Меню Рубрики

Установки для испытания авиационных двигателей

испытания авиационных двигателей

Рис. 1. Схемы высотно-скоростных испытаний.

испыта́ния авиацио́нных дви́гателей — экспериментальное определение характеристик и свойств авиационных двигателей, их систем, узлов и агрегатов для выявления соответствия их техническим требованиям или для опытного изучений процессов, происходящих в двигателях, их натурных или модельных узлах и элементах. Результаты И. а. д. и их элементов в процессе разработки, опытного и серийного производства, а также эксплуатации являются основными показателями их технического состояния (например, работоспособность, эффективность).

Испытания можно классифицировать по их конечной цели и по общности исследуемых явлений. По конечной цели различают: испытания по изучению общих свойств двигателей, их систем, узлов и агрегатов; опытные испытания, проводимые для доводки новых образцов двигателей, их систем, узлов и агрегатов и для проверки соответствия нового двигателя техническим требованиям; заводские испытания серийных двигателей, которые проводятся с целью приработки деталей и отладки двигателя, проверки качества изготовления, сборки и соответствия основных данных двигателей и их агрегатов утверждённых техническими условиями, для подтверждения качества и годности к эксплуатации партии двигателей, проверки эффективности мероприятий, разработанных для устранения дефектов, выявленных в ходе серийного производства и эксплуатации, увеличения ресурса и др.

По общности исследуемых явлений различают: специальные испытания, к которым, например, относятся исследование высотно-скоростных характеристик, тензометрирование и вибрографирование рабочих лопаток, дисков, корпусов, направляющих аппаратов и других деталей двигателей в условиях реального нагружения; определение полей температур газа и термометрирование элементов конструкции; отработка эффективности рабочего процесса в основном и форсажных камерах сгорания; проверка достаточности запасов устойчивости компрессоров и сверхзвуковых воздухозаборников в системе силовой установки; исследование пусковых характеристик двигателя, его шума и т. д.

В России указанные испытания обязательны перед государственными испытаниями двигателей, номенклатура и их объём определяются программой государственных испытаний конкретного двигателя, Нормами лётной годности. В зависимости от требований испытания проводятся как на наземных открытых и закрытых стендах (условия; высота полёта H≈0, Маха число M≈0), так и на специальных стендах в имитированных высотно-скоростных условиях.

Испытания двигательной установки в аэродинамической трубе в набегающем натурном потоке воздуха создают адекватные полётным условия работы всех элементов двигательной установки (рис. 1, схема а). Реализация такой схемы испытаний требует больших энергетических и материальных затрат (суммарный расход воздуха через стенд GвΞ > 10Gв.дв, где Gв.дв — расход воздуха через двигатель). Для натурных двигательных установок с большими расходами воздуха она применяется крайне редко. Широкое распространение получили более экономичные методы испытаний двигательных установок и двигателей в имитированных высотно-скоростных условиях на высотных стендах. Наиболее полно имитировать условия полёта удаётся при работе двигателя с самолётным воздухозаборником, обдуваемым набегающим потоком, осреднённые температура TH∞, давление pH∞ и скорость VH∞ (число Маха) которого равны полётным (на высоте H). На выходе из реактивного сопла вне рабочей струи газов создаётся разрежение, близкое к полётному. Двигатель охлаждается отбираемым от воздухозаборника воздухом, как и при работе двигательной установки в натурных условиях (рис. 1, схема б). Такая модель граничных условий полностью обеспечивает тождество протекания всех внутренних процессов в двигателе при испытаниях на стенде и при его работе на самолёте. Не имитируется лишь обтекание кормовой части. Потребные расходы воздуха при этом составляют GвΞ≥3Gв.дв. Технологически более простой и более экономичный (GвΞ = 1,05-1,1Gв.дв) способ имитации полётных условий сводится к тому, что двигатель испытывается без самолётного воздухозаборника (рис. 1, схема в). На вход в компрессор двигателя подаётся практически равномерный поток воздуха с такими же осреднёнными значениями полного давления и температуры (а в особых случаях и влажности), как у воздуха на входе в компрессор при работе двигателя на самолёте. На выходе из реактивного сопла вне рабочей струи газов создаётся разрежение, равное полётному. Внешние поверхности двигателя омываются охлаждающим воздухом с таким расчётом, чтобы распределение температуры на стенках и тепловые потоки соответствовали натурным. При таком способе испытаний все местные и осреднённые значения параметров воздуха и газов в рабочих полостях, а также распределение давлений и температур на всех поверхностях элементов двигателя с точностью до влияния неравномерностей и пульсаций воздушного потока на входе в двигатель и выходе из него будут равны полётным. Если влияние неравномерности потока воздуха на входе имеет существенное значение, например, при полётах самолёта на больших углах атаки, перед компрессором испытываемого двигателя устанавливаются гидравлические устройства, обеспечивающие распределение параметров воздуха, соответствующее их распределению в натурных условиях.

