0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частота оборотов авиационных двигателей

Стабилизация частоты вращения турбовинтового двигателя при испытаниях с гидротормозом

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Авторы

Гимадиев А. Г. 1 * , Букин В. А. 2 , Гареев А. М. 1 ** , Грешняков П. И. 1 *** , Кутуев С. С. 1 ****

1. Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия
2. «ОДК-Кузнецов», Заводское шоссе, 29, Самара, 443009, Россия

*e-mail: gimadiev_ag@mail.ru
**e-mail: gareyev@ssau.ru
***e-mail: pavel.ssau@gmail.com
****e-mail: kutuevstas@outlook.com

Аннотация

При создании и эксплуатации турбовинтовых двигателей возникает необходимость в определении развиваемой ими мощности и запаса газодинамической устойчивости компрессора. В зависимости от мощности двигателя используются гидротормозные, электрические и другие установки, однако для мощных двигателей традиционно применяется гидротормоз, вал которого соединяется муфтой с валом турбокомпрессора. При испытании двигателя нередко возникают возмущения со стороны гидротормоза в виде колебаний давления (расхода) воды, приводящие к колебаниям частоты вращения его ротора и не позволяющие точно определить его мощность или запас устойчивости компрессора. В технической литературе недостаточно уделено внимания обеспечению стабильности частоты вращения двигателя при его испытаниях на гидротормозной установке. В статье приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований колебаний частоты вращения ротора турбовинтового двигателя совместно с гидротормозом. Показано, что в системе двигатель-гидротормоз возбуждаются колебания крутящего момента с частотами: 140 Гц – роторная частота; 14,5. 15,5 Гц – резонанс рамы гидротормоза с двигателем; 3. 5 Гц – колебаниям воды в подводящих магистралях гидротормоза; 0,15. 0,30 Гц – обусловленные процессами в полостях вращающегося диска гидротормоза и функционированием стендового гидромеханического регулятора частоты вращения ротора двигателя. Колебания частоты вращения ротора двигателя происходят в области низких частот 0,15. 0,30 Гц вследствие его инерционности. Из мероприятий по стабилизации частоты вращения ротора двигателя наилучший результат достигнут применением гидравлических гасителей колебаний давления на входах дроссельных заслонок гидротормоза, обеспечившим амплитуду колебаний частоты вращения ротора двигателя не более 15. 25 об/мин на максимальном режиме и точке совместной работы двигателя с гидротормозом. Однако при определении запаса газодинамической устойчивости компрессора наблюдается колебательный процесс, несколько превышающий по амплитуде допустимые нормы. Дальнейшая стабилизация частоты вращения ротора ТВД на данной гидротормозной установке, при которой возможно определение запаса газодинамической устойчивости компрессора, возможна усовершенствованием его стендовой системы автоматического регулирования частоты вращения.

Читать еще:  Время прогрева двигателя в зависимости от температуры воздуха

Ключевые слова

Библиографический список

Бочкарев С.К., Белоусов А.Н., Кузнецов С.П. Испытания авиационных двигателей. – М.: Машиностроение, 2009. – 504 с.

Турбовинтовой двигатель НК-12МВ. Авиационная энциклопедия «Уголок неба», 2004, URL: http://www.airwar.ru/enc/engines/nk12mv.html

Гавриленко, Б.А., Минин В.А., Оловников Л.С.. Гидравлические тормоза. – М.: Изд-во машиностроительной литературы, 1961. – 244 с.

Головащенко А., Спицын В., Боцула А., Коссе С. Осьминог или о роли тормоза в прогрессе турбиностроения // Двигатель. 2004. № 4. С. 16 – 54.

Новосельцев М.Н., Шураев О.П., Чичурин А.Г. Разработка и испытания стенда с двигателем 6L160PNS и гидротормозом // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2017. № 51. С. 191 – 206.

Закиева Ю.А., Безукладников Г.Г. Оптимизация систем загрузки промышленного газотурбинного двигателя. Расширение диапазона регулирования мощности // Сборка и испытания. 2010. № 2. С. 186 – 188.

Torabnia S., Banazadeh A. Development of a water brake dynamometer with regard to the modular product design methodology, Proceedings of the ASME 2014 // 12th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, 2014, doi: 10.1115/esda2014-20232

Daily J.W., Nece R.E. Chamber Dimension Effects on Induced Flow and Frictional Resistance of Enclosed Rotating Disks, Transactions of the ASME // ASME Journal of Basic Engineering, 1960, no. 82, pp. 217 – 230.

Evans D.G. Analysis of internal flow characteristics of a smooth-disk water-brake dynamometer, NASA TN D-7234, 1973, available at: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730015589.pdf

Chew J.W., Vaughan C.M. Numerical predictions for the flow induced by an enclosed rotating disc, The American society of mechanical engineers, 1988, available at: http: //epubs.surrey.ac.uk/id/eprint/840105

Van den Braembussche R.A., Malys H. Dynamic Stability of a water brake dynamometer // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1998, vol. 120, pp. 89 – 96.

