RU158308U1

RU158308U1 - SIMULATOR OF NATURAL CONDITIONS OF OPERATION OF A GAS TURBINE ENGINE IN TESTS FOR ABSENCE OF AUTO OSCILLATIONS OF WORKING BLADES OF THE COMPRESSOR

Info

Publication number: RU158308U1
Application number: RU2014152806/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Рыбко; Николай Никодимович Захаров
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-12-27

Abstract

1. Имитатор естественных условий эксплуатации газотурбинного двигателя при испытаниях на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора, содержащий устанавливаемый при испытании в стендовый трубопровод элемент, формирующий структуру потока воздуха на входе в двигатель, отличающийся тем, что элемент, формирующий структуру потока, выполнен в виде круглой пластины, в теле которой выполнено центральное отверстие, форма которого образована дугой и прямой, проведенной к концам дуги, при этом при испытании пластину устанавливают на расстоянии L от входного сечения двигателя, составляющем 2,0-6,0 диаметра Dт трубопровода.2. Имитатор естественных условий эксплуатации по п. 1, отличающийся тем, что тело пластины выполнено перфорированным.1. A simulator of the natural conditions of operation of a gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of compressor blades, containing an element that is installed during testing in a bench pipeline, forming an air flow structure at the engine inlet, characterized in that the element forming the flow structure is made in the form of a round plate , in the body of which a central hole is made, the shape of which is formed by an arc and a straight line drawn to the ends of the arc, while during the test the plate is mounted on the distance L from the inlet section of the engine, comprising 2.0-6.0 of the diameter Dt of the pipeline. 2. The simulator of natural operating conditions according to claim 1, characterized in that the plate body is perforated.

Description

Полезная модель относится к испытаниям газотурбинных двигателей, в частности к имитаторам, используемых при испытаниях, и может найти применение в авиационном двигателестроении.The utility model relates to tests of gas turbine engines, in particular to simulators used in testing, and may find application in aircraft engine building.

Известно, что автоколебания опасны из-за резкого возрастания напряжений в колеблющейся детали (например, в рабочих лопатках компрессора) при небольшом изменении режима работы двигателя, поэтому проводится проверка двигателя на отсутствие автоколебаний по всей области оборотов двигателя - от минимальных до максимальных. Проверка двигателей на отсутствие автоколебаний проводится с имитацией неравномерности поля полных давлений. Неравномерность поля полных давлений перед двигателем создается с помощью устройств, имитирующих естественные условия эксплуатации газотурбинных двигателей.It is known that self-oscillations are dangerous due to a sharp increase in stresses in an oscillating part (for example, in compressor blades) with a small change in the engine operating mode, therefore, the engine is checked for self-oscillations over the entire range of engine revolutions - from minimum to maximum. Checking the engines for the absence of self-oscillations is carried out with imitation of the non-uniformity of the total pressure field. The unevenness of the total pressure field in front of the engine is created using devices that simulate the natural operating conditions of gas turbine engines.

Известен имитатор естественных условий эксплуатации газотурбинного двигателя при испытаниях на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора, содержащий комплект сеток и элемент с цилиндрических участком; при испытании имитатор располагают в стендовом трубопроводе перед входом в двигатель; рабочее тело, двигаясь через сетки и по кольцевому каналу, приобретает структуру по окружной неравномерности и радиальной неравномерности, близкую к реальной в полете (патент RU №77044, Кл: G01M 15/00, опубл. 10.10.2008).A known simulator of the natural conditions of operation of a gas turbine engine when tested for the absence of self-oscillations of the compressor working blades, containing a set of grids and an element with a cylindrical section; during the test, the simulator is placed in a bench line before entering the engine; the working fluid, moving through the grids and along the annular channel, acquires a structure of circumferential unevenness and radial unevenness, close to the real one in flight (patent RU No. 77044, C: G01M 15/00, publ. 10.10.2008).

