- •Испытания и обеспечение надежности газотурбинных двигателей
- •Оглавление
- •1.1. Испытания как средство обеспечения надежности гтд.
- •1.2. Виды работ и программы по созданию надежных гтд.
- •1.3. Структура работ по обеспечению надежности гтд.
- •1.4. Испытания на надежность.
- •3. Объект испытания на надежность.
- •2.1. Режимы работы гтд
- •Реверсивные режимы работы
- •Неустановившиеся режимы работы гтд
- •2.2. Категории и виды испытаний гтд Категории испытаний Предварительные испытания гтд
- •Приемочные испытания гтд
- •Ведомственные испытания
- •Сертификационные испытания
- •Приемо-сдаточные испытания
- •Периодические испытания
- •Типовые испытания
- •Эксплуатационные испытания
- •По месту и условиям проведения испытаний
- •По определяемым характеристикам объекта
- •2.3.Этапы и виды работ при создании двигателей
- •Производство
- •2.4. Испытания проводимые на этапе нир
- •2.5. Испытания гтд проводимые на этапе окр
- •2.6. Испытания проводимые на этапе серийного производства
- •3.1. Правила испытаний и приемки гтд Общие положения
- •3.2. Испытания по определению параметров и характеристик гтд
- •3.3.Основные положения методики обработки резуль-татов испытаний и определения характеристик гтд
- •- Полное давление воздуха на входе в рмк, абсолютное
- •- Температура воздуха на входе в рмк
- •Применение методики обработки результатов испытаний для гтд
- •Значения функции давления насыщенного водяного пара по температуре
- •3.4. Основные положения методики приведения основных параметров гтд к стандартным атмосферным условиям
- •3.5. Испытания по определению и проверке прочност-ных характеристик гтд.
- •3.6. Испытания по определению ресурсных характеристик гтд
- •3.7. Специальные испытания гтд
- •Типы задач, решаемых при испытаниях двигателей.
- •4.1. Структура испытательной станции
- •4.2. Испытательные стенды, основные требования, схемы
- •Двигатель для испытаний
- •4.3. Летные испытания, типовые летные испытания, особенности и основные требования, летающие лаборатории
- •Типовые летные испытания гтд
- •4.4. Общие сведения и требования к летающим лабораториям.
- •5.1. Принципы подхода к подготовке программы испытаний гтд.
- •5.2. Особенности испытаний дтрд
- •5.3. Особенности испытаний трдф
- •5.4. Особенности испытаний гтд с реверсом тяги
- •5.5. Особенности испытаний гтд с отклоняемым векто- ром прямой тяги.
- •5.6. Особенности испытаний турбовальных и турбовинтовых гтд, эквивалентная мощность, требования к стендам.
- •5.7. Особенности испытаний пврд
- •6.1. Испытания компрессора (вентилятора)
- •6.2. Испытания основной камеры сгорания
- •6.3. Испытания турбины
- •6.4. Испытания систем автоматического управления (сау)
- •6.5. Исследования шума, генерируемого компрессором и соплом двигателя.
- •6.6. Испытания редукторов
- •6.7. Испытания стартеров
- •6.8. Испытания насосов и форсунок
- •6.9. Испытания топливорегулирующей аппаратуры
- •7.2. Обработка параметров, измеренных в процессе испытаний.
- •7.3. Общие сведения об измерениях и приборах для измерений
- •7.4. Измерение давлений
- •7.5. Приборы для измерения давлений
- •7.6. Измерение температур
- •7.7. Приборы для измерения температур
- •7.8. Измерение расхода топлива
- •7.9. Приборы для измерения расхода топлива
- •7.10. Измерение расхода воздуха
- •7.11. Измерение скорости потока жидкости и газа Определение величины скорости потока
- •7.12. Измерение крутящего момента.
- •7.13. Измерение частоты вращения
- •7.14. Измерение вибраций
- •7.15. Измерение напряжений в элементах гтд
- •7.16. Методы контроля состояния и обнаружения дефектов в ходе испытаний гтд
- •8.2. Измерительно-вычислительный комплекс (ивк)
7.5. Приборы для измерения давлений
Давления газов или жидкостей измеряют с помощью манометров. При испытаниях ГТД наибольшее распространение получили жидкостные, механические и электрические манометры, а также преобразователи давления – тензорезистивные дифференциальные датчики, датчики избыточного давления, датчики разрежения (Сапфир, Метран, Honeywell, Kulite, Druck и др.). Принципиальное их отличие состоит в способах уравновешивания давления и регистрации его величины. В жидкостных манометрах измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости, залитой в манометр, в механических и электрических – грузом или силой упругости дефомируемого элемента. В электрических манометрах (преобразователях давления ) деформация упругого элемента преобразуется в электрический сигнал, что уменьшает инерционность прибора и позволяет передать сигнал на необходимые расстояния.
