RU2681548C1 - Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor - Google Patents
Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681548C1 RU2681548C1 RU2018116622A RU2018116622A RU2681548C1 RU 2681548 C1 RU2681548 C1 RU 2681548C1 RU 2018116622 A RU2018116622 A RU 2018116622A RU 2018116622 A RU2018116622 A RU 2018116622A RU 2681548 C1 RU2681548 C1 RU 2681548C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fan
- engine
- oscillations
- self
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники испытаний газотурбинных двигателей, а именно к способам стендовых испытаний турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) с проверкой отсутствия автоколебаний рабочих лопаток (РЛ) вентилятора двигателя.The invention relates to the field of test technology for gas turbine engines, and in particular to methods of bench tests of turbojet bypass engines (TRDD) with verification of the absence of self-oscillations of the working blades (RL) of the engine fan.
Известен способ стендовых испытаний авиационных двигателей (RU 2649171, 2018), в котором проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток первой ступени вентилятора двигателя в рабочем диапазоне приведенных частот вращения ротора вентилятора.A known method of bench testing of aircraft engines (RU 2649171, 2018), in which check the absence of self-oscillations of the working blades of the first stage of the engine fan in the operating range of reduced frequencies fan rotor rotation.
Известен способ стендовых испытаний газотурбинных двигателей (см. «Руководство по испытаниям авиационных двигателей на высотных и климатических стендах», ЦИАМ, 2012, с. 91-106), в котором также проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток первой ступени вентилятора двигателя в рабочем диапазоне приведенных частот вращения ротора вентилятора.A known method of bench testing of gas turbine engines (see "Manual for testing aircraft engines on high-altitude and climatic stands", TsIAM, 2012, pp. 91-106), which also check the absence of self-oscillations of the working blades of the first stage of the engine fan in the operating range of the given frequencies fan rotor rotation.
В соответствии с известным способом, проверку отсутствия автоколебаний рабочих лопаток вентиляторов осуществляют для двух типов флаттера:In accordance with the known method, checking for the absence of self-oscillations of the fan blades is carried out for two types of flutter:
- «срывной», возникающий на пониженных приведенных частотах вращения ротора вентилятора при дозвуковом обтекании с повышенными углами атаки потока на рабочих лопатках;- “stall”, occurring at lower reduced frequencies of rotation of the fan rotor during subsonic flow with increased angles of attack of the flow on the working blades;
- «сверхзвуковой», возникающий при сверхзвуковом обтекании рабочих лопаток с малыми углами атаки в области максимальных приведенных частот вращения ротора вентилятора.- “supersonic”, arising during supersonic flow around working blades with small angles of attack in the region of maximum reduced frequencies of rotation of the fan rotor.
Известны конструкции ТРДД с большой степенью двухконтурности, например ПД-14, GE90, GE90X, PW1400G и др., которые предусматривают размещение в наружном контуре ТРДД части конструкции пилона подвески (RU 2469916, 2008) для прикрепления двигателя к крылу самолета, например на самолетах типа Ил-86, Ил-96, Ту-204, SSJ-100, МС-21, В-777, В-747, В-887, В-737, А-320, А-350, А-380 и др. Такое размещение части пилона в канале наружного контура (КНК) двигателя оказывает существенное местное аэродинамическое влияние на поток в КНК.There are known designs of turbofan engines with a large degree of bypass, for example, PD-14, GE90, GE90X, PW1400G, etc., which provide for the placement in the external circuit of the turbofan engine part of the suspension pylon structure (RU 2469916, 2008) for attaching the engine to the wing of an aircraft, for example on aircraft of type IL-86, IL-96, Tu-204, SSJ-100, MS-21, V-777, V-747, V-887, V-737, A-320, A-350, A-380, etc. Such placement of a part of the pylon in the channel of the outer loop (KNK) of the engine has a significant local aerodynamic effect on the flow in the KNK.