Gruenbacher E., del Re L., Kokal H., Schmidt M., Paulweber M. Adaptive control of engine torque with input delays //Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control, Barselona, 2008, pp. 9479 – 9484.

Читать еще:  Что такое клапан егр в двигателе ланос

Passenbrunner T.E., Sassano M., Trogmann H., del Re L., Paulweber M., Schmidt M., Kokal H. Inverse Torque Control of Hydrodynamic Dynamometers for Combustion Engine Test Benches // Proceedings of the American Control Conference, 2011, pp. 4598 – 4603.

Sykes C.L., Sagehorn K.H. Systems and Methods for Controlling the Stability of a Water Brake Dynamometer. United States Patent US7.942.249 B2.

Бобарика И.О., Демидов А.И. Совершенствование всасывающих линий гидросистем с учетом кавитации // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=70409

Гимадиев А.Г. Грешняков П.И., Синяков А.Ф. LMS Imagine.LabAMESim как эффективное средство моделирования динамических процессов в мехатронных системах. – Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2014. – 138 с.

Шорин В.П. Устранение колебаний в авиационных трубопроводах. – М.: Машиностроение, 1980. – 156 с.

Гимадиев А.Г., Шахматов Е.В. Расчет частотных характеристик гасителей колебаний в виде акустического RL-фильтра низких частот // Известия вузов. Машиностроение. 1983. № 8. С. 88 – 92.

Особенности бороскопов компании Richard WOLF

Блендоскоп Richard WOLF также широко используется в авиационной промышленности. Раньше, для того, чтобы устранить повреждения внутренней части реактивных двигателей приходилось разбирать оборудование, устранять повреждение, а затем проводить ряд тестов выходного контроля. Это занимало много времени и требовало дополнительных средств. Благодаря развитию технологий механики и оптики, ситуация существенно изменилась. Современный блендоскоп — это прибор для зачистки лопаток авиационных двигателей, без разбора, через смотровое отверстие. Система не толще классического эндоскопа, бывает диаметром 6, 8, 10 мм, а также имеет различную длину под разные двигатели. В зависимости от материала лопасти, которая требует обработки, используются различные насадки.

Блендоскоп позволяет производить шлифовку, резку и полировку непосредственно внутри скрытой полости авиадвигателя. Прибор обладает встроенной ременной передачей, с помощью которого вращается шлифовальный наконечник. Прибор вводится под прямым углом в смотровое отверстие двигателя, затем с помощи рукоятки меняется положение наконечника, и инструмент попадает в зону обработки. При включении электродвигателе мы получаем вращение с частотой до 1000 оборотов в минуту. Таким образом производятся зачистные работы. Система видео захвата передает изображение на монитор для просмотра и фиксации. Кроме того, оператор может вести наблюдение через окуляр блендоскопа.

Читать еще:  Что нужно чтоб поменять двигатель на авто

Разгерметизация

Оторвавшаяся лопатка, летящая с огромной скоростью, либо выбитая ей деталь двигателя в результате попала в фюзеляж.

Это еще одна случайность — ведь обломок мог полететь в любую сторону. Судя по снимкам, он попал в стекло иллюминатора. Удар был настолько сильным, что разрушил прочное стекло, нарушив герметичность салона самолета.

На высоте в 10 тысяч метров разница в давлении внутри самолета и снаружи настолько велика, что поток воздуха, выходящий через разбитый иллюминатор, вполне может вытянуть в него человека.

Пассажиры, бывшие свидетелями аварии, рассказали, что Дженнифер Риордан наполовину вытянуло из салона. Соседи смогли удержать ее и даже втянуть обратно. Однако это ее не спасло.

Крайне низкое содержание кислорода в воздухе на такой высоте, температура ниже 50 градусов по Цельсию и скорость ветра (Boeing 737 летит со скоростью около 800 км/ч) оставляли очень мало шансов на выживание. Женщина получила тяжелые травмы, из-за которых впоследствии умерла в больнице.

Тот факт, что опытные пилоты смогли быстро снизить высоту полета, в результате спас остальных пассажиров. Командиром воздушного судна была Тэмми Джо Шульц — бывшая пилот истребителя. Вторым пилотом также был бывший военный летчик. Вдвоем им удалось посадить самолет в Филадельфии.

Происшествия, когда человека выбрасывает потоком воздуха из поврежденного самолета, случались еще реже, чем аварии из-за разрушенных турбин двигателей.

Самым известным стало авиапроисшествие с Boeing 737 компании Aloha Airlines над Гавайями в 1988 году. Тогда у лайнера набегавшим потоком воздуха сорвало часть обшивки. Ветер был настолько силен, что одну из стюардесс, которая стояла в проходе, выбросило из самолета, и она погибла. Пилоты смогли посадить авиалайнер, и больше на его борту жертв не было.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector