Устройство для измерения тяги газотурбинного двигателя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««««917О11 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 290580 (21) 2934335/25-06 (У1) М Кд 3

G 0l L 5/13

G 01 М 15/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53 } УДК б 21. 438. . 001. 42 (088. 8) Опубликовано 300382; Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 300382

Л.П. Алексеев, В.И. Ямпольский и С.В Блбхйн.

« > :I ! «

Государственный научно-исследовател ский. ан«етитут эксплуатации и ремонта авиационной темтнакц граждан с кой а виации (72) Авторы изобретения («1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯГИ

ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к энергетике, в частности к средствам контроля и диагностики авиационных силовых установок при техническом обслуживании.

Известны устройства для измерения тяги газотурбинного двигателя, сОдержащие силоизмерительный датчик, связанный с индикатором (1).

Известные устройства обладают низкой точностью и большой трудоемкостью определения тяги двигателя в связи с тем, что для определения суммарной тяги двигателя необходимо производить большое количество иэмерений в различных зонах поперечного сечения выхлопной струи с последующим суммированием результатов.

Наиболее близким к изобретению по те хниче ской сущности я вл я ется ус тройство для измерения тяги газотур-. бинного двигателя, содержащее блок измерительных преобразователей с датчиками температуры и давления окружающей среды и площади Сопла и вычислитель в виде последовательно соединенных блока реле, арифметичес-. кого блока и индикатора, причем арифметический блок соединен с датчиками давления окружающей среды и площади" сопла (2) .

Известное устройство обладает недостаточной точностью определения т яги в связи с большой неравномер-. ностью полей давления в сопле. Кроме того, для использования устройства необходимы дополнительные тарировочные испытания на каждом двигателе с целью определения величины коэффициента тяги в стандартных атмосферных условиях. А это в свою очередь приводит к тому, что применение.известного устройства на разных экземплярах однотипных двигателей невозможно без дополнительных регулировочных работ. При этом следует отметить и тот факт, что коэффициент тяги также зависит от технического состояння двигателя и может в процессе эксплуатации изменять свое значение.

Цель изобретения - повышение точности определения тяги.

25 Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сужающийся насадок, установленный на входе в двигатель, датчики температуры торможения эа турбиной, рас30 хода топлива и статичесКого давления, 917011

55 введенные в блок измерительных преобразователей, причем чувствительный элемент датчика статического давления установлен в минимальном сечении насадка, и блоки расхода газа, идентификации режима сопла и функциональ ный преобразователь, введенные в вычислитель, при этом входы блока расхода газа подключены к датчикам расхода топлива, температуры и давления окружающей среды и стати- 10 ческого давления, а выход — к входам арифметического блока и блока идентификации режима сопла, другие входы которого подключены к датчикам площади сопла, температуры торможения и давления окружаюшей среды, а его выход — к входу блока реле и через фун-. кциональный преобразователь к входу арифметического блока, к другому входу которого подключен датчик температуры торможения за турбиной.

На фиг. 1 представлен насадок, установленный на входе в двигатель; на.фиг. 2 — блок-схема устройства для измерения тяги.

Устройство содержит насадок 1, установленный на входе в двигатель 2, датчик 3 площади сопла, датчик 4 температуры торможения за турбиной, датчик 5 расхода топлива, датчик 6 статического давления, датчик 7 температуры и датчики 8 давления окружающей среды, блок 9 расхода газа, блок 10 идентификации режима сопла, блок 11 реле, функциональный преобразователь l 2, арифметический блок 35

13 и индикатор 14. Чувствительный элемент 15 датчика б установлен в минимальном сечении насадка 1.

При измерении тяги двигателя 2 на са1 олете все посторонние потреби- 40 .тели воздуха (системы кондиционирования,наддува, противообледенения и т.п.) должны быть отключены. Во

I время процесса измерения тяги двигателя 2 сигналы датчиков 5-8, пропор 45 циональные расходу топлива (GT-), статическому давлению (Р ) в мийимальВХ ном сечении насадка 1, температуре

{Тн) и давлении (Р, ) окружающей среды, поступают на вход блока 9, где производится вычисление величины, пропорциональной расходу газа в двигателе 2 (Gr) по следующему соотношению: / Рд

Р, бх т„ где и 8 — коэффициент расхода для воздуха; ("1 (-5-" 1 — безразмерная плотность н тока в минимальном се- 60 чении насадка 1;

F — площадь минимального сеВХ чения насадка 1.

