RU2402750C2 - Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines - Google Patents
Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402750C2 RU2402750C2 RU2008137157/06A RU2008137157A RU2402750C2 RU 2402750 C2 RU2402750 C2 RU 2402750C2 RU 2008137157/06 A RU2008137157/06 A RU 2008137157/06A RU 2008137157 A RU2008137157 A RU 2008137157A RU 2402750 C2 RU2402750 C2 RU 2402750C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic brake
- thermal
- engine
- hydraulic
- engines
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ИИзобретение относится к области испытания турбовинтовых и турбовальных двигателей на стенде в условиях, близких к полетным.And the invention relates to the field of testing turboprop and turboshaft engines on a stand in conditions close to flight.
Известны наземные стенды для испытаний турбовальных и турбовинтовых двигателей, содержащих динамометрическую платформу с установленными на ней двигателем и гидротормозом, а также измерительную аппаратуру, которая фиксирует крутящий момент и число оборотов испытываемого двигателя. Однако данный стенд предназначен для испытания в наземных условиях и не позволяет обеспечить работу двигателя на стационарных и переходных режимах во всех диапазонах имитирующих условий, а именно в высотно-климатических условиях /сайт фирмы Khn Industries INC, www Kahn.com., Канада/.Known ground test benches for turboshaft and turboprop engines containing a dynamometer platform mounted on it with an engine and a hydraulic brake, as well as measuring equipment that records the torque and speed of the test engine. However, this stand is designed for testing in ground conditions and does not allow the engine to operate in stationary and transient conditions in all ranges of simulating conditions, namely in high-climatic conditions / website of Khn Industries INC, www Kahn.com., Canada /.
Известен стенд для испытаний реактивных двигателей, содержащий термобарокамеру, выполненную в виде большого цилиндрического сосуда со сферическим днищем, установленным на железобетонном фундаменте. Основание подвешено на упругих лентах, при этом гидродатчики, выполняющие функцию гидравлической системы, измеряемое усилие трансформируют в потенциальную энергию давления жидкости и установлены вне термобарокамеры. Тяга, развиваемая двигателем, передается через основание и далее на гидродатчик. Так как капельные жидкости крайне сжимаемы, то давление в гидродатчике мгновенно повышается и уравновешивает измеряемую силу. Каждая цепь механизмов вносит определенные погрешности измерений. При этом данный стенд не может обеспечить одновременное измерение тяговой силы и крутящего момента /А.С.Акобджанян. «Гидравлические системы измерений усилий», г.Москва, 1972 г., с.46-52).A known bench for testing jet engines containing a pressure chamber made in the form of a large cylindrical vessel with a spherical bottom mounted on a reinforced concrete foundation. The base is suspended on elastic tapes, while the hydraulic sensors acting as a hydraulic system transform the measured force into the potential energy of the liquid pressure and are installed outside the pressure chamber. The thrust developed by the engine is transmitted through the base and further to the hydraulic sensor. Since the droplets are extremely compressible, the pressure in the hydraulic sensor rises instantly and balances the measured force. Each chain of mechanisms introduces certain measurement errors. At the same time, this stand cannot provide simultaneous measurement of traction force and torque / A.S. Akobdzhanyan. "Hydraulic systems for measuring forces", Moscow, 1972, S. 46-52).
Наиболее близким является стенд для испытаний турбовальных и турбовинтовых двигателей (прототип), содержащий термобарокамеру, основание, на котором расположен испытываемый двигатель, измеритель крутящего момента в виде гидравлического балансирного тормоза (гидротормоз), работающего в нормальных атмосферных условиях, ротор которого соединен с валом испытываемого двигателя через удлиненный вал с промежуточными опорами, который выведен через стенку барокамеры, и измерительную систему. При вращении ротора трение между лопастями балансирного тормоза и периферийным слоем жидкости создает тормозящий момент, равный и противоположный крутящему моменту, при этом реактивный момент стремится повернуть статор в обратную сторону /А.С.Акобджанян. «Гидравлические системы измерений усилий», г.Москва, 1972 г., с.8, 9). Однако при этом возникает ряд специфических задач, в частности, необходима надежная герметизация ввода вала с целью недопущения ухудшения теплового состояния двигателя внутри термобарокамеры в процессе термостатирования, компенсация теплового расширения вала с учетом условий эксплуатации, учет частоты собственных колебаний и резонансных частот вала при его вращении, а также требования к балансировке валов и изготовлению фундамента под гидротормоз. Каждая цепь механизмов вносит определенные погрешности, которые суммарно приводят к значительным погрешностям измерений.The closest is a test bench for turboshaft and turboprop engines (prototype), containing a pressure chamber, the base on which the test engine is located, a torque meter in the form of a hydraulic balancing brake (hydraulic brake) operating in normal atmospheric conditions, the rotor of which is connected to the shaft of the test engine through an elongated shaft with intermediate bearings, which is brought out through the pressure chamber wall, and a measuring system. When the rotor rotates, the friction between the blades of the balancing brake and the peripheral layer of fluid creates a braking torque equal to and opposite to the torque, while the reaction torque tends to rotate the stator in the opposite direction / A.S. Akobdzhanyan. “Hydraulic systems for measuring forces”, Moscow, 1972, p. 8, 9). However, this raises a number of specific tasks, in particular, reliable sealing of the shaft input is necessary in order to prevent deterioration of the thermal condition of the engine inside the pressure chamber during temperature control, compensation of thermal expansion of the shaft taking into account operating conditions, taking into account the frequency of natural vibrations and resonant frequencies of the shaft during its rotation, as well as requirements for balancing shafts and making the foundation for hydraulic brakes. Each chain of mechanisms introduces certain errors, which in total lead to significant measurement errors.
При испытаниях турбовинтовых и турбовальных двигателей необходимо обеспечивать их работу на стационарных и переходных режимах во всем диапазоне имитируемых условий при крайне низких (-60°С) и крайне высоких (+80°С) температурах, что представляет достаточно жесткие условия к размещаемому внутри барокамеры гидротормозу и его системам.When testing turboprop and turboshaft engines, it is necessary to ensure their operation in stationary and transient conditions in the entire range of simulated conditions at extremely low (-60 ° C) and extremely high (+ 80 ° C) temperatures, which presents rather severe conditions for the hydraulic brake placed inside the pressure chamber and its systems.
Целью изобретения является повышение точности измерения крутящего момента и числа оборотов двигателя на стационарных и переходных режимах в различных имитируемых условиях.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring torque and engine speed in stationary and transient conditions in various simulated conditions.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для высотно-климатических испытаний турбовинтовых и турбовальных двигателей, содержащий термобарокамеру, основание, на котором расположен испытываемый двигатель, гидротормоз, ротор которого соединен с валом двигателя, и измерительную систему, дополнительно содержит тележку с выжимными винтами и силовым каркасом, на которой установлен гидротормоз и которая расположена в термобарокамере на неподвижной платформе с двигателем, а силовой каркас тележки неподвижно соединен по фланцу с секциями термогермокожуха, которые снабжены ребрами жесткости и покрыты снаружи и изнутри термозащитным материалом, причем нижняя секция снабжена опорными втулками с проставками, на которых установлен корпус гидротормоза, при этом на выходной вал гидротормоза установлено графитовое уплотнение, а внутри термогермокожуха установлены датчики температуры и давления, а также трубопровод подачи вовнутрь его воздуха через зазор между основанием гидротормоза и стенкой корпуса термогермокожуха с последующим отводом через штуцер в верхней секции термогермокожуха, переходными трубопроводами подвода, отвода и дренажа воды к гидротормозу, датчики крутящего момента и числа оборотов, при этом гидротормоз соединен с контроллером, установленным вне термобарокамеры и соединенным через входной и выходной силовые модули с гидротормозом.This goal is achieved in that the bench for high-altitude climatic testing of turboprop and turboshaft engines, containing a pressure chamber, a base on which the test engine is located, a hydraulic brake, the rotor of which is connected to the engine shaft, and a measuring system, further comprises a trolley with release screws and a power frame on which the hydraulic brake is installed and which is located in the pressure chamber on a fixed platform with an engine, and the power frame of the trolley is fixedly connected along the flange to the sections thermo-housings, which are equipped with stiffeners and are coated externally and internally with thermoprotective material, and the lower section is equipped with support sleeves with spacers on which the housing of the hydraulic brake is mounted, while a graphite seal is installed on the output shaft of the hydraulic brake, and temperature and pressure sensors are installed inside the thermo-housing, as well as the air supply pipe inside of it through the gap between the base of the hydraulic brake and the wall of the housing of the thermo-housing with subsequent exhaust through the fitting in the upper section of the mogermokozhuha, transitional ducts for supplying, drainage and drainage water to hydraulic brakes, torque sensors and rotational speed, the hydraulic brakes connected to a controller, is established thermal vacuum chamber and connected through the input and output power modules with hydraulic brakes.
