RU2221996C2 - Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation - Google Patents

Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2221996C2
RU2221996C2 RU2001117417/28A RU2001117417A RU2221996C2 RU 2221996 C2 RU2221996 C2 RU 2221996C2 RU 2001117417/28 A RU2001117417/28 A RU 2001117417/28A RU 2001117417 A RU2001117417 A RU 2001117417A RU 2221996 C2 RU2221996 C2 RU 2221996C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
jet engine
thrust
spiral
engine
primary transducer
Prior art date
Application number
RU2001117417/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001117417A (en
Inventor
С.А. Орлов
А.В. Ромашко
А.В. Никипелов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф.Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф.Решетнёва" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф.Решетнёва"
Priority to RU2001117417/28A priority Critical patent/RU2221996C2/en
Publication of RU2001117417A publication Critical patent/RU2001117417A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2221996C2 publication Critical patent/RU2221996C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: testing equipment. SUBSTANCE: process consists in measurement of action of jet engine on primary converter. Action is transferred to primary converter with the help of intermediate member. Action is recorded in pressure chamber where several engines are placed at same time. Cone in which jet engine installation flame is positioned is found in advance and then jet engine installations are so placed that their flame cones do not cross. Then each jet engine installation is switched on in turn, readings of each pickup are recorded in this process. Conclusion on operation of each jet engine installation is made with allowance for errors induced by operation of neighboring jet engine installations. Proposed bench includes support 1, force measuring pickups 2, intermediate member 5 to transfer force linked to recorder. Jet engine installations 4 are positioned in pressure chamber along spiral 7. Force measuring pickups 2 are mounted on support 1 and along spiral 7. EFFECT: expanded functional capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

При разработке и проведении испытаний двигательных установок различного типа одной из наиболее важных характеристик является характеристика тяги ДУ. Предлагаемое изобретение относится к области испытаний реактивных двигателей, в частности к области способов и устройств для определения силы тяги плазменных двигателей, в первую очередь, при приемных испытаниях. When developing and testing various types of propulsion systems, one of the most important characteristics is the characteristic of the thrust of the remote control. The present invention relates to the field of testing jet engines, in particular to the field of methods and devices for determining the thrust of plasma engines, primarily in acceptance tests.

Наибольшая трудность в определении тяги двигательной установки (ДУ) возникает ввиду того, что объект испытаний в таких случаях имеет значительные габариты и массу, а регистрируемые нагрузки находятся на грани точности измерений применяемой аппаратуры. Сама процедура регистрации нагрузок достаточно тривиальна и включает в себя размещение объекта испытаний на стенде на оснастке различного типа (например, на различных динамометрических платформах), подключение регистрирующей аппаратуры (различные силоизмерители), запуск источника нагрузки и регистрацию воздействий. Например, а.с. СССР 518652, 459698, 608066 и др. The greatest difficulty in determining the thrust of a propulsion system (DE) arises due to the fact that the test object in such cases has significant dimensions and weight, and the recorded loads are on the verge of measuring accuracy of the equipment used. The procedure for registering loads is quite trivial and includes placing the test object on a bench with various types of equipment (for example, on various dynamometric platforms), connecting recording equipment (various load meters), starting the load source and recording the effects. For example, A.S. USSR 518652, 459698, 608066, etc.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (прототип) "Способ определения импульса силы тяги ракетного двигателя и стенд для его осуществления" патент РФ 2091736, кл. G 01 L 5/13. Способ определения импульса силы тяги ракетного двигателя с помощью первичного преобразователя заключается в измерении воздействия ракетного двигателя на первичный преобразователь через фрикцион. Затем определяют импульс тяги двигателя по формуле, учитывающей воздействие, полученное с помощью первичного преобразователя. Сам стенд включает опору, первичный преобразователь, соединенный с регистратором продольный фрикцион, обеспечивающий передачу воздействия от двигателя к устройству измерения. Closest to the proposed invention is (prototype) "Method for determining the momentum of the thrust of a rocket engine and a stand for its implementation" RF patent 2091736, cl. G 01 L 5/13. The method for determining the impulse of the thrust of a rocket engine using a primary transducer is to measure the impact of a rocket engine on the primary transducer through a friction clutch. Then determine the impulse of engine thrust according to a formula that takes into account the effect obtained using the primary Converter. The stand itself includes a support, a primary transducer, a longitudinal friction clutch connected to the recorder, which provides the transmission of influence from the engine to the measuring device.

