Испытания и обеспечение надежности ГТД

Федеральное агентство по образованию 

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ

имени П.А. СОЛОВЬЁВА 

Факультет авиадвигателестроения 

Кафедра «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» 
 
 

Отчет 

по  лабораторным работам  

по дисциплине 

«Испытания  и обеспечение надежности ГТД» 
 
 
 
 

Студент группы     ДТ2-06_____________________________ Селиванова В.А.                                                        

      Код                Подпись,дата . 

Руководитель  д.т.н., профессор                                                  Семенов А.Н.

                                                                                  Подпись, дата  

Нормоконтролер д.т.н., профессор                                              Семенов А.Н.

                              Подпись, дата  
 
 
 
 
 

Рыбинск 2010 
 
 

     Содержание

Введение________________________________________________________3

1. Лабораторная работа №1______________________________________4
2. Лабораторная работа №2______________________________________10
3. Лабораторная работа №3______________________________________14
4. Лабораторная работа №4______________________________________18
5. Общие выводы______________________________________________ 20

Список использованных источников_________________________________ 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     В процессе изучения дисциплины «Испытания и обеспечение надежности ГТД» для закрепления теоретических знаний были проведены лабораторные работы, которые имели экскурсионно-описательный характер. Объектами исследования на данных работах являлись испытательные стенды корпуса № 7 ОАО «НПО «Сатурн».

     В ходе лабораторных работ изучались  конструкция, структура, возможности  испытательных стендов; различные  системы испытательных станций, их назначение, особенности конструкции и принципы работы; порядок проведения испытаний; методы измерения, контроля параметров двигателя и многое другое.

     Полученные  знания традиционно представляются в виде отчета, который в данном случае содержит:

     - теоретические материалы, относящиеся к теме каждой из работ;

     - сравнения классического и современного испытательных стендов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №1 

«Структура  и характеристики испытательной  станции закрытого типа» 

1. Теоретические сведения

 

     В состав испытательных станций входят: основные помещения, предназначенные для подготовки и испытаний двигателей; вспомогательные, в которых размещаются технологические системы; лаборатории для подготовки и контроля приборов, дистанционной регистрации параметров, и административно-хозяйственные помещения, необходимые для размещения соответствующих служб и обслуживающего персонала.

     Испытательные стенды являются основными структурными подразделениями испытательной станции, поскольку в них реализуется главное назначение испытательных станций - проведение различных видов испытаний воздушно -реактивных двигателей. Основной частью испытательного стенда является бокс, который состоит из следующих основных элементов:

     - входной шахты (всасывания), через которую к двигателю поступает атмосферный воздух;

     - испытательной камеры, в которой  размещается и испытывается двигатель;

     - выходной шахты (выхлопа), где происходит охлаждение выхлопных газов и их выброс в атмосферу.

     Для удаления продуктов сгорания топлива из бокса используется выхлопная система. Во время подготовки двигателя к испытаниям, технического обслуживания и снятия его после испытаний, входная и выходная шахты бокса закрываются механизированными заслонками, изолирующими его от внешней среды, а с помощью системы воздушного обогрева в боксе поддерживается комфортный для работы персонала температурный режим.

     Испытываемый  двигатель устанавливается на моторную раму (адаптер), которая должна обеспечивать надежное закрепление двигателя на силоизмерительной системе (или силовой раме), возможность удобного подсоединения коммуникаций, воспринимать и измерять силу тяги. В зависимости от конструктивного исполнения силоизмерительная система и моторная рама могут выполняться в напольном и потолочном вариантах, использоваться для испытания одного или нескольких типов двигателей.

     Испытательные  боксы оборудуются   телевизионными  системами и смотровыми окнами, с помощью которых обслуживающий персонал во время испытаний ведет визуальное наблюдение за состоянием двигателя, находясь в безопасном месте – кабине управления. В кабинах находится пульт управления, на котором размещаются органы управления – РУД, СТОП – кран, тумблеры управления системами, измерительные приборы для контроля параметров рабочего процесса, измерения тяги, расхода топлива, монитор(ы) автоматизированной системы регистрации и обработки данных и т. д.

     Для обеспечения бесперебойной работы двигателя используются разнообразные технологические системы, которые располагаются, в основном, в технологических помещениях. Некоторые технологические помещения относятся к классу помещений повышенной пожаро- и взрывоопасности, в связи с чем они оборудуются соответствующими системами безопасности. 

2. Сравнительный анализ классической и современной испытательной станции

Сравнительный анализ можно осуществить на основании следующих параметров:

1. Компоновка бокса.

     По  итогам проведенной лабораторной работы можно сделать следующее заключение о том,, что компоновочная схема современных испытательных станций базируется на схеме компоновки их предшественников.