Несмотря на то, что использование данного имитатора позволяет оценить прочностное состояние рабочих лопаток компрессора (вентилятора) с учетом взаимного влияния окружной и радиальной неравномерностей потока, его недостаток заключается в том, что его можно использовать только в случае, если средняя интенсивность пульсаций полного давления в сечении входа в двигатель ε_ср не превышает 2%; в случае, когда ε_ср больше 2%, степень приближения создаваемой структуры потока к реальным условиям недостаточно высока, что снижает достоверность результатов испытаний.Despite the fact that the use of this simulator allows us to evaluate the strength state of the compressor (fan) blades taking into account the mutual influence of the circumferential and radial flow irregularities, its disadvantage is that it can be used only if the average intensity of the total pressure pulsations in the cross section engine entry ε _cf does not exceed 2%; in the case where ε _{cf is} greater than 2%, the degree of approximation of the created flow structure to real conditions is not high enough, which reduces the reliability of the test results.

Технический результат заявленной полезной модели - повышение достоверности результатов испытания.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the test results.

Указанный технический результат достигается тем, что в имитаторе естественных условий эксплуатации газотурбинного двигателя при испытаниях на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора, содержащем устанавливаемый при испытании в стендовый трубопровод элемент, формирующий структуру потока воздуха на входе в двигатель, согласно полезной модели, элемент, формирующий структуру потока, выполнен в виде круглой пластины, в теле которой выполнено центральное отверстие, форма которого образована дугой и прямой, проведенной к концам дуги, при этом, при испытании пластину устанавливают на расстоянии L от двигателя, составляющем (2,0-6,0) диаметра Dт трубопровода.The specified technical result is achieved by the fact that in the simulator of the natural conditions of operation of the gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of the compressor working blades, which contains an element that forms the structure of the air flow at the engine inlet when testing in the bench pipeline, according to the utility model, an element that forms the flow structure is made in the form of a round plate, in the body of which a central hole is made, the shape of which is formed by an arc and a straight line drawn to the end m arc, while, in the test plate is set at a distance L from the engine, is (2.0-6.0) diameter Dt of the pipeline.

При испытании пластину необходимо устанавливать на расстоянии L от двигателя, составляющем (2,0-6,0) диаметра Dт трубопровода, так как именно на таком расстоянии возможно как смоделировать параметры окружной и радиальной неравномерностей полного давления, так и смоделировать необходимый уровень пульсаций полного давления одновременно с параметрами окружной и радиальной неравномерностей полного давления. При выходе за границы указанного диапазона невозможно достичь необходимого моделирования указанных параметров.During testing, the plate must be installed at a distance L from the engine, which is (2.0-6.0) of the diameter Dt of the pipeline, since it is at such a distance that it is possible to simulate the parameters of the circumferential and radial non-uniformities of the total pressure and to simulate the necessary level of pulsations of the total pressure simultaneously with the parameters of the circumferential and radial non-uniformities of the total pressure. If you go beyond the boundaries of the specified range, it is impossible to achieve the necessary modeling of the specified parameters.

Тело пластины может быть выполнено перфорированным, что позволяет при испытаниях снизить параметры радиальной неравномерности и повысить параметры окружной неравномерности.The body of the plate can be made perforated, which allows for testing to reduce the parameters of radial unevenness and increase the parameters of circumferential unevenness.

На фиг. 1 схематично изображен имитатор с отверстием, форма которого образована дугой и прямой, проведенной к концам дуги;In FIG. 1 schematically shows a simulator with a hole, the shape of which is formed by an arc and a straight line drawn to the ends of the arc;

на фиг. 2 - вариант выполнения имитатора с перфорацией;in FIG. 2 - embodiment of the simulator with perforation;

на фиг. 3 схематично изображен стендовый трубопровод с расположенным в нем имитатором.in FIG. 3 schematically shows a bench pipeline with a simulator located in it.