Кроме того, фланец нижней секции гидротормоза уплотнен резиновым уплотнением в соединении с тележкой, выходной вал гидротормоза снабжен переходной полумуфтой, позволяющей заменять рессору под различный тип испытываемого двигателя, гидротормоз дополнительно снабжен управляемыми автоматикой электрическими кранами подачи и слива воды, стенд дополнительно снабжен модулем контроля параметров двигателя, а переходная полумуфта, верхняя секция и переходник термогермокожуха выполнены с возможностью их демонтажа для обеспечения испытаний двигателей с левым и правым вращением вала.In addition, the flange of the lower section of the hydraulic brake is sealed with a rubber seal in connection with the trolley, the output shaft of the hydraulic brake is equipped with a transitional coupling allowing the spring to be replaced with a different type of the tested engine, the hydraulic brake is additionally equipped with automatic electric water supply and drain valves, the stand is additionally equipped with an engine parameter monitoring module and the transitional coupling half, the upper section and the thermo-housing adapter are made with the possibility of their dismantling for testing engines with left and right shaft rotation.
На фиг.1 приведена принципиальная схема заявленного стенда; на фиг.2 представлен боковой разрез термогермокожуха с установленным в нем гидротормозом; на фиг.3 - тот же узел со снятой верхней крышкой и трубопроводами подвода, отвода и дренажа воды.Figure 1 shows a schematic diagram of the claimed stand; figure 2 presents a lateral section of a thermo-casing with a hydraulic brake installed in it; figure 3 - the same site with the removed upper cover and pipelines for supplying, discharging and drainage of water.
В термобарокамере 1 на неподвижной платформе 2 установлена подмоторная рама 3, на которой неподвижно установлен испытываемый двигатель 4. На платформе 2 также установлен гидротормоз 5, который размещен в термогермокожухе 6. Вал гидротормоза и вал свободной турбины двигателя соединены через рессору 8 и зубчатую муфту 9. Управляющий контроллер 10, находящийся вне термобарокамеры, подключен к размещенным на гидротормозе датчику крутящего момента Мкр, дросселям подачи и слива воды (через силовые модули 7 и 18 управления дросселями), датчику n1 частоты вращения свободной турбины испытываемого двигателя.In the
Кроме того, к контроллеру подключен датчик частоты вращения газогенератора двигателя n2.In addition, a speed sensor for the engine gas generator n 2 is connected to the controller.
При проведении испытаний оборотная вода подводится через дроссель подачи воды 19 в рабочие камеры гидротормоза, образованные пакетами ротора и статора, и затем сливается в оборотную систему водоснабжения через дроссель слива 20. При этом обеспечивается непрерывная циркуляция воды через гидротормоз с расходом, определяемым положением дросселей подачи и слива воды. После запуска двигателя механическая энергия, получаемая от вала свободной турбины двигателя, трансформируется в тепловую энергию и выводится водой, протекающей через гидротормоз. Крутящий момент Мкр, являющийся результатом этого процесса, воздействует на ротор и статор гидротормоза, смонтированные на балансирной подвеске. Непрерывно измеряемые величины Мкр, n2, и n1 передаются в контроллер, который управляет положением дросселей подвода и слива воды (загрузкой-разгрузкой гидротормоза), уменьшая (увеличивая) тем самым потребную загрузку гидротормоза, а значит потребную величину n1 в соответствии с программой управления гидротормозом.During the tests, the circulating water is supplied through the
Таким образом, стенд обеспечивает в автоматическом режиме поддержание заданной частоты вращения валов двигателя на статических режимах и загрузку (разгрузку) гидротормоза на переходных режимах работы двигателя (приемистость, сброс газа, встречная приемистость).Thus, the stand provides in automatic mode the maintenance of a given frequency of rotation of the engine shafts in static modes and the loading (unloading) of the hydraulic brake in transient modes of engine operation (throttle response, gas discharge, on-board throttle response).