Однако известные способы испытаний газотурбинных двигателей с проверкой отсутствия автоколебаний рабочих лопаток вентилятора предназначены для испытаний двигателей без конструкции в КНК части пилона подвески (обычно это одноконтурные турбореактивные двигатели типа АЛ-21Ф или ТРДД с форсажной камерой с малой степенью двухконтурности, например АЛ-31Ф, РД-33), а следовательно, не применимы для испытаний указанных ТРДД.However, the known methods for testing gas turbine engines with a check of the absence of self-oscillations of the fan blades are designed to test engines without a design of the suspension pylon part (usually these are single-circuit turbojet engines like AL-21F or turbofan engines with an afterburner with a low bypass ratio, for example AL-31F, RD -33), and therefore, are not applicable for testing these turbofan engines.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа стендовых испытаний ТРДД, позволяющего учитывать аэродинамическое влияние части конструкции пилона подвески, размещенной в канале наружного контура ТРДД, при проверке отсутствия автоколебаний рабочих лопаток его вентилятора.The technical problem to which the invention is directed is to create a method for bench tests of turbofan engines, which allows one to take into account the aerodynamic influence of a part of the suspension pylon structure located in the channel of the external circuit of a turbofan engine when checking for the absence of self-oscillations of the working blades of its fan.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в обеспечении проверки отсутствия автоколебаний при дозвуковом обтекании потоком рабочих лопаток в рамках стендовых испытаний ТРДД с размещенной в канале наружного контура частью конструкции пилона подвески.The technical result achieved by the implementation of the present invention is to ensure that there is no self-oscillation during subsonic flow around the blades in the framework of bench tests of turbofan engines with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the outer circuit.
Технический результат достигается за счет того, что в способе стендовых испытаний турбореактивного двухконтурного двигателя с размещенной в канале наружного контура двигателя частью конструкции пилона подвески проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток первой ступени вентилятора двигателя, для чего в рабочем диапазоне приведенных частот вращения ротора вентилятора, соответствующем дозвуковому обтеканию потоком рабочих лопаток, измеряют полное давление на входе в двигатель перед вентилятором, полное давление за первой ступенью вентилятора в угловом положении 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона, расход GB воздуха через вентилятор, температуру торможения потока на входе в двигатель перед вентилятором и частоту nB вращения ротора вентилятора, рассчитывают значение степени повышения давления первой ступени вентилятора как:The technical result is achieved due to the fact that in the method of bench tests of a turbojet dual-circuit engine with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the external circuit of the engine, the absence of self-oscillations of the working blades of the first stage of the engine fan is checked, for which, in the operating frequency range the rotation of the rotor of the fan corresponding to the subsonic flow around the flow of the blades, measure the total pressure at the engine inlet in front of the fan, total pressure behind the first stage of the fan in the angular position 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon, air flow G B through the fan, temperature the braking of the flow at the inlet of the engine in front of the fan and the rotational speed n B of the fan rotor, calculate the value the degree of increase in pressure of the first stage of the fan as:
рассчитывают приведенную частоту вращения ротора вентилятора и приведенный расход GВ.ПР воздуха через вентилятор по измеренным значениям nB, GB и сравнивают полученное значение с назначенным по результатам предварительных испытаний данного типа двигателя верхним пороговым значением степени повышения давления первой ступени вентилятора в зависимости от величины GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и по результату сравнения значений осуществляют подстройку работы двигателя, добиваясь совпадения значений и при неизменной величине GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и только при указанных условиях проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток вентилятора, причем в случае их отсутствия завершают стендовые испытания, а в случае наличия автоколебаний корректируют назначенное верхнее пороговое значение степени повышения давления и повторно проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток вентилятора.calculated frequency rotation of the rotor of the fan and the reduced flow rate G V. The airflow through the fan according to the measured values of n B , G B and compare the obtained value with the upper threshold value assigned according to the results of preliminary tests of this type of engine the degree of increase in pressure of the first stage of the fan, depending on the value of G V. PR in the operating range of reduced frequencies and according to the result of comparing the values, the engine operation is adjusted, achieving the coincidence of the values and at a constant value of G B. PR in the operating range of reduced frequencies and only under the indicated conditions, the absence of self-oscillations of the fan blades is checked, and in case of their absence, bench tests are completed, and in the case of self-oscillations, the assigned upper threshold value is adjusted the degree of pressure increase and re-check the absence of self-oscillations of the fan blades.
Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение. В частном случае, корректировку назначенного порогового значения степени повышения давления и повторную проверку отсутствия автоколебаний рабочих лопаток вентилятора осуществляют до нахождения границы начала возникновения автоколебаний.Essential symptoms may have development and continuation. In the particular case, the adjustment of the assigned threshold value of the degree of pressure increase and re-checking the absence of self-oscillations of the fan blades is carried out before finding the boundary of the onset of self-oscillations.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как только совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, позволяет осуществлять проверку отсутствия автоколебаний, возникающих на пониженных приведенных оборотах ротора вентилятора при дозвуковом обтекании с повышенными углами атаки потока на рабочих лопатках в рамках стендовых испытаний ТРДД с размещенной в канале наружного контура частью конструкции пилона подвески.These essential features provide a solution to the technical problem with the achievement of the claimed technical result, since only the set of essential features characterizing the invention allows checking for the absence of self-oscillations occurring at reduced reduced rotor speeds of the fan rotor during subsonic flow with increased angles of attack of the flow on the working blades within bench tests of turbofan engines with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the outer circuit .
Настоящее изобретение поясняется следующим подробным описанием способа стендовых испытаний турбореактивного двухконтурного двигателя со ссылкой на фигуры 1-3, гдеThe present invention is illustrated by the following detailed description of the bench test method of a turbojet bypass engine with reference to figures 1-3, where
на фиг. 1 показан ТРДД с размещенной в канале наружного контура частью конструкции пилона подвески;in FIG. 1 shows a turbofan engine with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the outer circuit;
на фиг. 2 приведен график распределения статического давления на входе и за рабочими лопатками перед спрямляющим аппаратом вентилятора вдоль окружности внешнего корпуса ТРДД;in FIG. 2 shows a graph of the distribution of static pressure at the inlet and behind the rotor blades in front of the fan rectifier along the circumference of the external turbofan engine;
на фиг. 3 показан график, на котором представлен результат предварительных испытаний трех ТРДД одного типа в области, относящейся к дозвуковому обтеканию рабочих лопаток первой ступени вентилятораin FIG. 3 is a graph showing the result of preliminary tests of three turbofan engines of the same type in the region related to subsonic flow around the blades of the first fan stage
Способ стендовых испытаний турбореактивного двухконтурного двигателя осуществляется следующим образом.The method of bench testing of a turbojet bypass engine is as follows.
В способе стендовых испытаний турбореактивного двухконтурного двигателя с размещенной в канале наружного контура двигателя частью конструкции пилона подвески проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток первой ступени вентилятора двигателя, для чего в рабочем диапазоне приведенных частот вращения ротора вентилятора, соответствующем дозвуковому обтеканию потоком рабочих лопаток, измеряют полное давление на входе в двигатель перед вентилятором, полное давление за первой ступенью вентилятора в угловом положении 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона, расход GВ воздуха через вентилятор, температуру торможения потока на входе в двигатель перед вентилятором и частоту nB вращения ротора вентилятора, рассчитывают значение степени повышения давления первой ступени вентилятора как:In the method of bench tests of a turbojet dual-circuit engine with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the external circuit of the engine, the absence of self-oscillations of the working blades of the first stage of the engine fan is checked, for which purpose in the operating frequency range the rotation of the rotor of the fan corresponding to the subsonic flow around the flow of the blades, measure the total pressure at the engine inlet in front of the fan, total pressure behind the first stage of the fan in the angular position 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon, flow rate G In air through the fan, temperature the braking of the flow at the inlet of the engine in front of the fan and the rotational speed n B of the fan rotor, calculate the value the degree of increase in pressure of the first stage of the fan as:
рассчитывают приведенную частоту вращения ротора вентилятора и приведенный расход GВ.ПР воздуха через вентилятор по измеренным значениям nB, GВ и сравнивают полученное значение с назначенным по результатам предварительных испытаний данного типа двигателя верхним пороговым значением степени повышения давления первой ступени вентилятора в зависимости от величины GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и по результату сравнения значений осуществляют подстройку работы двигателя, добиваясь совпадения значений и при неизменной величине GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и только при указанных условиях проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток вентилятора, причем в случае их отсутствия завершают стендовые испытания, а в случае наличия автоколебаний корректируют назначенное верхнее пороговое значение степени повышения давления и повторно проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток вентилятора.calculated frequency rotation of the rotor of the fan and the reduced flow rate G V. The airflow through the fan according to the measured values of n B , G B and compare the obtained value with the upper threshold value assigned according to the results of preliminary tests of this type of engine the degree of increase in pressure of the first stage of the fan, depending on the value of G V. and according to the result of comparing the values, the engine operation is adjusted, achieving the coincidence of the values and at a constant value of G B. PR in the operating range of reduced frequencies and only under the indicated conditions, the absence of self-oscillations of the fan blades is checked, and in case of their absence, bench tests are completed, and in the case of self-oscillations, the assigned upper threshold value is corrected the degree of pressure increase and re-check the absence of self-oscillations of the fan blades.