Существенным недостатком рассмотренных выше как способов испытаний, так и самих стендов является их малая пригодность для определения тяги электрореактивных двигателей (ЭРД). При массе вместе с необходимой арматурой в десятки кг тяга двигателей составляет несколько граммов. Кроме того, сами испытания ЭРД должны проводиться в вакуумной камере, так как наличие атмосферы существенно влияет на характеристики ЭРД. A significant drawback of both the test methods discussed above and the stands themselves is their low suitability for determining the thrust of electric jet engines (ERE). With a mass of tens of kg, together with the necessary fittings, the engine thrust is several grams. In addition, the propulsion tests themselves should be carried out in a vacuum chamber, since the presence of the atmosphere significantly affects the performance of the propulsion.

Для проведения приемных испытаний поставляется, как правило, партия ДУ, и проведение испытаний по отдельности каждой ДУ приводит к существенному перерасходу средств. Размещение известных стендов в барокамере даже для испытаний одной ДУ проблематично, а установка нескольких стендов невозможна в принципе. Т. е. стенд должен быть малогабаритным и допускать достаточно простой монтаж - демонтаж. Помимо этого, в зоне плазменного факела не должно быть посторонних предметов, а сами факелы ДУ не должны пересекаться. Таким образом, ни один из известных авторов стендов и способов определения тяги реактивных двигателей при приемных испытаниях тяги малых ЭРД не годится. For acceptance tests, as a rule, a batch of remote control is supplied, and testing individually for each remote control leads to a significant cost overrun. Placing well-known stands in a pressure chamber even for testing one remote control is problematic, and installing several stands is impossible in principle. That is, the stand should be small-sized and allow for a fairly simple installation - dismantling. In addition, there should not be any foreign objects in the plasma torch zone, and the remote control torches themselves should not intersect. Thus, not one of the well-known authors of the stands and methods for determining the thrust of jet engines in the acceptance tests of thrust of small propulsion engines is suitable.

Целью предлагаемого изобретения является исключение указанных недостатков. The aim of the invention is the elimination of these disadvantages.

Предлагаемый способ одновременного измерения силы тяги реактивных двигательных установок с помощью первичного преобразователя заключается в измерении воздействия ракетного двигателя на первичный преобразователь, при этом передача воздействия от платформы на первичный преобразователь производится с помощью промежуточного элемента. Отличается заявляемый способ тем, что регистрация воздействия проводится в барокамере, и одновременно в ней размещаются несколько двигателей. При этом предварительно определяют конус, в который помещается факел двигательной установки, затем двигательные установки размещают таким образом, чтобы конусы факелов не пересекались. Далее последовательно включают каждую двигательную установку, регистрируют в процессе этого показания каждого датчика, при этом заключение о работе каждой двигательной установке делают с учетом погрешностей, вносимых работой соседних двигательных установок. The proposed method for simultaneously measuring the thrust of jet propulsion systems using a primary transducer is to measure the impact of a rocket engine on the primary transducer, while the transmission of the impact from the platform to the primary transducer is performed using an intermediate element. The claimed method differs in that the exposure is recorded in a pressure chamber, and at the same time several engines are placed in it. In this case, the cone into which the torch of the propulsion system is placed is preliminarily determined, then the propulsion systems are placed so that the cones of the torches do not intersect. Then each propulsion system is subsequently turned on, each sensor readings are recorded during this process, and the conclusion about the operation of each propulsion system is made taking into account the errors introduced by the operation of neighboring propulsion systems.

