RU2746378C1 - Test method for aircraft gas turbine engine - Google Patents

Test method for aircraft gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2746378C1
RU2746378C1 RU2019141285A RU2019141285A RU2746378C1 RU 2746378 C1 RU2746378 C1 RU 2746378C1 RU 2019141285 A RU2019141285 A RU 2019141285A RU 2019141285 A RU2019141285 A RU 2019141285A RU 2746378 C1 RU2746378 C1 RU 2746378C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
parameters
tests
testing
engines
Prior art date
Application number
RU2019141285A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Евгеньевич Медяков
Артем Владимирович Новиков
Ольга Вячеславовна Ямщикова
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
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 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2019141285A priority Critical patent/RU2746378C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746378C1 publication Critical patent/RU2746378C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines

Abstract

FIELD: jet tech.
SUBSTANCE: invention relates to the field of jet technology, in particular to the field of diagnostics, repair, acceptance and delivery of gas turbine engines for aircraft and power plants operating on liquid and gaseous fuels. The proposed method for testing an aircraft gas turbine engine in bench conditions during presentation, acceptance, service life and special tests includes measuring the parameters of the engine operation at various modes within the range of engine flight modes, bringing the obtained parameters to standard atmospheric conditions, taking into account the maintenance of the specified laws of regulation and changes in the properties of the heat capacity of the working fluid and the geometry of the flow path during engine tests in atmospheric conditions that do not correspond to standard ones. According to the test results of prototypes of engines of this series, engine parameters are determined, both under standard atmospheric conditions, and not. A method for processing test results using two independent programs for engine debugging has been implemented. On the basis of the average statistical characteristics of the engine elements, the tuning performed while maintaining the given control laws, correction factors are determined to the measured basic engine parameters, according to which the measured parameters relate to the parameters obtained under standard atmospheric conditions. Real-time visualization of the correlation links of parameters with the function of selecting these links from the database is carried out.
EFFECT: use of the invention allows to increase the level of verification of the technical characteristics of products and to debug and assess their compliance with technical conditions, to organize the search for design flaws and their elimination, to eliminate the human factor, simultaneously with the tests to debug new programs and mathematical models of the engine, to reduce the test time by 1-2%.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области реактивной техники, в частности к области диагностирования, ремонта, приемки и поставки газотурбинных двигателей для воздушных судов и энергетических установок, работающих на жидком и газообразном топливах.The invention relates to the field of jet technology, in particular to the field of diagnostics, repair, acceptance and delivery of gas turbine engines for aircraft and power plants operating on liquid and gaseous fuels.

Известен способ испытаний авиационного газотурбинного двигателя, принятый в качестве прототипа, заключающийся в экспериментальном определении количественных и/или качественных свойств двигателя и/или его узлов и их соответствии заданным требованиям, при функционировании в результате регулирующих воздействий, включающий выполнение подготовительных операций и операций над двигателем на испытательном стенде, проведение приемосдаточных испытаний с отладкой параметров и регулировкой всех его систем и проверкой на соответствие техническим условиям качества сборки и основных параметров двигателя заданным значениям, выбор из числа прошедшего приемосдаточные испытания двигателя от партии, проведение на нем стендовых ресурсных испытаний, сравнение зарегистрированных значений критериев двигателя с заданными значениями и формирование по результатам сравнения заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом, после чего приемку и отправку остальных двигателей этой партии в эксплуатацию.A known method for testing an aircraft gas turbine engine, adopted as a prototype, consists in the experimental determination of the quantitative and / or qualitative properties of the engine and / or its units and their compliance with the specified requirements, when operating as a result of regulatory influences, including the implementation of preparatory operations and operations on the engine on test bench, carrying out acceptance tests with debugging of parameters and adjustment of all its systems and checking for compliance with the technical conditions of the assembly quality and the main engine parameters to the specified values, selection of the engine from the batch that has passed acceptance tests, carrying out bench life tests on it, comparison of the registered values of the criteria engine with given values and the formation, based on the results of comparison, of a conclusion on the admission of engines to further operation with the initial assigned or changed resource, after which the acceptance and dispatch of the remainder flax engines of this batch in operation.