В частном случае, корректировку назначенного порогового значения степени повышения давления и повторную проверку отсутствия автоколебаний рабочих лопаток вентилятора осуществляют до нахождения границы начала возникновения автоколебаний.In the particular case, the adjustment of the assigned threshold value of the degree of pressure increase and re-checking the absence of self-oscillations of the fan blades is carried out before finding the boundary of the onset of self-oscillations.
На фиг. 1 показан ТРДД с раздельными контурами с размещенной в канале наружного контура частью конструкции пилона подвески. При проведении стендовых испытаний авиационных ТРДД, передняя часть конструкции пилона находится в КНК 1 ТРДД. В частности, в случае одноступенчатого вентилятора передняя часть конструкции пилона размещается непосредственно за спрямляющим аппаратом (СА) 2 вентилятора. Передняя точка 3 крепления ТРДД к пилону воспринимает и передает на пилон нагрузки по трем осям - продольную (тяга), поперечную и вертикальную (вес). Задняя точка 4 крепления ТРДД к пилону воспринимает и передает нагрузки по двум осям - поперечную и вертикальную (вес), а также крутящий момент. Весь пилон в сборе подвешен на срезном болте 5, который разрушается при превышении заданной нагрузки, чтобы не повредить крыло 6 при аварийной посадке самолета на грунт.In FIG. 1 shows a turbojet engine with separate circuits with a part of the suspension pylon structure located in the channel of the external circuit. When conducting bench tests of aircraft turbofan engines, the front part of the pylon structure is located in
Рабочий диапазон приведенных частот вращения ротора вентилятора, соответствующий дозвуковому обтеканию потоком рабочих лопаток 7, задается исходя из известных результатов предварительных расчетов и испытаний, характеризующих зависимость скорости потока воздуха в вентиляторе от приведенной частоты вращения его ротора с учетом числа Маха относительной скорости потока. Верхнюю границу диапазона приведенных частот вращения можно задать с помощью порогового значения равного:Frequency Range the rotation of the fan rotor, corresponding to the subsonic flow around the flow of the
где - максимальная приведенная частота вращения ротора вентилятора, при числе Маха по относительной скорости меньше 1,1.Where - the maximum reduced frequency of rotation of the fan rotor, with a Mach number relative speed less than 1.1.
На первом этапе заявленного способа измеряют полное давление на входе в ТРДД перед вентилятором, полное давление за первой ступенью вентилятора в угловом положении 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона, расход GВ воздуха через вентилятор, температуру торможения потока на входе в двигатель перед вентилятором и частоту вращения ротора вентилятора, которые являются показателями нормируемых параметров при проверке на возникновение автоколебаний рабочих лопаток согласно вышеуказанному «Руководству по испытаниям авиационных двигателей на высотных и климатических стендах», с. 91-106.At the first stage of the claimed method measure the total pressure at the entrance to the turbofan engine in front of the fan, full pressure behind the first stage of the fan in the angular position 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon, flow rate G In air through the fan, temperature inhibition of flow at the engine inlet in front of the fan and frequency rotation of the fan rotor, which are indicators of normalized parameters when checking for the occurrence of self-oscillations of the working blades according to the above “Manual for testing aircraft engines on high-altitude and climatic stands”, p. 91-106.
Полное давление на входе в ТРДД и температура торможения потока могут быть измерены согласно РТМ 1574-77, а расход GВ воздуха - согласно РТМ 1574-77 и ОСТ 102555-85.Total pressure at the entrance to the turbofan engine and temperature flow inhibitions can be measured according to RTM 1574-77, and air flow rate G B according to RTM 1574-77 and OST 102555-85.