Стенд для реализации способа одновременного измерения тяги реактивных двигательных установок содержит опору, первичный преобразователь, соединенный с регистратором промежуточного элемента для передачи усилий. Отличается стенд тем, что двигательные установки располагаются в барокамере по спирали. А расположение двигательных установок на спирали, их максимальное количество, а также шаг спирали определяются размером конуса, в котором помещается факел двигательной установки. Кроме того, на опоре по спирали устанавливают датчики силы, оси чувствительности которых совпадают с направлением тяги двигательных установок либо перпендикулярны к ним. Причем шаги спиралей, по которым устанавливают датчики силы и двигательные установки, одинаковы. A stand for implementing a method for simultaneously measuring thrust of jet propulsion systems comprises a support, a primary transducer connected to an intermediate element recorder for transmitting forces. The stand differs in that the propulsion systems are arranged in a pressure chamber in a spiral. And the location of the propulsion systems on the spiral, their maximum number, as well as the pitch of the spiral are determined by the size of the cone in which the torch of the propulsion system is placed. In addition, force sensors are installed on the support in a spiral, the sensitivity axes of which coincide with the direction of thrust of the propulsion systems or are perpendicular to them. Moreover, the steps of the spirals along which force sensors and propulsion systems are installed are the same.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан стенд для определения тяги электрореактивных двигателей. Стенд состоит из опоры 1 с установленными на ней датчиками регистрации усилий 2. Трос 3 обеспечивает крепление подвижной платформы. Усилие от работающей ДУ 4 передается на датчики регистрации усилий 2 с помощью промежуточного элемента 5. Оси чувствительности датчиков силы 2 совпадают с направлением тяги двигательных установок 4 либо перпендикулярны к ним (если регистрация усилий проводится по схеме, показанной на фиг.2, где дополнительно вводятся цилиндрический шарнир 8 и опора 9). Расположение двигательных установок в пространстве проводится по спирали 6 (показана пунктиром). Количество одновременно устанавливаемых в вакуумную камеру ДУ определяется размером конуса 7, в который помещается факел работающей двигательной установки. The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a stand for determining the thrust of jet engines. The stand consists of a support 1 with installed sensors for recording efforts 2. Cable 3 provides fastening of the movable platform. The force from the working remote control 4 is transmitted to the force detection sensors 2 using an intermediate element 5. The sensitivity axes of the force sensors 2 coincide with the thrust direction of the propulsion systems 4 or are perpendicular to them (if the registration of forces is carried out according to the scheme shown in figure 2, where additionally cylindrical hinge 8 and support 9). The location of the propulsion systems in space is carried out in a spiral 6 (shown by a dotted line). The number of remote controls simultaneously installed in the vacuum chamber is determined by the size of the cone 7, into which the torch of the running propulsion system is placed.

Сущность изобретения может быть пояснена следующим образом. При проведении испытаний по измерению тяги ЭРД необходимо получить изменение силы тяги во времени. Для этого могут применяться различные датчики силы. При проведении приемных испытаний ЭРД регистрация усилий должна проводиться в вакуумной камере (иначе произойдет повреждение двигателя, а зарегистрированные усилия не будут соответствовать штатной работе ДУ). Для проведения приемных испытаний поставляется обычно партия ДУ. Проведение испытаний, при которых каждая ДУ поочередно устанавливается в вакуумную камеру, затем откачивается воздух, проводится регистрация усилий и замена ДУ, влечет за собой большие расходы и требует проведения длительных испытаний. Расположение в вакуумной камере одновременно несколько достаточно громоздких стендов сложно (ввиду ограниченной площади камер). Очевидно, что должен быть один стенд, обеспечивающий съем информации со всех ДУ. Для более рационального использования объема вакуумной камеры ДУ располагаются в пространстве по спирали. Количество двигателей, которые можно расположить в камере, определяется ее размерами и формой факела ДУ. Для расположения двигателей в вакуумной камере на этапе проведения отработки ДУ проводится (по результатам, например, фотографирования) построение конической поверхности, внутри которой размещается факел двигателя. Далее в пространстве располагаются эти конусы (например, с помощью компьютерного моделирования), и определяется для конкретной камеры допустимое число ДУ. Совпадение осей чувствительности датчиков регистрации и вектора тяги ДУ обеспечивает точную регистрацию силы тяги. The invention can be explained as follows. When conducting tests to measure the thrust of the electric propulsion, it is necessary to obtain a change in the thrust force over time. For this, various force sensors can be used. During the acceptance tests of the electric propulsion, the registration of forces should be carried out in a vacuum chamber (otherwise the engine will be damaged, and the registered forces will not correspond to the standard operation of the remote control). For acceptance tests usually delivered a batch of remote controls. Testing, in which each remote control is alternately installed in a vacuum chamber, then air is pumped out, efforts are recorded and the remote control is replaced, entails high costs and requires lengthy tests. The location in the vacuum chamber at the same time several rather bulky stands is difficult (due to the limited area of the chambers). Obviously, there should be one stand, providing information retrieval from all remote controls. For a more rational use of the volume of the vacuum chamber, the remote controls are arranged in space in a spiral. The number of engines that can be placed in the chamber is determined by its size and the shape of the flame of the remote control. To arrange the engines in a vacuum chamber at the stage of working out the remote control (according to the results, for example, photographing), a conical surface is built, inside which the engine plume is placed. Further in space these cones are located (for example, using computer simulation), and the permissible number of remote controls is determined for a particular camera. The coincidence of the sensitivity axes of the registration sensors and the thrust vector of the remote control ensures accurate registration of the thrust force.