Читайте также:  Подогрев двигателя установка шевроле ланос

В связи с ограниченным количеством высотных стендов широкое распространение получили испытания двигателей с частичной имитацией полётных условий на наземных (с подогревом воздуха, а также с наддувом и подогревом воздуха на входе) и климатических стендах (рис. 2). Это позволяет существенно увеличить долю испытаний с имитацией полётных условий, объём и качество информации о работоспособности и эффективности двигателя и его узлов. При создании двигателей научно-исследовательские и опытные испытания проводятся как на полноразмерных двигателях и газогенераторах, так и на отдельных узлах и их моделях. Создана широкая номенклатура специальных стендов, позволяющих получить сведения о работе каждого узла в требуемом диапазоне изменения влияющих параметров, определить характеристики и оптимальные условия его работы. Приближённое знание граничных условий, в которых должны работать узлы в новом двигателе, приводит к необходимости окончательной отработки их на полноразмерном двигателе. И. а. д. в опытном и серийном производствах проводятся на испытательной станции. В процессе доводки двигателя часть его эксплуатационных свойств (полётный пуск, приёмистость, включение и устойчивость работы форсажной камеры и т. п.) отрабатывается на летающих лабораториях. Для некоторых видов И. а. д. создаются специальные измерительные системы (например, для измерения тяги или мощности, расхода воздуха и т. п.), аттестуемые ведомственной службой метрологии. На наземных стендах закрытого типа при определении тяги двигателя учитывается влияние внутренней аэродинамики стенда. Учёт отличия атмосферных условий при испытаниях от стандартных при оценке основных параметров двигателя производится с использованием формул приведения (см. Приведённые параметры двигателя).

Современные тенденции в области И. а. д.: сокращение общего объёма испытаний, прежде всего по установлению ресурса и выявлению критических элементов двигателя, путём применения эквивалентно-циклических испытаний двигателя; объединение разных экспериментальных задач, получение в одном испытании возможно более разнообразной информации; широкое внедрение методов и средств частичной имитации полётных условий на наземных стендах; комплексная автоматизация испытаний (управление режимами работы двигателя и стенда, измерениями, обработкой и анализом результатов испытаний с использованием математических моделей двигателя и применением специальной автоматизированной информационно-вычислительной и управляющих систем).

Литература:
Солохин Э. Л., Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей, 2 изд., М., 1975;
Литвинов Ю. А., Боровик В. О., Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей, М., 1979.

Рис. 2. Климатический стенд.

Энциклопедия «Авиация». — М.: Большая Российская Энциклопедия . Свищёв Г. Г. . 1998 .

источник

NASA собрало стенд для испытания авиационных электродвигателей

NASA построило специальный стенд для испытания авиационных электромоторов большой мощности. Как пишет Aviation Week, этот стенд будет использоваться для полного цикла наземных испытаний вплоть до первого полета. Первые испытания самого стенда уже состоялись: на нем NASA оценила работу двух серийно выпускаемых электромоторов.

Все новые авиационные двигатели обязательно проходят серию испытаний, включая проверки на специальном стенде на земле.На время наземных испытаний силовую установку закрепляют на специальной прочной конструкции, предусматривающей подачу топлива и смазки, а также управление двигателем.

Благодаря стендовым испытаниям разработчики получают возможность оценить мощность получившейся силовой установки, проверить ее надежность на разных режимах работы, а также провести ресурсные проверки, в ходе которых двигатель непрерывно работает на протяжении очень долгого времени.

Существующие универсальные стенды рассчитаны на проведение авиационных двигателей внутреннего сгорания, включая турбовинтовые и турбовентиляторные. Специального оборудования для проверки авиационных электродвигателей пока не существует. Более того, не существует пока и четко отработанной методики испытаний таких моторов.

Читайте также:  Установка ремня грм двигатель к9к

Новый стенд NASA получил название NEAT (NASA Electric Aircraft Testbed, стенд NASA для испытания электрических летательных аппаратов; neat — точный). Это оборудование рассчитано на испытание электромоторов мощностью до 24 мегаватт. Стенд способен обеспечить подачу силовым установкам напряжения до 4500 вольт.