Основными преимуществами данной компоновки стенда являются применение короткой рессоры и термогермокожуха для гидротормоза.The main advantages of this arrangement of the stand are the use of a short spring and a thermoherm housing for hydraulic brakes.
Применение короткой рессоры существенно упрощает решение дополнительных технологических задач по обеспечению потребного теплового состояния двигателя внутри термобарокамеры в процессе термостатирования, компенсации теплового расширения рессоры с учетом условий эксплуатации, учету частоты собственных колебаний и резонансных частот вращения, регулировке величин несоосности и биений валов свободной турбины двигателя и гидротормоза, балансировке валов, изготовлению фундамента под гидротормоз и пр.The use of a short spring significantly simplifies the solution of additional technological problems to ensure the required thermal state of the engine inside the pressure chamber during temperature control, compensate for the thermal expansion of the spring taking into account operating conditions, taking into account the frequency of natural vibrations and resonant frequencies of rotation, adjusting the misalignment and beating of the shafts of the free turbine of the engine and hydraulic brake , balancing shafts, making the foundation for hydraulic brakes, etc.
Термогермокожух обеспечивает работу гидротормоза в нормальных атмосферных условиях (по давлению, температуре, влажности внутри термогермокожуха). При этом внутри термобарокамеры имитируются потребные климатические условия в диапазоне крайне низких (-60°С) и крайне высоких (+80°С) температур, а также имитируются потребные высотные условия в диапазоне высот от Н=0 до Н=12 км.Thermo-housing provides the operation of the hydraulic brake in normal atmospheric conditions (pressure, temperature, humidity inside the thermo-housing). At the same time, inside the pressure chamber, the required climatic conditions are simulated in the range of extremely low (-60 ° С) and extremely high (+ 80 ° С) temperatures, as well as the required altitude conditions in the altitude range from H = 0 to H = 12 km are simulated.
Термогермокожух 6 (Фиг.2, 3) выполнен разборным и состоит из нижней 11, средней 12 и верхней 13 секций. Соединение секций - фланцевое, герметизированное уплотнением в виде асбестового шнура. Все секции покрыты снаружи и изнутри термозащитным материалом. Нижняя секция термогермокожуха выполнена в виде тележки с выжимными винтами 17, которые позволяют регулировать положение тележки по высоте в пределах 10 мм. Эта секция снабжена опорными втулками 25 (4 шт.), на которых устанавливается гидротормоз. К нижней секции приварены переходные трубопроводы подвода 14, отвода 15 и дренажа 16 воды.Thermo-housing 6 (Fig.2, 3) is made collapsible and consists of a lower 11,
Для герметизации вала гидротормоза установлен графитовый уплотнитель 18, который размещен в опорной втулке 19. При соединении вала гидротормоза с рессорой использована переходная полумуфта 9, которая позволяет заменять рессору под различные двигатели.To seal the shaft of the hydraulic brake, a
Для контроля давления и температуры воздуха внутри термогермокожуха размещены датчики давления 21 и температуры 20. На верхней секции установлен штуцер 23 для подвода атмосферного воздуха внутрь термогермокожуха и штуцер 22 отвода воздуха в объем термобарокамеры. Во время работы стенда в имитируемых условиях за счет разницы давлений реализуется непрерывная циркуляция воздуха через термогермокожух, обеспечивающая нормальные атмосферные условия внутри его объема. При этом воздух из атмосферы через штуцер 23, далее через коллектор 24, присоединенный к штуцеру 23 трубопроводом 26, подводится в зазор между основанием гидротормоза и стенкой нижней секции термогермокожуха, а далее сбрасывается через штуцер 22 в объем термобарокамеры.To control the pressure and temperature of the air inside the thermo-housing,
Конструкция термогермокожуха обеспечивает возможность испытания турбовинтовых и турбовальных двигателей «правого» и «левого» вращения вала свободной турбины. Для этого гидротормоз разворачивается внутри термогермокожуха на 180° на опорных втулках 25 с перестановкой полумуфты и вала на противоположный шпиндель гидротормоза. Поверка гидротормоза калибровочными грузами производится после установки и закрепления гидротормоза внутри термогермокожуха на динамометрической платформе в термобарокамере.The design of the thermal seal provides the possibility of testing the turboprop and turboshaft engines of the “right” and “left” rotation of the shaft of a free turbine. For this, the hydraulic brake is deployed inside the thermal seal by 180 ° on the