/RU 2 365 891 C1 МПК G01M 15/14 Опубликовано 27.08.2009 г.// RU 2 365 891 C1 IPC G01M 15/14 Published on August 27, 2009 /

Недостатком известного способа является ограниченное количество регистрируемых и оцениваемых параметров при различных типах испытаний двигателей, что в современных условиях при повышенных требованиях к надежности двигателей и работоспособности его систем (топливной, масляной, электрических цепей, контрольно-записывающей и регистрирующей аппаратуры и т.п.) является недостаточным. Особенно это важно после возвращения двигателя из эксплуатации или после длительного его хранения, когда обязательной становится полная информация о техническом состоянии агрегатов, модулей, узлов и деталей, выявление объема ремонта и замены вышедших из строя деталей с проведением разборки двигателя и специальных видов контроля и специальных видов испытаний. Известный способ из-за ограниченного количества регистрируемых и оцениваемых параметров при различных типах испытаний, позволяет только частично оценить техническое состояние двигателя, а, следовательно, и не может гарантировать надежную работу при возврате двигателя в эксплуатацию в течение назначенного или вновь установленного ресурса.The disadvantage of this method is the limited number of recorded and estimated parameters for various types of engine tests, which in modern conditions, with increased requirements for the reliability of engines and the performance of its systems (fuel, oil, electrical circuits, control-recording and recording equipment, etc.) is insufficient. This is especially important after the return of the engine from operation or after its long-term storage, when complete information on the technical condition of units, modules, assemblies and parts becomes mandatory, the identification of the amount of repair and replacement of failed parts with the disassembly of the engine and special types of control and special types tests. The known method, due to the limited number of recorded and evaluated parameters for various types of tests, allows only partially assessing the technical condition of the engine, and, therefore, cannot guarantee reliable operation when returning the engine to operation during the assigned or newly installed resource.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей проверки работоспособности агрегатов, узлов и деталей двигателя.The objective of the invention is to expand the functionality of testing the performance of units, assemblies and engine parts.

Ожидаемый технический результат - повышение надежности оценки технического состояния нового или ремонтного двигателя, повышение эффективности применения ремонтной технологии для поэтапного увеличения ресурса двигателя до величины, назначенной в нормативно-технической документации на партию или на всю серию двигателей, повышение надежности работы при возврате двигателя в эксплуатацию в течение назначенного или вновь установленного ресурса.The expected technical result is an increase in the reliability of the assessment of the technical condition of a new or repair engine, an increase in the efficiency of the use of repair technology for a step-by-step increase in the engine resource to the value specified in the regulatory and technical documentation for a batch or for the entire series of engines, an increase in the reliability of operation when the engine is returned to operation in the flow of an assigned or newly installed resource.

Указанный технический результат достигается тем, что предложенный способ испытаний авиационного газотурбинного двигателя, заключается в выполнении подготовительных операций на стенде, операций над двигателем и экспериментальном определении количественных и/или качественных свойств двигателя и/или его узлов и их соответствии заданным требованиям, при функционировании в результате регулирующих воздействий, включающем выполнение подготовительных операций и операций над двигателем - проведение испытаний, обработка данных и формирование заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом, приемку и отправку остальных двигателей этой партии в эксплуатацию, на следующих этапах:The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method for testing an aircraft gas turbine engine consists in performing preparatory operations on the bench, operations on the engine and experimental determination of the quantitative and / or qualitative properties of the engine and / or its units and their compliance with the specified requirements, while functioning as a result regulatory actions, including the performance of preparatory operations and operations on the engine - testing, data processing and the formation of a conclusion on the admission of engines to further operation with the initial assigned or changed resource, acceptance and sending the remaining engines of this batch into operation, at the following stages:

А) подготовки стендовых испытанийA) preparation of bench tests

- Выбор типа испытаний и оснащение двигателя и/или его узлов и испытательного стенда средствами измерения согласно указанного в перечне измеряемых параметров, характеризующих свойства объекта соответствующие заданным требованиям при выбранном типе испытаний;- Selection of the type of tests and equipping the engine and / or its units and the test bench with measuring instruments in accordance with the specified in the list of measured parameters characterizing the properties of the object that meet the specified requirements for the selected type of tests;

- Препарирование двигателя датчиками и его установку на испытательном стенде;- Dissection of the engine with sensors and its installation on a test bench;

- Организация, по меньшей мере, четырех автоматизированных рабочих мест (АРМ), соединенных между собой и с исполнительными механизмами испытательного стенда и двигателя и датчиками на двигателе и оснащенных соответственно:- Organization of at least four automated workstations (AWS), interconnected and with the actuators of the test bench and the engine and sensors on the engine and equipped accordingly:

а) Рабочее место сменного инженера (АРМ) - информацией о законах регулирования положения направляющих аппаратов компрессоров высокого и низкого давления в зависимости от приведенной к стандартным условиям частоты вращения роторов высокого и низкого давления;a) Workplace of a shift engineer (AWS) - information on the laws of regulation of the position of the guide vanes of high and low pressure compressors, depending on the speed of rotation of the high and low pressure rotors reduced to standard conditions;

в) Рабочее место расчетной бригады (АРМ) - информацией о текущем режиме работы двигателя, выбранном типе испытаний и виде протоколирования;c) Workplace of the settlement team (AWP) - information about the current operating mode of the engine, the selected type of tests and the type of logging;

с) Рабочее место "(АРМ) Тестовый" - встроенными модулями необходимыми для непосредственного проведения тестирования и отработки разработанных программных модулей и математических моделей в процессе проведения испытаний;c) Workstation "(AWP) Test" - built-in modules necessary for direct testing and testing the developed software modules and mathematical models in the process of testing;

d) Рабочее место визуализации (АРМ) - информацией о значениях выбранных параметров из базы данных, содержащей информацию о ранее проведенных испытаниях двигателей данной серии.d) Visualization workstation (AWS) - information about the values of the selected parameters from the database containing information about the previous tests of the engines of this series.

B) проведения испытанийB) testing

- Создание искусственным путем, с помощью дополнительных методов и средств, внешних воздействующих факторов аналогичных условиям, возникающим при эксплуатации и выбранном типе испытаний;- Creation by artificial means, using additional methods and means, of external influencing factors similar to the conditions arising during operation and the selected type of tests;

- Измерение параметров при изменении внешних воздействующих факторов в соответствии с выбранным законом регулирования, аналогичным условиям воздействия при эксплуатации;- Measurement of parameters when external influencing factors change in accordance with the selected regulation law, similar to the impact conditions during operation;

- Непосредственное измерение параметров, без использования аналитических зависимостей, отражающих физическую структуру испытуемого двигателя.- Direct measurement of parameters, without the use of analytical dependencies, reflecting the physical structure of the engine under test.

- Систематизация данных,- Systematization of data,

C) обработки данныхC) data processing

- Регистрация реального потока экспериментальных данных по выбранным шаблонам;- Registration of the real flow of experimental data for the selected templates;

- Формирование модели на основе формулировки целей и описания объекта, разработка программы-имитатора, алгоритмизация, программирование и отладка модели;- Formation of a model based on the formulation of goals and description of the object, development of a simulator program, algorithmization, programming and debugging of the model;

- Создание баз данных на объекты, имеющие близкие конструктивно-технологические решения, результаты испытаний которых распространяются на всю группу.- Creation of databases for objects that have similar structural and technological solutions, the test results of which apply to the entire group.

D) управления испытаниямиD) test management

- Аналитическое сравнение величин измеренных параметров и требуемых значений, содержащихся в блоке (базе данных) кондиционности.- Analytical comparison of the values of the measured parameters and the required values contained in the block (database) of conditionality.

- Установление причин отклонений параметров количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта и их несоответствия заданным требованиям;- Establishing the reasons for deviations in the parameters of the quantitative and (or) qualitative characteristics of the properties of the object and their non-compliance with the specified requirements;

- Разработка путей компенсации отклонений, составление протоколов (баз данных) соответствия.- Development of ways to compensate for deviations, drawing up protocols (databases) of compliance.