Полное давление за первой ступенью вентилятора может быть определено по значению полного давления измеренного одной радиальной многоточечной гребенкой, расположенной в угловом секторе 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона. При этом приемники полного давления располагаются на радиальной гребенке в поясах на равновеликих площадях:Total pressure after the first stage of the fan can be determined by the value of the total pressure measured by one radial multipoint comb located in the angular sector 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon. In this case, the total pressure receivers are located on the radial comb in the belts on equal areas:
- сумма величин от 1 до n; - the sum of the values from 1 to n;
j - порядковый номер приемника давления в гребенке;j is the serial number of the pressure receiver in the comb;
n - число приемников давления по высоте пера гребенки.n is the number of pressure receivers along the height of the comb pen.
Приемники давления гребенки могут быть расположены от выходной кромки СА 2 на расстоянии около половины величины ширины решетки СА 2, с целью предотвращения попадания приемников давления в след от спрямляющих аппаратов, расположенных далее по потоку.The pressure receivers of the comb can be located from the
Погрешности измерения параметров вентилятора на данном этапе должны соответствовать требованиям ОСТ 101021-93.Errors of measurement of fan parameters at this stage must comply with the requirements of OST 101021-93.
Выбор углового положения 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона обусловлен неравномерностью поля статического давления за рабочими лопатками 7 перед СА 2 вентилятора и полного давления в окружном направлении, что подтверждается данными экспериментальных исследований, приведенных на фиг. 2.The choice of the angular position of 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon is due to the unevenness of the static pressure field behind the
На фиг. 2 приведен график распределения статического давления на входе (в верхней части фиг. 2) и за рабочими лопатками перед СА 2 вентилятора (в нижней части фиг. 2) вдоль окружности внешнего корпуса ТРДД во входном стендовом трубопроводе в крейсерских условиях полета для трех основных режимов работы ТРДД, характеризующихся тремя различными значениями частот вращения вентилятора.In FIG. Figure 2 shows a graph of the distribution of static pressure at the inlet (in the upper part of Fig. 2) and behind the rotor blades in front of the fan CA 2 (in the lower part of Fig. 2) along the circumference of the external turbofan engine in the inlet bench pipeline under cruising flight conditions for the three main operating modes Turbofan engines characterized by three different values fan speeds.
По оси абсцисс откладывается угол по окружности внутренней части внешнего корпуса двигателя в градусах, по оси ординат - статическое давление в Па, причем 0° соответствует верхнему положению пилона за СА 2 вентилятора. Окружная неравномерность статического давления на входе в вентилятор в сечении расходомерного коллектора (РМК) во входном присоединенном трубопроводе составляет менее 0,65-0,74% от среднего статического давления в мерном сечении, а окружная неравномерность статического давления за рабочим колесом вентилятора составляет 6,5-7% от среднего статического давления в том же сечении. Такой значительный уровень окружной неравномерности статического давления за РЛ перед СА вентилятора можно объяснить исключительно аэродинамическим влиянием пилона, расположенного сразу за СА вентилятора вверх по потоку. Скорость потока на входе в СА будет выше в зоне пониженного статического давления и ниже в зоне повышенного статического давления. Вследствие этого потери полного давления в СА вентилятора будут выше в зоне повышенных входных скоростей потока и меньше в зоне пониженных скоростей. Угловое положение зоны повышенного статического давления (и, соответственно, пониженных потерь полного давления) совпадает с местом расположения пилона в КНК 1. Поэтому каждая рабочая лопатка 7 за один оборот при вращении проходит область повышенного давления впереди пилона с пониженной осевой скоростью потока, что при сохранении постоянной окружной скорости вращения рабочей лопатки и величины приводит к мгновенному увеличению угла атаки потока на рабочую лопатку 7 вентилятора, что в свою очередь создает наиболее благоприятные условия для возникновения «срывного» флаттера.The abscissa axis shows the angle around the circumference of the inner part of the outer motor casing in degrees, the ordinate axis represents the static pressure in Pa, and 0 ° corresponds to the upper position of the pylon beyond
Таким образом, на основании полученных данных можно утверждать, что минимальные значения осевой скорости потока и максимальные углы атаки потока на рабочие лопатки 7 вентилятора должны наблюдаться перед рабочими лопатками, вращающимися напротив пилона. Этому положению вращающихся лопаток напротив пилона будет соответствовать максимальное значение степени повышения давления в ступени вентилятора.Thus, on the basis of the obtained data, it can be argued that the minimum values of the axial flow velocity and the maximum angles of attack of the flow on the
На втором этапе заявленного способа рассчитывают значение степени повышения давления первой ступени вентилятора как:In the second stage of the claimed method, calculate the value the degree of increase in pressure of the first stage of the fan as:
рассчитывают приведенную частоту вращения ротора вентилятора и приведенный расход GВ.ПР воздуха через вентилятор по измеренным значениям calculated frequency fan rotor rotation and reduced flow rate G V. Air intake through the fan according to the measured values
Значения и GВ.ПР могут быть рассчитаны по известным формулам для приведения параметров:Values and G B. PR can be calculated according to well-known formulas to bring the parameters:
гдеWhere
Т0* - температура при стандартных условиях, К;T 0 * - temperature under standard conditions, K;
Р0* - давление при стандартных условиях, Па;P 0 * - pressure under standard conditions, Pa;
GB - расход воздуха через вентилятор, кг/с.G B - air flow through the fan, kg / s.
