Типы задач, решаемых при испытаниях двигателей.

Авиационное двигателестроение развивается быстрыми темпами. Постоянно усложняются схемы и конструкция двигателей, вносятся существенные изменения в технологию, расширяется диапазон эксплуатационных режимов, увеличивается число регулируемых органов, значительно повышаются параметры цикла двигателя, увеличивается напряженность элементов конструкции при одновременном повышении надежности и ресурса. Выполнение растущих требований к надежности и ресурсу может быть достигнуто за счет разработки оптимальных конструкций, устранения избыточных запасов прочности, максимального использования возможностей материала и технологии, применения современных методов диагностики. В связи с этим на стадии создания двигателей существенно увеличиваются объемы опытных доводочных и других видов испытаний, расширяется их номенклатура, усложняются методики. В общем процессе создания новых ГТД доводочные испытания занимают 75-80% времени и достигают пять-восемь лет.

Задачи решаемые при всем многообразии испытаний по конечной цели можно условно разделить на четыре типа задач:

1.Задачи определения различных характеристик двигателя и его узлов – получения математической модели, адекватно описывающей исследуемый процесс в заданной части факторного пространства. Получение таких характеристик как высотно-скоростные, дроссельные, характеристики компрессора, турбины, камеры сгорания и др.

2. Задачи оптимизации систем двигателя, его регулирования, конструкции узлов, технологических процессов и различных свойств двигателя (запуск, приемистость, запасы по помпажу и т.п.), определения оптимальных условий протекания различных процессов. К этим задачам относятся: определение оптимальной программы регулирования двигателя, выбор программы регулирования поворотных направляющих лопаток компрессора, доводочные работы по узлам или на двигателе в целом для достижения наилучших параметров и др.

3. Задачи определения существенных факторов и количественной оценки их влияния на какой-либо выходной параметр. Факторы могут быть как количественные, так и качественные.

4. Задачи нахождения наивыгоднейших сочетаний конструктивных параметров, элементов настройки или положения органов регулирования, которые обеспечивают оптимизацию исследуемой системы, определения оптимальных условий для рабочего процесса в любом узле двигателя, оптимизации технологических процессов при испытаниях и т.п. Во всех случаях необходимо следить за функциональными ограничениями, чтобы не выйти за пределы допустимых режимов работы двигателя.

Лекция 4. Испытательные станции и стенды для испытаний ГТД

Для испытаний ГТД на моторостроительных предприятиях создаются испытательные станции, оснащенные специальными стендами для испытания ГТД и его систем. В состав испытательной станции входят стенды, содержащие в своем составе: боксы, в которых устанавливаются объекты испытания и оборудование, необходимое для проведения испытаний; примыкающие к боксам вспомогательные технологические помещения, где размещены часть измерительного оборудования, кабина управления, системы обеспечения топливом, маслом, сжатым воздухом, электроэнергией и некоторые другие. Основной производственной единицей испытательной станции является испытательный стенд.

Основными критериями в формировании испытательной базы предприятия (испытательной станции), как единственного инструмента для обеспечения контроля качества выполненной разработки и расчетов, изгото-вленной продукции, для проведения исследований в подтверждение или опровержение идеи, обеспечения проведения поисковых исследований, в целях познания или формирования научно-технического задела, являются: достаточность, исходя из программы производства или разработок, совершенство и диапазон возможностей, разумность из соображений затрат и отдачи, универсальность и систематичность использования в том числе и в прогнозируемой перспективе ( закрытые стенды, открытый стенд, термобаро-камеры, климатические стенды, лаборатории горения, стенды полунатурного моделирования, разгонные стенды и др.).

Все испытательные стенды должны быть оснащены автоматизирован-ными информационно-вычислительными системами, обеспечивающими измерение, сбор и обработку параметров в ходе испытаний двигателя, узла или системы, а также передачу собранной и зарегистрированной информации в инженерные службы для анализа. Кроме того, стенды для испытаний двига-телей должны быть оснащены системами измерений и контроля динамичес-ких параметров и характеристик.

Кроме испытательных стендов в состав испытательной станции долж-ны входить системы для хранения и снабжения испытательных стендов топ-ливом, электрическая подстанция, резервная электростанция, компрессорная станция, насосная станция снабжения технической водой, метеостанция, участок ремонта и обслуживания технологического оборудования и прибо-ров и др.