Время работы ДУ при ПСИ составляет, обычно, около 30 мин, но при этом возможно взаимовлияние на результаты измерений силы тяги ДУ. Поэтому предварительно включается на несколько секунд каждая ДУ, а регистрация производится всеми датчиками силы. Такой подход позволит учесть взаимовлияние работы ДУ на результаты измерений соседних ДУ (возможные электрические наводки в измерительных каналах). The operating time of the remote control with PSI is usually about 30 minutes, but at the same time, mutual influence on the measurement results of the traction force of the remote control is possible. Therefore, each remote control is first turned on for several seconds, and registration is performed by all force sensors. This approach will allow taking into account the mutual influence of the remote control operation on the results of measurements of neighboring remote control (possible electrical interference in the measuring channels).

Вывеска ДУ на тросе обеспечивает простоту ее монтажа в камере. Одинаковый шаг спиралей, на которых устанавливаются двигатели и датчики регистрации усилий, обеспечивает горизонтальное расположение промежуточного элемента. The remote control sign on the cable makes it easy to install in the camera. The same pitch of the spirals on which the motors and force sensors are installed provides a horizontal arrangement of the intermediate element.

Пример практической реализации
В настоящее время в НПО ПМ начинается отработка схемы измерений тяги с одной ДУ, и по результатам этих работ окончательно будет скомпонован стенд для одновременной регистрации силы тяги нескольких ДУ. Монтаж стенда будет проводиться в вакуумной камере КВУ-400. Рабочая зона имеет диаметр 5100 мм и высоту 10000 мм. Одновременно в ней, по предварительным данным, могут проводиться испытания восьми стационарных плазменных двигателей типа М-70, М-100 с номинальной тягой 4 и 8 граммов соответственно (8 и 16 г при работе двух ДУ в одном блоке). Рабочее давление в камере ~10-6 мм рт. ст. Масса одного блока ДУ с магистралями для подвода ксенона ~17,5 кг. Для регистрации усилий используются преобразователи силы ПС-1-50 на основе интегральных балочных преобразователей ТКБ-6 с номинальным усилием 50 г и динамическим диапазоном 104. Завершение работ по созданию стенда предполагается в четвертом квартале 2001 года.
Practical example
At present, NPO PM is starting to develop a traction measurement scheme with one remote control, and based on the results of these works, a stand will be finally assembled for simultaneously registering the traction force of several remote controls. Installation of the stand will be carried out in a vacuum chamber KVU-400. The working area has a diameter of 5100 mm and a height of 10,000 mm. At the same time, according to preliminary data, eight stationary plasma engines of the M-70, M-100 type with a nominal thrust of 4 and 8 grams, respectively (8 and 16 g when two remote controls are in the same block) can be tested in it. The working pressure in the chamber is ~ 10 -6 mm RT. Art. The weight of one remote control unit with highways for supplying xenon is ~ 17.5 kg. For force registration, PS-1-50 power converters are used based on the TKB-6 integrated beam converters with a nominal force of 50 g and a dynamic range of 10 4 . The completion of the stand creation is expected in the fourth quarter of 2001.

Claims (2)