В частности, в авиационной отрасли при стандартных условиях значение Т0* принимается равным 288,15 К, Р0* - 101325 Па по ГОСТ 4401-81 «Атмосфера стандартная».In particular, in the aviation industry under standard conditions, the value of T 0 * is taken equal to 288.15 K, P 0 * - 101325 Pa according to GOST 4401-81 “Standard atmosphere”.
На третьем этапе сравнивают полученное значение с назначенным по результатам предварительных испытаний данного типа двигателя верхним пороговым значением степени повышения давления первой ступени вентилятора в зависимости от величины GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и по результату сравнения значений осуществляют подстройку работы двигателя, добиваясь совпадения значений при неизменной величине GВ.ПР в рабочем диапазоне приведенных частот и только при указанных условиях проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток 7 вентилятора, причем в случае их отсутствия завершают стендовые испытания, а в случае наличия автоколебаний корректируют назначенное верхнее пороговое значение степени повышения давления и повторно проверяют отсутствие автоколебаний рабочих лопаток 7 вентилятора.In the third stage, the obtained value is compared with the upper threshold value assigned according to the results of preliminary tests of this type of engine the degree of increase in pressure of the first stage of the fan, depending on the value of G V. PR in the operating range of reduced frequencies and according to the result of comparing the values, the engine operation is adjusted, achieving the coincidence of the values at a constant value of G B. PR in the operating range of reduced frequencies and only under these conditions, check the absence of self-oscillations of the working blades of the
В качестве результата предварительных испытаний, на фиг. 3 показан пример назначения верхнего порогового значения по анализу статистики эксплуатации трех двигателей одного типа - положения значений точек, составляющих линии рабочих режимов (ЛРР) на графике зависимости от GВ.ПР в рабочем диапазоне As a result of the preliminary tests, in FIG. Figure 3 shows an example of assigning an upper threshold value for the analysis of statistics on the operation of three engines of the same type - the position of the values of the points making up the lines of operating modes (LRR) in the dependence from G V.PR in the operating range
В качестве кривой №1 на фиг. 3 показано верхнее положение огибающей ЛРР разброса положений рабочих точек по анализу статистики эксплуатации трех двигателей одного типа, а в качестве кривой №2 - верхнее положение ЛРР с учетом запаса δКр1 по коэффициенту режима. При этом в качестве верхнего порогового значения выбирается значение степени повышения давления первой ступени вентилятора соответствующее угловому положению 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона для соответствующего значения GB.ПР на кривой №2. Запас δКр1 по коэффициенту режима может определяться в соответствии с выше указанным «Руководством по испытаниям авиационных двигателей на высотных и климатических стендах», ЦИАМ, 2012, с. 91-106, и в частном случае составляет 2% от максимального значения, определенного по результатам анализа верхнего положения ЛРР с учетом статистики эксплуатации двигателей данного типа.As curve No. 1 in FIG. Figure 3 shows the upper position of the envelope of the LRR of the dispersion of the positions of the operating points according to the analysis of statistics on the operation of three engines of the same type, and as curve No. 2, the upper position of the LRR taking into account the margin δKr1 by the mode coefficient. In this case, the value is selected as the upper threshold value the degree of increase in pressure of the first stage of the fan corresponding to the angular position of 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon for the corresponding value of G B. PR on curve No. 2. The margin δKr1 by the coefficient of the regime can be determined in accordance with the aforementioned “Guidelines for testing aircraft engines on high-altitude and climatic stands”, TsIAM, 2012, p. 91-106, and in the particular case is 2% of the maximum value determined by the analysis of the upper position of the LRR taking into account the statistics of the operation of engines of this type.
