Способ определения запасов устойчивости газотурбинного двигателя

 

Использование: авиадвигателестроение, в способах испытаний газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: создают на выбранной приведенной частоте запас по физической температуре газа перед турбиной, уменьшением температуры воздуха на входе в компрессор на величину: где ΔT^*_г - запас по физической температуре газа перед турбиной, T^*_г.max - предельно-допустимая физическая температура газа перед турбиной. Затем при каждом значении площади выходного насадка увеличивают подачу топлива в основную камеру сгорания до вывода двигателя на постоянную приведенную частоту вращения. В момент срыва регистрируют параметры компрессора, частоту вращения, температуру воздуха перед компрессором, с учетом последних по характеристике компрессора определяют запасы устойчивости.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к способам испытаний газотурбинных двигателей, в частности к способам определения запасов устойчивости.

Известен способ определения запасов устойчивости газотурбинного двигателя путем впрыска воды в основную камеру сгорания [1].

Этот способ приводит к перегреву головок камеры сгорания из-за повышения температуры газа в первичной зоне горения, коробления и растрескивания горячих узлов вследствие попадания на них капель воды.

Известен также способ определения запасов устойчивости газотурбинного двигателя путем уменьшения площади выходного насадка с одновременным повышением температуры газа перед турбиной для поддержания постоянной приведенной частоты вращения до достижения срыва [1].

Этот способ позволяет получать сведения о запасах устойчивости газотурбинного двигателя в целом и не дает сведений о запасах устойчивости компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя. Кроме того, возможности этого способа ограничены допускаемым повышением температуры газа перед турбиной. Это ограничивает диапазон применения способа.

Целью изобретения является расширение области применения.

Это достигается тем, что в способе определения запасов устойчивости газотурбинного двигателя путем уменьшения площади выходного насадка с одновременным повышением температуры газа перед турбиной для поддержания постоянной приведенной частоты вращения перед определением запасов устойчивости компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя создают на приведенной частоте вращения запас по физической температуре газа перед турбиной, уменьшением температуры воздуха на входе в компрессор на величину Δt = где ΔТ_г^* - запас по физической температуре газа перед турбиной; Т_гmах^* - предельно-допустимая физическая температура газа перед турбиной, а затем при каждом значении площади выходного насадка увеличивают подачу топлива в основную камеру сгорания до вывода двигателя на постоянную приведенную частоту вращения и в момента срыва регистрируют параметры компрессора, частоту вращения и температуру воздуха перед компрессором.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. На выходе из турбокомпрессора двухконтурного турбореактивного двигателя уменьшают площадь выходного насадка, например, устанавливают сопловой аппарат турбины вентилятора с уменьшенной проходной площадью, затем для постоянной приведенной частоты вращения, выбранной для проверки запасов устойчивости, создают запас по физической температуре газа перед турбиной уменьшением температуры воздуха на входе в компрессор на величину Δt= 288 например, охлаждением воздуха на входе в теплообменнике, и увеличивают подачу топлива в основную камеру сгорания до вывода двигателя на постоянную приведенную частоту вращения, выбранную для проверки запасов. В момент срыва регистрируют параметры компрессора, частоту вращения и температуру воздуха перед компрессором. Затем определение запасов устойчивости производят на других значениях приведенной частоты вращения. Приведенные частоты вращения ротора и параметры компрессора в момент срыва наносят на характеристику компрессора и определяют запасы устойчивости.

П р и м е р. На выходе из турбокомпрессора вместо штатного соплового аппарата турбины вентилятора с проходной площадью 0,915 м² устанавливают сопловой аппарат с уменьшенной проходной площадью, например 0,870 м². На выбранной для определения запасов устойчивости приведенной частоте вращения n_2пр. = 99% выбирают запас по физической температуре газа перед турбиной ΔТ_г^* = 90^о (определяется величиной увеличения температуры газа на постоянной частоте вращения при уменьшении проходной площади соплового аппарата плюс 20-30^оС, учитывающих разброс характеристик двигателя, точность определения температуры и пр.). Определяют величину уменьшения температуры воздуха на входе в компрессор от исходного значения на входе в компрессор Т_вх.к^* = 435 К на n_2пр= 99% при штатном сопловом аппарате: Δt = 288 = 288 = 15,5° где Т_гmах^* = 1670 К - предельно-допустимая физическая температура газа перед турбиной.

Уменьшают температуру воздуха на входе в компрессор, например, охлаждением в теплообменнике на величину Δt = 16^о. Затем увеличивают подачу топлива в основную камеру сгорания и выводят двигатель на приведенную частоту вращения n_2пр = =99%. В момент срыва регистрируют параметры компрессора, частоту вращения и температуру воздуха на входе в компрессор: Т_{вх к}^* = 420К, π_КВД^* = 6,7, n_2пр = 98,5%. Наносят их на характеристику компрессора и определяют запасы устойчивости.

Уменьшение температуры воздуха на входе в компрессор двухконтурного турбореактивного двигателя на постоянной приведенной частоте вращения создает запас по физической температуре газа перед турбиной и позволяет определять запасы устойчивости компрессора во всем рабочем диапазоне.

Использование данного способа сокращает материальные затраты на создание и доводку турбореактивных двигателей, повышает их надежность.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСОВ УСТОЙЧИВОСТИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ путем уменьшения площади выходного насадка с одновременным повышением температуры газа перед турбиной до достижения срыва компрессора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения запасов устойчивости во всем диапазоне режимов работы компрессора, создают на выбранной приведенной частоте вращения запас по физической температуре газа перед турбиной уменьшением температуры воздуха на входе в компрессор на величину Δt=288 где ΔT_г^* - запас по физической температуре газа перед турбиной; T_г.max^* - предельно допустимая физическая температура газа перед турбиной, а затем при каждом значении площади выходного насадка увеличивают подачу топлива в основную камеру сгорания до вывода двигателя на постоянную приведенную частоту вращения, в момент срыва регистрируют параметры компрессора, частоту вращения и температуру воздуха перед компрессором и с учетом последних по характеристике компрессора определяют запасы устойчивости.