Жидкостные манометры.
Простейший жидкостный манометр ( пьезометр ) представляет собой U-образную трубку, в которой измеряемая разность давлений ( ) уравновешивается давлением столба жидкости, заполняющей эту трубку:
,
где – плотность жидкости залитой в пьезометр;
– высота столба жидкости (разница в уровнях жидкости в
коленах трубки измеряемых относительно нулевого равновесного уровня).
При измерении абсолютного давления в какой-либо точке один конец жидкостного манометра сообщен с атмосферой. Тогда измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости и атмосферным давлением:
.
Жидкостные манометры нашли применение в качестве средства для измерения давлений, незначительно отличающихся от атмосферного. Диапазон применения пьезометров обычно находится в пределах (0,03…0,3 атм) и в каждом конкретном случае зависит от плотности используемой жидкости. В жидкостных манометрах чаще всего используются такие жидкости как: вода ( = 1,0 ), спирт метиловый ( = 0,792 ), ртуть ( = 13,54 ).
Недостатком U- образных манометров является необходимость фиксирования величин уровней в двух трубках, Однотрубчатый манометр лишен этого недостатка. Резервуар такого манометра должен иметь по сравнению с трубкой значительно больший диаметр для того, чтобы изменение уровня жидкости в нем было пренебрежимо мало.
В испытаниях ГТД из всех жидкостных манометров практическое применение нашел и так называемый батарейный манометр, который состоит из нескольких трубчатых манометров и позволяет определять поля давлений (например на входе в двигатель).
Точки, в которых измеряется давление, соединены с трубками, а общий резервуар соединен с атмосферой. Показания батарейного манометра могут фотографироваться. Для регистрации показаний может быть использован фотоэлектрический преобразователь, который с помощью специальной каретки перемещается вдоль пьезометрических трубок и фиксирует положение уровней жидкости поочередно во всех трубках. Результаты измерения в этом случае передаются сразу на вход вычислительной машины, исключая длинный и трудоемкий процесс расшифровки и обработки результатов, зафиксированных на фото или видео пленке.
Точность измерений давлений жидкостными манометрами достигает 0,1% от максимальной измеряемой величины.
Механические манометры
Механические манометры обычно используются для измерения высоких давлений. Весьма распространено применение манометра с трубчатой пружиной ( трубкой Бурдона ). В такой конструкции давление через штуцер манометра подается в трубку, которая под действием этого давления стремится распрямиться и через рычажный механизм возникающее при распрямлении перемещение передается на указывающую стрелку.
Сравнительно часто применяются мембранные и сильфонные механи-ческие манометры, чувствительными элементами в которых являются металлическая гофрированная мембрана или сильфон. В таких манометрах измеряемое давление подается в герметичный объем, закрытый мембраной. Под давлением мембрана прогибается, а сильфон растягивается и через передающее устройство поворачивают стрелку прибора.
Общим недостатком рассмотренных выше типов манометров является зависимость характеристик упругих элементов от температуры, а также существенная инерция при измерении. Достоинствами рассматриваемых типов приборов являются простота конструкции и малая чувствительность к вибрациям.
Выбор класса точности механического манометра с упругим чувствительным элементом определяется областью применения прибора. Рабочие манометры выпускаются пяти классов точности: 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Образцовые манометры имеют два класса точности: 0,2 и 0,4. Образцовые манометры используются для тарировки рабочих манометров.
Электрические манометры (датчики)
Основным недостатком механических манометров и жидкостных пьезометров является невозможность использования их для регистрации быстропротекающих процессов по причине значительной инерции чувствительных элементов. У электрических манометров указанный недостаток отсутствует. Манометры обладают малыми габаритами и малой инерцией. Существует достаточно большое количество конструкций электрических манометров. В настоящее время наибольшее распространение получили электрические манометры с индуктивными датчиками давления. Принцип действия этих манометров основан на том, что индуктивные датчики преобразовывают механическую величину – давление в электрическую величину – сопротивление. Конструктивно датчик выполнен в виде мембранной коробки с двумя электрическими катушками, расположенными по разные стороны относительно металлической мембраны. Таким образом, индуктивное сопротивление катушек зависит от положения мембраны, которое задается разностью измеряемых давлений р1 и р2. Электрические катушки в цепи являются плечами электрического мостика Уитсона. В зависимости от сопротивления катушек меняются электрические потенциалы в точках разветвления электрической цепи к катушкам, что соответствует разности измеряемых давлений.
В настоящее время промышленность выпускает индуктивные датчики трех типов: ДМИ-1; ДМИ-2, ДМИ-3. Измеряемые перепады давлений до 10 атм. Основная погрешность не превышает +3% от диапазона измерения. Датчики работоспособны при температурах –60…+100˚С, вибрациях 10…600 Гц и перегрузках до 20g с амплитудой не менее 1 мм. Срок службы около 30 часов.