Испытания планируется начать в сентябре 2017 года. Сперва электровентилятор проверят на малой мощности в 0,5 мегаватта, но в 2018 году выведут его на полную мощностью в 2,6 мегаватта. Затем уже на новом стенде NEAT будут проводиться испытания систем перспективного самолета в имитированных условиях полета, включая высоту до 15,2 тысячи метров и различные погодные условия.

В настоящее время специалисты NASA монтируют все необходимые для предстоящего испытания системы. В частности, на стенде устанавливают хвостовую часть пассажирского самолета Boeing 737, на которую установлен электровентилятор. На стенд также монтируют укороченные консоли крыла с турбовентиляторными двигателями.

Согласно планам NASA, самолет STARC-ABL, по размерам соответствующий Boeing 737, станет демонстратором технологий узкофюзеляжного гибридного пассажирского самолета. Вентилятор хвостового двигателя будет оптимизирован для втягивания пограничного слоя. По предварительной оценке, гибридный самолет в полете будет потреблять на 7-12 процентов меньше топлива, чем обычный лайнер B737.

В настоящее время NASA занимается сборкой перспективного гибридного самолета X-57. Он создается на базе турбовинтового Tecnam P2006T. В рамках проекта базовый самолет получит вместо двух поршневых двигателей 14 электромоторов, 12 из которых будут расположены на передней кромке крыла. Эти двигатели будут работать при маневрировании, взлете и посадке.

Два более мощных электромотора с воздушными винтами будут установлены на законцовках крыла. Как ожидается, такое количество движителей позволит оптимизировать расход топлива и уменьшить шум, издаваемый самолетом в полете. По предварительным расчетам, на крейсерской скорости в 280 километров в час будет наблюдаться уменьшение расхода топлива в пять раз.

источник

Установки для испытания авиационных двигателей

Стендовые измерительные системы для испытаний авиадвигателей

Испытание серийной и опытной продукции.

Автоматизация измерений, эксплуатационный контроль, диагностирование состояния и управление агрегатами и системами их обеспечения при большом количестве контрольных процессов.

Система автоматизированного управления Сеть предприятия
Ручка управления двигателем

Между АСУТП стенда и рабочими местами ответственных специалистов организуется скоростной канал обмена информацией для передачи замеров статических точек, вырезок из файлов осциллографирования, оперативных указаний, технической документации, видео- и фотоинформации по осмотрам газовоздушного тракта и т. д.В соответствии с современной концепцией предполагается интеграция подсистем измерения статических и динамических параметров, систем управления и видеонаблюдения в единый комплекс.

Для регистрации статических параметров используется распределенная схема построения измерительной подсистемы. Например, применяются сканеры температуры MIC-140 и тензостанции MIC-185, сканеры давления MIC-170. Распределенная система измерения позволяет значительно сократить длину кабельных линий, снижает возможность искажений сигнала и повышает надежность и достоверность результатов измерений.

При создании подсистемы измерения параметров динамических процессов применяются 64-канальные измерительно-вычислительные комплексы MIC-553 с высокопроизводительными PXI модулями MX-340, MX-240, MX-224, MX-310 с частотой опроса до 216 кГц по каждому каналу (АЦП 24 бит) и динамическим диапазоном измерения более 120 дБ. Приборы MIC-553 могут быть оснащены усилителем заряда, тензоусилителем, предусматривают возможность применения датчиков со встроенной электроникой IEPE (ICP тм , Isotron тм , Deltatron тм ), в т. ч. оснащённых электронными таблицами данных TEDS. Для питания одиночных тензорезисторов используются сбалансированные источники тока, что позволяет существенно снизить влияние внешних электромагнитных наводок и увеличить динамический диапазон измерения. На базе MIC-553 могут создаваться измерительные системы, содержащие до нескольких тысяч каналов измерения.

Все измерительные каналы синхронизируются системой единого времени. Погрешность синхронизации данных между приборами составляет

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector

Объект испытаний Коммутационный шкаф с кроссировочными средствами и нормирующими модулями Приборная стойка с регистрирующими устройствами, модулями синхронизации и серверами Операторские станции
Измеряемые параметры

Статические и квазистатические процессы:

Научно-производственное предприятие «МЕРА» одно из ведущих предприятий по оснащению «под ключ» испытательных стендов авиационной, ракетно-космической и моторостроительной отраслей измерительными системами мирового уровня. НПП «МЕРА» относится к числу немногих компаний-интеграторов, способных комплексно решать задачи измерений и создания полной инфраструктуры испытательного стенда.