       При проектировании проточной части бокса производится аэродинамический расчет, имеющий целью определить его размеры. При этом должны бытъ выполнены условия, обеспечивающие точность результатов измерений в процессе испытаний. В частности, скорость потока во входных каналах не должна превышать 20 м/с. Скорость потока в боксах вокруг двигателя не должна быть больше 5...8 м/с. Не допускается загромождение проточной части бокса более чем на 10 % площади его поперечного сечения. Потери полного напора во входной части не должны превышать 1330 Па, рвх /рн = 0,988...1,02, где рвх — полное давление на входе в двигатель; р — статическое давление окружающего воздуха в плоскости реактивного сопла на расстоянии 0,5 диаметра сопла от его края.  
 

1 – шахта  всасывания, 2 – двигатель, 3 – выхлопной патрубок; 4 – шахта выхлопа

     Рассмотрим  устройство типичного бокса. Воздух поступает из атмосферы через шахту всасывания 1 . Испытуемый двигатель 2 установлен в рабочей части стенда на платформе силоизмерительного устройства, которая укреплена на фундаменте, изолированном от пола и стен бокса. Поэтому вибрации непосредственно не передаются на стены здания и не воздействуют на измерительную аппаратуру.

     Рабочая часть бокса оснащена подъемно-транспортными  устройствами (тали, тельферы, рельсовые дорожки) для монтажа и замены двигателя. Температура выхлопных газов в выхлопной шахте не должна превышать 300...400 С, так как шумоглушащие материалы не выдерживают высоких температур, да и шумоглушение при низкой температуре более эффективно. Поэтому выхлопная система стенда проектируется так, чтобы, используя эжектирующее действие струи газов, вытекающей из реактивного сопла, можно было подмешать к ней достаточное количество атмосферного воздуха. Для этого на некотором удалении от среза сопла двигателя, чтобы не исказить поле давлений на хвостовой части, устанавливается эжекторная труба 3, откуда газы поступают в выхлопную шахту 4. Таким образом, обеспечивается как вентиляция бокса с целью отвода тепла от внешней поверхности двигателя и установленных на ней агрегатов, так и снижение температуры газа в выхлопной шахте. Следует, однако, учитывать, что возникающее при этом движение воздуха в боксе создает внешнее воздействие на двигатель и одновременно появляется импульс потока на входе в двигатель. Оба фактора снижают значение силы, действующей на силоизмеряющее устройство. Поэтому для определения действительной стендовой тяги требуется внесение поправок на "парусность" и на входной импульс, значения которых зависят от уровня скорости и могут достигать 2...3 % измеренной тяги.

2. Технологические помещения

   В станциях классического типа технологические  помещения включают в себя испытательную камеру, помещение оператора, нижнее технологическое помещение.

В станциях современного типа  помимо перечисленного, добавлен зал подготовки к испытаниям. Плюсом этого мероприятия является возможность подготовки к испытаниям очередного двигателя в момент испытаний предыдущего, и как следствие, значительная экономия времени. В зале подготовки двигатель устанавливается на пилон, а затем на адаптер; выполняется подводка коммуникаций, установка технологических элементов (воздухозаборник, второй контур).

3. Шахта всасывания

   В классической станции шахта всасывания  не имеет системы фильтрации, вследствие чего вход в двигатель необходимо защищать металлической сеткой

(рис. 2). В станциях современного типа  имеются система фильтрации  и элементы направляющие и выравнивающие поток воздуха.   
 
 

Рисунок 2. – Устройство для защиты двигателя от попадания посторонних предметов 
 

4. Шахта выхлопа, выхлопной патрубок

  В классической станции шахта выхлопа  эжекционного типа, некоторые стенды имеют возможность сбора газов  при испытании реверса тяги. Современные  станции принципиальных отличий  не имеют, тоже эжекционного типа, но стоит отметить, что она выполнена более протяженной и имеет специальный профиль для уменьшения скорости потока газов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №2 

«Технологические  системы испытательной станции» 

1. Теоретические сведения

 

     Работа двигателя обеспечивается с помощью ряда технологических систем: топливной, масляной, гидравлической, электрической, запуска и многих других. Для управления двигателем и оценки параметров работы его систем используются соответствующие системы: управления, измерения тяги, расхода топлива, частоты вращения и т. д. Безусловное выполнение ими служебного назначения требует тщательной технической подготовки, периодических поверок, специализированного обслуживания, что обеспечивается высококвалифицированным персоналом, знающим назначение, конструктивные и технологические особенностей этих систем.

     Топливная система состоит из трубопроводных магистралей, фильтров, клапанов, кранов и других устройств, обеспечивающих бесперебойную подачу, возможность технологического и аварийного слива углеводородного топлива, противопожарную безопасность. Ее назначение заключается в снабжении двигателя необходимыми сортами топлива заданного качества и в ином количестве. Кроме того, топливная система должна обеспечивать возможность измерения расхода топлива с необходимой точностью, при любых условиях испытаний.