для выдачи динамически установившегося порогового значения, изолирования топливной системы в состояние низкого давления, измерения нескольких давлений в системе и выдачи кода в ответ на сравнение указанных нескольких давлений с динамически установившемся пороговым значением. Раскрыты варианты выполнения транспортных средств. Технический результат заключается в улучшении точности диагностирования. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторных агрегатов, и может быть использовано при оценке состояния подшипниковых узлов, например колесно-моторных блоков (КМБ) подвижного состава железнодорожного транспорта. Согласно способу диагностики технического состояния роторных агрегатов задают величины вероятностей ложной тревоги и пропуска дефекта, устанавливают нижнее и верхнее критические значения, ограничивающие зону неопределенности, измеряют параметры вибрации узлов роторных агрегатов и значение сопутствующего фактора, например частоты вращения вала. Затем определяют значения диагностических признаков, сравнивают их с критическими значениями. В случае попадания диагностического признака в зону неопределенности проводят дополнительное испытание при другом значении сопутствующего фактора, например на повышенной частоте вращения. По результатам сравнения измеренных значений диагностических признаков с соответствующими критическими значениями определяют техническое состояние роторных агрегатов. В результате повышается достоверность диагностирования технического состояния роторных агрегатов. 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для измерения амплитудных диаграмм обратного рассеяния авиационного турбореактивного двигателя. Стенд для измерения амплитудных диаграмм обратного рассеяния авиационных турбореактивных двигателей содержит поворотную платформу, приемное, передающее и регистрирующее устройства радиолокационной станции, измеритель углового положения платформы, переднюю и по крайней мере одну заднюю стойки с размещенным на них объектом исследования. Стойки размещены на платформе. Передняя стойка выполнена в виде пилона оживальной формы высотой не менее 1,5 м со средством крепления, выполненным в виде опорного желоба под исследуемый турбореактивный двигатель со штатными средствами зацепления. Задняя стойка размещена соосно с передней стойкой в упор к исследуемому двигателю и может быть выполнена в виде домкрата с возможностью регулирования угла наклона двигателя по отношению к платформе. Платформа, стойки и средство крепления полностью закрыты радиопоглощающим материалом с коэффициентом отражения электромагнитного излучения на металлической поверхности не более -20 дБ в исследуемом диапазоне частот радиолокационной станции. Технический результат - измерение амплитудных характеристик авиационного турбореактивного двигателя с точностью 1 дБ при различных углах места объекта, расширение спектра исследования цели и приближение к реальным условиям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ контроля технического состояния и обслуживания газотурбинного двигателя с форсажной камерой сгорания. Способ включает измерение давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя, которое проводят периодически, сравнение полученного значения давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя с максимально допустимым, которое предварительно задают для данного типа двигателей, и при превышении последнего проведения очистки коллектора и форсунок форсажной камеры, при этом среду из его внутренней полости принудительно откачивают с помощью откачивающего устройства, например вакуумного насоса, а давление, создаваемое откачивающим устройством, периодически изменяют. Среду пропускают через контрольный фильтр, который периодически проверяют на наличие в нем частиц коксовых отложений, и по их наличию на фильтре судят о степени очистки коллектора. Полость коллектора заполняют промывочной жидкостью и после выдержки удаляют ее из внутренней полости коллектора в направлении, обратном подаче топлива, при этом в качестве промывочной жидкости можно использовать промывочную жидкость TSR-5050 или ZOK-27. Производят очистку на работающем двигателе, для чего выводят двигатель на режим малого газа, затем повышением частоты вращения роторов выводят на максимальный бесфорсажный режим, выдерживают на нем и снижают частоту вращения ротора до режима малого газа. О максимально допустимом значении давления в коллекторе форсажной камеры можно судить по давлению в коллекторе при минимально допустимом расходе топлива через засоренный топливный коллектор, при котором обеспечивается нормальная работа форсажной камеры без погасания и потери тяги. Технический результат изобретения - повышение качества очистки коллектора и форсунок без разборки двигателя. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в процессе определения технического состояния топливного фильтра (Ф) тонкой очистки дизеля. Способ заключается в измерении давления топлива в двух точках топливной системы дизеля, первое из давлений PТН измеряется на входе в Ф тонкой очистки топлива, второе давление PТД - на выходе из Ф. Производят серию не менее чем трех замеров на различных частотах вращения коленчатого вала дизеля. Обрабатывают результаты измерений, по результатам которых оценивают состояние Ф, планируют проведение регламентных работ. Технический результат заключается в упрощении диагностирования состояния Ф за счет применения минимального количества датчиков и снижение трудоемкости обслуживания за счет определения степени загрязнения Ф в процессе эксплуатации и планирования регламентных работ. 1 ил.
Наверх