1. Способ измерения силы тяги реактивной двигательной установки с помощью первичного преобразователя, заключающийся в измерении воздействия ракетного двигателя на первичный преобразователь, при этом передачу воздействия от платформы на первичный преобразователь производят с помощью промежуточного элемента, отличающийся тем, что регистрацию воздействия проводят в барокамере, и одновременно размещаются несколько двигателей, при этом предварительно определяют конус, в который помещается факел двигательной установки, затем двигательные установки размещают таким образом, чтобы конуса факелов не пересекались, далее последовательно включают каждую двигательную установку, регистрируют в процессе этого показания каждого датчика, при этом заключение о работе каждой двигательной установки делают с учетом погрешностей, вносимых работой соседних двигательных установок.1. The method of measuring the thrust of a jet propulsion system using a primary transducer, which consists in measuring the impact of a rocket engine on the primary transducer, wherein the transmission of the impact from the platform to the primary transducer is performed using an intermediate element, characterized in that the impact is recorded in a pressure chamber, and several engines are placed at the same time, while the cone into which the torch of the propulsion system is placed is pre-determined, then The units are placed in such a way that the cones of the torches do not intersect, then each engine unit is subsequently turned on, each sensor readings are recorded during this process, and the conclusion about the operation of each engine unit is made taking into account the errors introduced by the operation of the neighboring engine units. 2. Стенд для реализации способа измерений тяги реактивной двигательной установки, содержащий опору, первичный преобразователь, соединенный с регистратором промежуточного элемента для передачи усилий, отличающийся тем, что двигательные установки расположены в барокамере по спирали, где их максимальное количество, а также шаг спирали определяют размером конуса, в котором помещается факел двигательной установки, кроме того, на опоре по спирали устанавливают датчики силы, оси чувствительности которых совпадают с направлением тяги двигательных установок, либо перпендикулярны к ним, причем шаги спиралей, по которым устанавливают датчики силы и двигательные установки, одинаковы.2. A bench for implementing a method of measuring thrust of a jet propulsion system, comprising a support, a primary transducer connected to an intermediate element recorder for transmitting forces, characterized in that the propulsion systems are arranged in a pressure chamber in a spiral, where their maximum number and also the pitch of the spiral are determined by the size the cone in which the torch of the propulsion system is placed, in addition, force sensors are installed on the support in a spiral, the sensitivity axes of which coincide with the direction of thrust of the engine installations, or perpendicular to them, and the steps of the spirals along which force sensors and propulsion systems are installed are the same.
RU2001117417/28A 2001-06-21 2001-06-21 Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation RU2221996C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001117417/28A RU2221996C2 (en) 2001-06-21 2001-06-21 Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001117417/28A RU2221996C2 (en) 2001-06-21 2001-06-21 Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001117417A RU2001117417A (en) 2003-07-20
RU2221996C2 true RU2221996C2 (en) 2004-01-20

Family

ID=32090258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001117417/28A RU2221996C2 (en) 2001-06-21 2001-06-21 Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2221996C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478924C1 (en) * 2011-11-01 2013-04-10 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" Measuring device of impulse reactive thrust of low thrust liquid propellant engine
RU2730775C1 (en) * 2019-12-02 2020-08-25 Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") Electric rocket engine jet force measuring instrument

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478924C1 (en) * 2011-11-01 2013-04-10 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" Measuring device of impulse reactive thrust of low thrust liquid propellant engine
RU2730775C1 (en) * 2019-12-02 2020-08-25 Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") Electric rocket engine jet force measuring instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101435728B (en) Apparatus and method for measuring small rocket engine thrust force vector in vacuum
CN109211169B (en) Detection system and detection method for measuring pipeline size parameters
KR20010023726A (en) Eddy current pipeline inspection device and method
EP0558674A1 (en) Pipeline pig and method of pipeline inspection.
CN108896305A (en) Aluminum enclosure bearing block Thermal-mechanical Coupling strain measurement system and measurement method
CN111121671A (en) Aeroengine hole axiality error detection device
RU2221996C2 (en) Process measuring thrust force of jet engine installations and bench for its implementation
CN106908226A (en) A kind of Pipeline Crossing by Horizontal Directional Drilling churn drilling tools performance testing device and its method of testing
RU2312316C1 (en) Method and device for measuring thrust of electric jet engines
Chung et al. Real-time visualization of bridge structural response through wireless MEMS sensors
KR102442346B1 (en) method for field-verifying normal operation of seismic acceleration sensor and the seismic acceleration sensor using thereby
WO1998023938A1 (en) A quality control system for testing mechanical devices
Burrahm et al. Development of piston temperature telemetry system
CN213902798U (en) Superconducting cable anti vibration performance detecting system
de Santana Nunes et al. A low-cost data acquisition system for dynamic structural identification
CN113959322A (en) Array displacement measuring device and method for monitoring side slope slippage and settlement
CN114487099A (en) Nondestructive detection system and detection method for sleeve grouting quality
RU2308692C1 (en) Method and device for monitoring bridge
RU2221995C2 (en) Procedure measuring thrust force of jet engine and bed for its realization
US6748809B2 (en) Load monitoring systems and methods
RU2135976C1 (en) Device for measuring constituents of traction force of jet engine
RU2030719C1 (en) Sensor of thrust-measuring device
CN113074858B (en) Sensing system for measuring dynamic blasting state, sample system and test method
RU2058535C1 (en) Method of measurement of axial preloaded of ball bearing unit of rotor of dynamically tuneable gyroscope
CN112557500B (en) Underwater elastic wave full wave field nondestructive detection system and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090622