6.9. Испытания топливорегулирующей аппаратуры

В настоящее время для испытания топливорегулирующей аппаратуры и связанной с ней автоматики находят применение стенды с обратной связью, в которых реальная топливорегулирующая аппаратура подключается к моделирующей установке, имитирующей динамические свойства двигателя

Структурная схема стенда с обратной связью включает в себя блок (модель ГТД), в котором на промышленной электронной моделирующей установке набраны дифференциальные уравнения, описывающие динамические процессы ГТД в натуральном масштабе времени при стандартных атмосферных условиях. В следующем блоке (имитаторе условий полета) вырабатываются поправки к решению дифференциальных уравнений в соответствии с заданными условиями испытания – высотой и скоростью полета.

Напряжение u_П, выработанное в результате решения дифференциальных уравнений с учетом поправок на высоту и скорость полета, поступает в специальное устройство стендового силового привода, задающего частоту вращения силовому приводу. Силовой стендовый привод приводит во вращение испытуемый топливорегулирующий агрегат и выполненный с ним заодно топливный насос. Топливо, подаваемое насосом, истекает из коллектора форсунок (или эквивалентные им жиклеры) в сливной бак, в котором создается соответствующее полетным условиям противодавление. Сигнал об истинной частоте вращения топливорегулирующего агрегата – напряжение u_Пэ, вырабатываемое первичным преобразователем, являющимся частью прибора, измеряющего частоту вращения, поступает на вход в установку, где сравнивается с сигналом, задающим частоту вращения. Сигнал о давлении (расходе) топлива - напряжение u_m, вырабатываемое первичным преобразователем, являющимся частью прибора, измеряющего давление (расход) топлива, поступает в первый блок (модель ГТД), где в соответствии со статической характеристикой, заложенной в нее, вырабатывается сигнал о необходимой частоте вращения топливорегулирующего агрегата.

В установившемся режиме сигналы на требуемые величины расхода топлива и частоты вращения соответствуют действительным. При приложении управляющего возмущения сектором газа или другим способом (например, через блок имитации условий полета) соответствие нарушается и под воздействием управляющих сигналов возникает переходный процесс в работе топливного агрегата, который протекает так же, как у реального ГТД.

В конструкции испытуемого агрегата могут быть устройства, управляющие системами регулирования сопла, направляющими аппаратами компрессора и др. В этом случае топливорегулирующий агрегат соединяется системами с исполнительными механизмами, сигналы о положении которых u_F, u_α и т.д. направляются в блок (модель ГТД).

Модель ГТД вырабатывает также сигналы, соответствующие работе сигнализаторов ограничителей по π_к*, р_к*, Т_г*, π_т* и других. С помощью этих сигналов осуществляется дополнительное воздействие на работу испытуемого агрегата.

Поскольку между механическими процессами, проходящими в топливорегулирующей аппаратуре, и работой электронно-моделирующей установки должна быть непрерывная связь, требуются специальные устройства, преобразующие температуру, давление, угловые и линейные перемещения, а также другие параметры, в электрические сигналы и наоборот. Устройства эти должны быть быстродействующими и обладать минимальными статическими и динамическими погрешностями. Для большинства параметров можно подобрать стандартные преобразователи, применяемые в приборостроении и испытательных установках. Трудности возникают обычно в создании силового стендового следящего привода, преобразующего маломощный управляющий сигнал в значительную мощность вращательного движения (до нескольких сот киловатт), так как у современных ГТД аппаратура регулирования выполняется в одном узле с аппаратурой топливопитания. Бесступенчатый привод может быть создан на базе механических, гидравлических или электрических машин. В последнем случае постоянная времени привода получается наименьшей и характеристики топливорегулирующей аппаратуры, снятые на стенде, мало отличаются от характеристик, снятых на двигателе.

Главным достоинством стендов с обратной связью является то, что они позволяют проводить работы по доводке топливорегулирующей аппаратуры до изготовления опытного образца двигателя, так как статические и динамические характеристики ГТД могут быть получены с достаточной точностью расчетом.

Кроме того, на подобных стендах возможно выявление дефектов в работе топливорегулирующей аппаратуры и отладка каждого экземпляра по типовой (осредненной) характеристике двигателя, набранной в блоке (модель ГТД), что уменьшает объем регулировок при сдаточных и контрольных испытаниях серийных ГТД.

Лекция 7. Измерение параметров ГТД при испытаниях.

7.1. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

В зависимости от принятой на двигателе системы управления и способа отладки, измерение параметров может производиться на режимах, соответствующих измеренным или приведенным значениям частоты вращения ротора двигателя для данного режима, а также на режимах с ограничением по отдельным параметрам (частоте вращения одного из роторов, степени повышения давления воздуха за компрессором, температуре газов перед или за турбиной и др.).

Режим работы двигателя задается положением рычага управления двигателя (РУД) при этом, в соответствии с принятой программой регулирования, должно обеспечиваться получение основных данных на заданном режиме и ограничение режима по максимально допустимой величине частоты вращения роторов, степени повышения давления в компрессоре, температуры газов за турбиной и др.

При измерении параметра несколькими датчиками должен быть разработан порядок оценки достоверности проводимых измерений, а также порядок выбраковки отдельных измерений и перепроверок в тех случаях, когда оценка величины измеряемого параметра производится по осреднению показателей этих датчиков.

Параметры двигателя, как правило, измеряются на основных режимах без отбора воздуха на нужды ВС и без загрузки агрегатов, установленных на двигателе и используемых на нужды ВС. На двигателях, на которых техническими условиями дополнительно обусловлен и режим с повышенным отбором воздуха на нужды ВС ( на струйную систему управления положением ВС, на сдув пограничного слоя и др.), некоторые параметры измеряются также на режимах с отбором воздуха в количестве, установленном техническими условиями.

Перечень параметров, подлежащих измерению при проведении испытаний с подогревом воздуха на входе в двигатель, устанавливается программой испытаний на данный тип двигателя.

Для отладки и проверки ограничителей максимальных значений отдельных параметров, установленных на двигателе (частоты вращения роторов, температуры газов, давления воздуха за компрессором и др.), могут на время испытаний применяться съемные устройства (переходные мультипликаторы, подача воздуха от внешнего источника и др.).

Регламент вывода двигателя на контролируемый режим и порядок измерения параметров должны быть оговорены в программе на проведение испытаний.

Время выдержки двигателя на заданном режиме при проведении измерений на режимах, по которым оценивается соответствие двигателя техническим условиям, должно быть не менее времени, при котором

обеспечивается установившийся характер всех контролируемых параметров. Величина этого времени оценивается экспериментальным путем и оговаривается в программе.

Время выдержки перед измерением параметров на отдельных режимах, на которых недопустима продолжительная работа, может быть уменьшено до величины, устанавливаемой разработчиком. В этих случаях должен быть обусловлен порядок определения параметров для оценки основных данных на таких режимах.