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137157/06A RU2402750C2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137157/06A RU2402750C2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008137157A RU2008137157A (en) | 2010-03-27 |
RU2402750C2 true RU2402750C2 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=42137892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137157/06A RU2402750C2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402750C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502975C1 (en) * | 2013-01-29 | 2013-12-27 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | High-rpm plant test bench (versions) |
RU2622588C1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-06-16 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Testing bench for gas generators of turbojet bypass engines |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106840683B (en) * | 2017-04-01 | 2023-12-19 | 昆山航理机载设备股份有限公司 | Aviation turboshaft engine test bed |
CN113109054A (en) * | 2021-05-06 | 2021-07-13 | 中国航发湖南动力机械研究所 | Complete machine dynamics dual-rotor test bed for turboshaft engine |
CN113758693A (en) * | 2021-08-13 | 2021-12-07 | 中国海洋石油集团有限公司 | Experimental device for testing key components of rotary borehole wall coring apparatus |
-
2008
- 2008-09-17 RU RU2008137157/06A patent/RU2402750C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АКОБДЖАНЯН А.С. Гидравлические системы измерений усилий. - М., 1972, с.8, 9. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502975C1 (en) * | 2013-01-29 | 2013-12-27 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | High-rpm plant test bench (versions) |
RU2622588C1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-06-16 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Testing bench for gas generators of turbojet bypass engines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008137157A (en) | 2010-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2402750C2 (en) | Bench for altitude-climatic tests of turboprop and turboshaft engines | |
CN105699074B (en) | A kind of blade rotor system fluid structurecoupling dynamic property tester | |
CN102607846B (en) | Comprehensive test stand for water-lubricated bearings for pumps | |
Barringer et al. | The design of a steady aero thermal research turbine (START) for studying secondary flow leakages and airfoil heat transfer | |
JP2017155744A (en) | Method and system for piping failure detection | |
CN104359679A (en) | Method for measuring micropore flow coefficient under rotating condition | |
CN112284749A (en) | Comprehensive experiment platform for testing high-temperature components | |
CN113670602B (en) | Rotary dynamic seal loss testing device and method | |
Kunkel et al. | Introduction and commissioning of the new Darmstadt Transonic Compressor test facility | |
CN110954334B (en) | Pneumatic performance test device for test piece | |
CN209542085U (en) | A kind of cooling turbine unit equivalent lifetime testing equipment | |
CN207516036U (en) | A kind of gas turbine blower vibration test platform | |
CN114216678A (en) | High-speed bearing tester of aviation power | |
Stein et al. | Thermal modeling and mechanical integrity based design of a heat shield on a high pressure module solar steam turbine inner casing with focus on lifetime | |
CN110470473B (en) | Water lubricated bearing test device | |
RU2707336C2 (en) | Rotating machine and unit for energy conversion | |
CN115372013A (en) | Comprehensive test platform and test method for engine and air entraining system | |
CN209513233U (en) | A kind of more load test devices of exhaust stage blade elongation | |
KR101109249B1 (en) | Apparatus for Regulating Concentricity of Pipe and System having the Same | |
RU2426087C1 (en) | Bench for bypass turbojet engine altitude tests | |
Munteanu | INCAS trisonic wind tunnel | |
CN116358865A (en) | Bearing test system under high Wen Tanqing fuel environment | |
RU2480729C1 (en) | Test bench for rotating elements of machine structures | |
Zhuang | Experimental investigation of the hydrodynamic forces on the shroud of a centrifugal pump impeller | |
Angulo et al. | Emergency gates-model scale tests at turbine runaway condition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210716 |