Использование и поддержание характерных режимов работы обеспечивающих количественные и/или качественные свойства двигателя и/или его узлов и их соответствие заданным требованиям и составляют протоколы баз данных соответствия для формирования заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации.The use and maintenance of characteristic operating modes that ensure the quantitative and / or qualitative properties of the engine and / or its components and their compliance with the specified requirements and draw up compliance database protocols to form a conclusion on the admission of engines to further operation.

Сущность стендовых испытаний авиационных газотурбинных двигателей заключается в регистрации текущих значений критериев состояния двигателя, сравнении их с заданными эталонными значениями, проведении стендовых предъявительских, приемосдаточных, ресурсных и специальных испытаний с отладкой параметров и регулировкой всех его систем и проверкой на соответствие техническим условиям качества сборки и основных параметров двигателя заданным значениям.The essence of bench tests of aircraft gas turbine engines is to register the current values of the engine condition criteria, compare them with the specified reference values, conduct bench bearer, acceptance, service life and special tests with debugging parameters and adjusting all its systems and checking for compliance with the technical conditions of assembly quality and basic engine parameters to the set values.

Осуществляется выбор типа испытаний и оснащение двигателя средствами измерения, согласно перечня измеряемых параметров, характеризующих свойства объекта соответствующие заданным требованиям при выбранном типе испытаний, препарирование двигателя и его установку на испытательном стенде, организация автоматизированных рабочих мест, создание внешних воздействующих факторов аналогичных условиям, возникающим при эксплуатации и выбранном типе испытаний, измерение параметров при изменении внешних воздействующих факторов в соответствии с выбранным законом регулирования, аналогичным условиям воздействия при эксплуатации, непосредственное измерение параметров, без использования аналитических зависимостей, отражающих физическую структуру испытуемого двигателя, систематизация данных, включая создание баз данных на двигатели, имеющие близкие конструктивно - технологические решения, регистрация экспериментальных данных, формирование модели на основе формулировки целей и описания объекта, разработка программы-имитатора, алгоритмизация, программирование и отладка модели, анализ величин измеренных параметров и требуемых значений, содержащихся в базе данных кондиционности, установление причин отклонений параметров количественных и/или качественных характеристик свойств объекта и их несоответствия заданным требованиям, разработка путей компенсации отклонений, составление протоколов баз данных соответствия, а также использование характерных режимов работы обеспечивающих количественные и качественные свойства двигателя и их соответствие заданным требованиям.The choice of the type of tests and the equipment of the engine with measuring instruments is carried out, according to the list of measured parameters characterizing the properties of the object that meet the specified requirements for the selected type of test, preparation of the engine and its installation on the test bench, organization of automated workstations, creation of external influencing factors similar to the conditions arising during operation and the selected type of tests, measurement of parameters when external influencing factors change in accordance with the selected regulation law, similar to exposure conditions during operation, direct measurement of parameters, without using analytical dependencies reflecting the physical structure of the engine under test, data systematization, including the creation of databases for engines, having similar constructive and technological solutions, registration of experimental data, formation of a model based on the formulation of goals and description of the object, development of simulator programs, algorithmization, programming and debugging of the model, analysis of the values of measured parameters and the required values contained in the condition database, determination of the reasons for deviations in the parameters of quantitative and / or qualitative characteristics of the object's properties and their non-compliance with the specified requirements, development of ways to compensate for deviations, drawing up protocols compliance databases, as well as the use of characteristic operating modes that ensure the quantitative and qualitative properties of the engine and their compliance with the specified requirements.