Для оснащения стендовых испытательных систем, проведения лабораторных и промышленных измерений НПП «МЕРА» предлагает:

  • измерительно-вычислительные комплексы для проведения всех типов испытаний: предъявительских, приемо-сдаточных, ресурсных, специальных;
  • системы бесконтактного измерения колебаний лопаток дискретно-фазовым методом;
  • системы бесконтактного измерения радиальных и осевых зазоров;
  • мобильные регистраторы-анализаторы параметров динамических процессов;
  • бесконтактные радиотелеметрические системы сбора данных с вращающихся объектов;
  • усилители-преобразователи сигналов датчиков, модули коммутации, барьеры взрывозащиты, модули формирования сигналов синхронизации;
  • специализированное программное обеспечение.

В 2010 году между ОАО «ГИПРОНИИАВИАПРОМ», специализирующимся в проектировании, строительстве и оснащении мотороиспытательных станций для газотурбинных двигателей, испытательных стендов для ракетных двигателей, и НПП «МЕРА» заключено соглашение о стратегическом сотрудничестве. Предприятия объединяют свои производственные, научно-технические, информационные и интеллектуальные ресурсы и соглашаются сотрудничать и координировать действия при создании испытательных стендов.

НПП «МЕРА» совместно с ОАО «ГИПРОНИИАВИАПРОМ» предлагает услуги по комплексной модернизации стендовой испытательной базы авиапредприятий на основе новейших разработок в сфере измерительной техники и современного подхода к созданию инфраструктуры стенда.

При построении мотороиспытательных стендов используются как собственные разработки НПП «МЕРА», так и комплектующие ведущих мировых производителей, работающих в сфере создания оборудования для мотороиспытательных станций.

Комплекс оборудования испытательного стенда для авиадвигателей передается заказчику полностью собранным и готовым к эксплуатации, и включает в себя следующие устройства:

  • силоизмерительную систему со станком (СИС) (система измерения тяги);
  • подъемную платформу, встраиваемую в пол бокса, с системами питания, управления и блокировками, обеспечивающую доступ к двигателю, установленному в СИС;
  • АСУТП, включающую пульт управления, рычаг управления двигателем (РУД), мониторы, операторскую станцию, источники питания, метеорологическую станцию, всё измерительное оборудование, необходимое для испытаний, внутренние телевизионную и коммуникационную системы;
  • систему топливопитания, включающую систему кондиционирования топлива, измерения его расхода, а также систему аварийного питания;
  • систему питания двигателя маслом;
  • систему электропитания;
  • систему воздушного запуска, подготавливающую и управляющую подачей воздуха, необходимого для запуска двигателя и производственных нужд;
  • систему промывки компрессора двигателя, размещаемую в одном из вспомогательных помещений так, чтобы шланг с соплом находился в боксе рядом с рабочей платформой;
  • систему измерения эмиссии загрязняющих веществ;
  • систему консервации, размещаемую во вспомогательном помещениии, подключаемую к линии топливопитания, и управляемую оператором с пульта управления;
  • систему загрузки агрегатов двигателя, обеспечивающую загрузку гидравлических насосов и электрических генераторов;
  • систему установки двигателя в СИС (монорельс с тельфером) и самоходную поворотную тележку;
  • тележку, предназначенную для хранения и транспортировки закапотированного двигателя с адаптером и входным расходомерным коллектором (ВРК);
  • подкапотную систему пожаротушения аргоном;
  • адаптер для двигателя, включающий верхнюю платформу, упругую балку, замки для СИС, быстроразъемные соединения, имитатор хвостовой части пилона, все необходимые соединения для топлива, воздуха и измерительной аппаратуры;
  • обтекатель для двигателя, включающий ВРК, капоты, сопловые насадки;
  • тележку для хранения и перемещения адаптера с обтекателями (без двигателя).
  • система управления двигателем, обеспечивающая работу двигателя на установившихся и переменных режимах, переход с ручного режима на автоматический и обратно;
  • пульт контроля, настройки и отображения параметров работы двигателя;
  • система управления стендовыми системами (топливной, масляной и пр.), обеспечивающая выдачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы;
  • система контроля двигателя, осуществляющая: выдачу предупредительных сигналов при выходе параметров за границы уставок, контроль вибрации корпусов двигателя, сигнализацию аварийных режимов и ситуаций на двигателе и стендовых системах, контроль температуры газа за турбиной;
  • система измерения и регистрации параметров двигателя, обеспечивающая единый формат данных низкочастотных и высокочастотных измерений.