Подстройка работы двигателя в случае испытания двигателя с раздельными контурами может быть осуществлена за счет изменения площади сопла наружного контура двигателя путем установки сменного насадка сопла, имеющего минимальную проходную площадь сечения, при которой обеспечивается совпадение значений и на характеристике вентилятора при соответствующей величине GВ.ПР в рабочем диапазоне а в случае ТРДД с общим реактивным соплом за счет соответствующего изменения площади проходного сечения смесителя потоков воздуха и газа.Adjustment of the engine operation in the case of testing an engine with separate circuits can be carried out by changing the nozzle area of the outer circuit of the engine by installing a replaceable nozzle nozzle having a minimum passage sectional area, at which the values are consistent and on the characteristic of the fan with the corresponding value of G V.PR in the operating range and in the case of a turbofan engine with a common jet nozzle due to a corresponding change in the area of the passage section of the mixer of air and gas flows.
Для проверки отсутствия автоколебаний рабочих лопаток 7 вентилятора могут быть, например, использованы известные из уровня техники тензодатчики, устанавливаемые на рабочие лопатки 7 первой ступени вентилятора, с учетом, например, «Руководства по испытаниям авиационных двигателей на высотных и климатических стендах».To check the absence of self-oscillations of the
Выбор верхнего порогового значения обусловлен тем, что при эксплуатации ТРДД одного типа имеется разброс положения ЛРР из-за износа узлов, выработки зазоров в конструкции уплотнений, а также из-за технологического разброса, связанного с особенностями производства ТРДД. В то же время, указанное верхнее пороговое значение степени повышения давления первой ступени вентилятора, определяемое с учетом измерения полного давления за первой ступенью вентилятора в угловом положении 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона, соответствует максимальному значению степени повышения давления первой ступени вентилятора, а это, как показано выше, соответствует наиболее благоприятным условиям для возникновения «срывного флаттера». В известных способах определение значения степени повышения давления первой ступени вентилятора ТРДД производится посредством измерения значений полного давления равномерно по окружности за первой ступенью вентилятора. В этом случае среднеарифметическое значение будет давать уменьшенную и смещенную величину по сравнению с максимальным значением соответствующим угловому положению 0±10° относительно осевой линии симметрии пилона. Следовательно, только при условиях, соответствующих верхнему пороговому значению возможно осуществление проверки отсутствия автоколебаний при дозвуковом обтекании потоком рабочих лопаток 7 вентилятора в рамках стендовых испытаний ТРДД с размещенной в канале наружного контура частью конструкции пилона подвески.Upper Threshold Selection due to the fact that during the operation of a turbofan engine of one type there is a spread in the position of the LRR due to wear of the nodes, the development of gaps in the design of the seals, and also due to the technological spread associated with the characteristics of the production of the turbofan engine. At the same time, the indicated upper threshold value the degree of increase in pressure of the first fan stage, determined taking into account the measurement of total pressure behind the first fan stage in the angular position 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon, corresponds to the maximum value the degree of increase in pressure of the first stage of the fan, and this, as shown above, corresponds to the most favorable conditions for the occurrence of “stall flutter”. In known methods, the determination of the value the degree of increase in pressure of the first stage of the turbofan engine fan is performed by measuring the total pressure evenly around the first step of the fan. In this case, the arithmetic mean value will give a reduced and offset value compared to the maximum value corresponding to the angular position of 0 ± 10 ° relative to the axial line of symmetry of the pylon. Therefore, only under conditions corresponding to the upper threshold value it is possible to verify the absence of self-oscillations during subsonic flow around the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116622A RU2681548C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116622A RU2681548C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2681548C1 true RU2681548C1 (en) | 2019-03-11 |
Family
ID=65805630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116622A RU2681548C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681548C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792508C1 (en) * | 2022-07-13 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for determining the air flow through the internal and external circuits of a bypass turbojet engine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003177059A (en) * | 2001-12-12 | 2003-06-27 | Toshiba Corp | Method and apparatus for measuring vibration |