В связи с тем, что в минимальном сечении насадка 1 на контролируемом 65 режиме работы двигателя 2 образуется околозвуковой режим течения воздуха, то величина безразмерной плотности тока при этом будет близка к максимальноному значению, что в свою ,очередь обеспечивает. высокую точность определения расхода воздуха и соответственно .газа.

СИгнал, пропорциональный величине G, с выхода блока 9 поступает на входы блоков 10 и 13. В блоке 10 производится вычисление величины A характеризующей режим течения в сопле, по следующей формуле: ю„ т,»

A Гр где ь1 - коэффициент расхода для газа;

Fс — размер площади на срезе сопла;

»

Т вЂ” температура заторможенного

С потока газа за турбиной.

С выхода блока 10 на входы блока 11 преобразователя 12 поступает сигнал, пропорциональный величине A.

Блок 11 настроен на порог срабатывания, соответствующий величине

k+1 «-1 (2 ), где k — показатель адиабаты для газа. Если сигнал на выходе блока 10 не превышает величины порога срабатывания блока 11, что соответствует докритическому перепаду давлений в сопле, то в преобразователе 12 производится преобразование величины, пропорциональной А, в величину, пропорциональную относительной скорости газа на срезе сопла ЛС.

Зависнмость ЛС(A) однозначно заранее определена из системы двух совместных уравнений (ЛС1 = — A

Р»

С л,- л,(+), где ((ЛС) - безразмерная плотность тока на срезе сопла;

- полное давление газа в сопле.

В этом случае в блоке 13 определение величины, соответствующей тяге Р, определяется по формуле: = Вг) с где R - газовая постоянная для газа.

Если же сигнал на выходе блока 10 превысит величину порога срабатывания блока ll то блок 11, сработав, переключает соответствующие вычислительные цепи преобразователя 12 и блока 13. Этот случай соответствует сверхкритическому перепаду давлений в сопле. При этом преобразователь

12 пропускает сигнал, пропорциональ917011 яый А, на соответствующий вход блока 13, где определяется величина тяги по следующему соотношению:

Сигнал, пропорциональный величине тяги Р двигателя 2, с выхода блока 13 поступает в индикатор 14, где произ водится инди кация величины тяги двигателя.

Исключение использования индивиду альных хара ктеристи к дви гател я позволяет применять предлагаемое устройство для измерения тяги с высокой точностью на различных экземплярах однотипных двигателей без тарировочных испытаний системы измерений.

15

Формула изобретения

Устройство для,измерения тяги газотурбинного двигателя, содержащее блок измерительных преобразователей с датчиками те .:ературы и давления 25 окружающей среды и площади сопла и вычислитель в виде последовательно соединенных блока реле, арифметического блока и индикатора, причем арифметический блок соединен с датчиками давления окружающей среды и площади сопла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнссти, оно дополнительно содержит сужающийся насадок, установленный на входе в двигатель, датчики температуры торможения за турбиной, расхода топлива и статического давления, введенные в. блок измерительных преобразо вателей, причем чувствительный элемент датчика статического давления установлен в минимальном сечении насадка, и блоки расхода газа, идентификации режима сопла и функциональный преобразователь, введенные в вычислитель, при этом входы блока расхода газа подключены к датчикам расхода топлива, температуры и давления окружающей среды и статического давления, а выход — к входам арифметического блока и блока идентификации режима сопла, другие входы которого подключены к датчикам площади сопла, температуры торможения и давления окружающей среды, а его выход — к вхбду блока реле и через функциональнЫй преобразователь к входу арифметического блока, к другому входу которого подключен датчик температуры торможения за турбиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство, СССР

Р 542109, кл. G 01 Ь 5/13, 1975.

2. Авторское свидетель ст во СССР

Р 552535, кл. G 01 М 15/00, 1975.

917011

Составитель Г. Романов

Техред Т. Маточка Корректор Г. Огар

Редактор И. Ъакей

Тираж 883 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 т

Заказ 1875/60 филиал ППП Патент, r. Ужгород, Ул. Проектная, 4