Имитатор содержит формирующий структуру потока элемент, выполненный в виде круглой пластины 1. В теле пластины 1 выполнено центральное отверстие (т.е. по центру пластины), форма которого образована дугой 2 и прямой 3, проведенной к концам дуги (фиг. 1). В теле пластины 1 может быть выполнена перфорация 4 (фиг. 2). Стендовое оборудование содержит лемнискатный насадок 5 и трубопровод 6. При испытании пластину 1 устанавливают в стендовый трубопровод 6. Пластину 1 устанавливают так, что центр отверстия находится на продольной оси трубопровода 6 на расстоянии L, составляющем (2,0-6,0) диаметра Dт трубопровода и отсчитываемом от двигателя 7 (от входного сечения) (фиг. 3), т.е. в трубопроводе 6, на его участке L, формируют заданные значения параметров воздушного потока.The simulator contains an element forming the flow structure made in the form of a circular plate 1. In the body of the plate 1 there is a central hole (i.e., in the center of the plate), the shape of which is formed by an arc 2 and a straight line 3 drawn to the ends of the arc (Fig. 1). Perforation 4 can be performed in the body of the plate 1 (Fig. 2). The bench equipment contains lemniscate nozzles 5 and pipeline 6. During testing, the plate 1 is installed in the bench pipe 6. The plate 1 is installed so that the center of the hole is on the longitudinal axis of the pipe 6 at a distance L of (2.0-6.0) diameter Dt the pipeline and measured from the engine 7 (from the inlet section) (Fig. 3), i.e. in the pipeline 6, in its section L, the set values of the air flow parameters are formed.

Испытания осуществляют следующим образом.Tests are as follows.

Перед испытанием расчетным путем определяют форму и размеры отверстия имитатора, обеспечивающие получение заданных неравномерностей потока и изготавливают имитатор с заданными размерами. Пластину 1 устанавливают в трубопроводе 6 между лемнискатным насадком 5 и входом в двигатель известным образом (Горбунов Г.М., Солохин Э.Л. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей, Москва, Машиностроение, 1967, с. 37, рис. 2.10), после чего проводят испытания: поток воздуха поступает через лемнискатный насадок 5 и отверстие пластины 1 на вход двигателя 7 (на рабочие лопатки компрессора), причем на участке до пластины 1 поток воздуха имеет равномерное поле скоростей, а пройдя через центральное отверстие пластины 1, поток воздуха приобретает на участке, равном расстоянию L, заданные параметры окружной и радиальной неравномерностей потока и уровень пульсаций полного давления, после чего воздух поступает на рабочие лопатки компрессора со структурой, близкой к реальным условиям полета.Before testing by calculation, the shape and dimensions of the hole of the simulator are determined, which provide the specified flow irregularities and a simulator is made with the given dimensions. The plate 1 is installed in the pipeline 6 between the lemniscate nozzle 5 and the engine inlet in a known manner (Gorbunov G.M., Solokhin E.L. Tests of aircraft jet engines, Moscow, Mechanical Engineering, 1967, p. 37, Fig. 2.10), after which the tests are carried out: the air stream enters through the lemniscate nozzles 5 and the hole of the plate 1 to the inlet of the engine 7 (to the compressor working blades), and in the section up to the plate 1, the air stream has a uniform velocity field, and passing through the central hole of the plate 1, the air stream acquire the area equal to the distance L, set parameters radial and circumferential flow non-uniformities and the level of the total pressure pulsations, whereafter the air enters the compressor blades with a structure close to the actual flight conditions.

В случаях, когда при испытании необходимо снизить параметр радиальной неравномерности и увеличить параметр окружной неравномерности, используют пластину с перфорацией (фиг. 2).In cases where during the test it is necessary to reduce the parameter of radial non-uniformity and increase the parameter of circumferential non-uniformity, use a plate with perforation (Fig. 2).

Таким образом, предложенный имитатор обеспечивает требуемую имитацию смешанной неравномерности (окружной и радиальной) и уровень пульсаций полного давления потока рабочего тела на входе в компрессор двигателя, что позволяет оценить прочностные характеристики и надежность рабочих лопаток компрессора.Thus, the proposed simulator provides the required simulation of mixed non-uniformity (circumferential and radial) and the level of pulsations of the total pressure of the flow of the working fluid at the inlet to the engine compressor, which makes it possible to assess the strength characteristics and reliability of the compressor working blades.

Claims

1. A simulator of the natural conditions of operation of a gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of compressor blades, containing an element that is installed during testing in a bench pipeline, forming an air flow structure at the engine inlet, characterized in that the element forming the flow structure is made in the form of a round plate , in the body of which a central hole is made, the shape of which is formed by an arc and a straight line drawn to the ends of the arc, while during the test the plate is mounted on the distance L from the inlet section of the engine, comprising 2.0-6.0 of the diameter Dt of the pipeline.

2. A simulator of natural operating conditions according to claim 1, characterized in that the body of the plate is perforated.