GB2446684A (en) * | 2006-11-30 | 2008-08-20 | Gen Electric | Vibration Measurement System For Gas Turbine Engine and Accelerometer Configured to Transmit Accelerometer Identifying Signal |
RU2579300C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Method of turbomachinery wheels finishing |
RU2598983C1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Diagnostic technique for type of oscillations of working blades of axial turbomachine |
RU2649171C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-03-30 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | Testing method of the aero engine when checking for the absence of self-oscillations of the working blades of a low pressure compressor |
-
2018
- 2018-05-07 RU RU2018116622A patent/RU2681548C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003177059A (en) * | 2001-12-12 | 2003-06-27 | Toshiba Corp | Method and apparatus for measuring vibration |
GB2446684A (en) * | 2006-11-30 | 2008-08-20 | Gen Electric | Vibration Measurement System For Gas Turbine Engine and Accelerometer Configured to Transmit Accelerometer Identifying Signal |
RU2579300C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Method of turbomachinery wheels finishing |
RU2598983C1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Diagnostic technique for type of oscillations of working blades of axial turbomachine |
RU2649171C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-03-30 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | Testing method of the aero engine when checking for the absence of self-oscillations of the working blades of a low pressure compressor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792508C1 (en) * | 2022-07-13 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for determining the air flow through the internal and external circuits of a bypass turbojet engine |
RU2797897C1 (en) * | 2022-11-07 | 2023-06-09 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Bench for automated testing of the gas generator of a by-pass turbojet engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Woodward et al. | Fan Noise Source Diagnostic Test--Far-field Acoustic Results | |
Ricouard et al. | Installation effects on contra-rotating open rotor noise | |
US11027827B2 (en) | Method for separated flow detection | |
Brailko et al. | Numerical and experimental investigations of CRF with simulation of flow non-uniformity in the basic flight conditions | |
Elliott et al. | Acoustic performance of novel fan noise reduction technologies for a high bypass model turbofan at simulated flight conditions | |
RU2681548C1 (en) | Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor | |
RU2681550C1 (en) | Method of stand tests of turbo-reactive two-circuit motor | |
Van Zante et al. | Testing and performance verification of a high bypass ratio turbofan rotor in an internal flow component test facility | |
Allen et al. | An experimental investigation into the impacts of varying the circumferential extent of tip-low total pressure distortion on fan stability | |
Hughes et al. | The effect of bypass nozzle exit area on fan aerodynamic performance and noise in a model turbofan simulator | |
Johansson et al. | Aerodynamic and heat transfer measurements on an intermediate turbine duct vane | |
Turner et al. | Paper 6: Complete Characteristics for a Single-Stage Axial-Flow Fan | |
Schwaller et al. | Noise validation of model fan rig with engine | |
Hughes et al. | Effect of tip clearance on fan noise and aerodynamic performance | |
Ho | The effect of vane-frame design on rotor-stator interaction noise | |
Carrasco Laraña et al. | A Frequency Domain Model for Turbine Interaction Broadband Noise: Comparison with Measurements | |
Huntley et al. | Effect of Circumferential Total-Pressure Gradients Typical of Single-Inlet Duct Installations on Performance of an Axial-Flow Turbojet Engine | |
Vouros et al. | Effects of rotor-speed-ratio and crosswind inlet distortion on off-design performance of contra-rotating propelling unit | |
Li et al. | Experimental Study on Total Pressure Distortion Characteristics of a High Bypass Ratio Turbofan Engine | |
Wallner et al. | Generalization of turbojet and turbine-propeller engine performance in windmilling condition | |
Plucinsky | “Quiet” Aspects of the Pratt & Whitney Aircraft JT15D Turbofan | |
Cherry et al. | The aerodynamic design and performance of the NASA/GE e3 low pressure turbine | |
Medeiros et al. | Effect of inlet-guide-vane angle on performance characteristics of a 13-stage axial-flow compressor in a turbojet engine | |
Ciepluch | Effect of Inlet Air Distortion on the Steady-State and Surge Characteristics of an Axial-Flow Turbojet Compressor | |
Standahar et al. | Investigation of a High-pressure-ratio Eight-stage Axial-flow Research Compressor with Two Transonic Inlet Stages V: Preliminary Analysis of Over-all Performance of Modified Compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210804 |