Особенностью предложения является оснащение испытательного стенда, по меньшей мере, четырьмя автоматизированными рабочими местами (АРМ), соединенными между собой и с исполнительными механизмами испытательного стенда и двигателя и датчиками на двигателе.A feature of the proposal is to equip the test bench with at least four automated workstations (AWS) connected to each other and to the actuators of the test bench and the engine and sensors on the engine.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) сменного инженера, оборудовано для обеспечения процесса проведения испытаний, дополнительно снабжается информацией о законах регулирования положения направляющих аппаратов компрессоров высокого и низкого давления в зависимости от приведенной к стандартным условиям частоты вращения роторов высокого и низкого давления, в зависимости от выбранного типа испытаний, вида протоколирования и текущего режима работы двигателя.An automated workstation (AWS) for a shift engineer, equipped to ensure the testing process, is additionally supplied with information on the laws of regulating the position of the guide vanes of high and low pressure compressors, depending on the speed of rotation of high and low pressure rotors reduced to standard conditions, depending on the selected type tests, the type of logging and the current operating mode of the engine.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) расчетной бригады оборудовано для обеспечения процесса регулировки параметров двигателя, регистрации данных физических и расчетных параметров, а также формирования замерных протоколов испытаний, дополнительно снабжается информацией о текущем режиме работы двигателя, выбранном типе испытаний и виде протоколирования.The automated workstation (AWS) of the calculation team is equipped to ensure the process of adjusting engine parameters, registering data of physical and calculated parameters, as well as generating measurement test reports, additionally supplied with information about the current engine operation mode, the selected type of tests and the type of logging.

Автоматизированное рабочее место "АРМ Тестовый" предназначено для отработки впервые разработанных программных модулей и математических моделей в процессе проведения испытаний, с целью последующего анализа корректности их работы, а также дублирования регистрации данных физических и расчетных параметров на случай отказов или сбоев в работе других АРМов. Все необходимые для проведения тестирования модули встраиваются непосредственно в "АРМ Тестовый".The automated workstation "AWP Test" is intended for testing the newly developed software modules and mathematical models in the process of testing, with the aim of further analyzing the correctness of their work, as well as duplicating the registration of data of physical and calculated parameters in case of failures or failures in the operation of other AWPs. All modules necessary for testing are built directly into the "Test Workstation".

Автоматизированное рабочее место (АРМ) визуализации, оборудовано для обеспечения процесса визуального контроля корреляции физических и расчетных параметров двигателя в процессе испытаний, дополнительно снабжается информацией о значениях выбранных параметров из базы данных, содержащей информацию о ранее проведенных испытаниях двигателей данной серии.An automated workstation (AWS) of visualization is equipped to ensure the process of visual control of the correlation of the physical and design parameters of the engine during the testing process, and is additionally supplied with information about the values of the selected parameters from the database containing information about the previously conducted tests of engines of this series.

На все автоматизированные рабочие места испытательного стенда организован прием реального потока экспериментальных данных по измерительным каналам от датчиков, посредством передачи информации через системы сбора данных на сервер измерительно-вычислительного комплекса и последующего ее распространения. Дополнительно организован прием данных о кондиционности измерений от соответствующего программного блока, передающего информацию о достоверности показаний датчиков.All automated workstations of the test bench receive a real stream of experimental data through the measuring channels from the sensors, by transmitting information through the data collection systems to the server of the measuring and computing complex and its subsequent distribution. Additionally, the reception of data on the conditionality of measurements from the corresponding program unit, which transmits information about the reliability of the readings of the sensors, is organized.

Изобретение поясняется графическими материалами.The invention is illustrated by graphic materials.

Фиг. 1 - принципиальная блок-схема реализации предложенного способа;FIG. 1 is a schematic block diagram of the implementation of the proposed method;

Фиг. 2 - зависимость статического давления за КВД от частоты вращения;FIG. 2 - the dependence of the static pressure behind the HPC on the rotational speed;

Фиг. 3 - зависимость температуры газа за ТНД от частоты вращения.FIG. 3 - dependence of the gas temperature behind the injection pump on the rotational speed.

Способ диагностирования и ремонта газотурбинных двигателей включает в себя следующие операции:The method for diagnosing and repairing gas turbine engines includes the following operations:

1 - определение перечня измеренных и расчетных параметров;1 - determination of the list of measured and calculated parameters;

2 - препарирование двигателя на испытательном стенде;2 - preparation of the engine on a test bench;

3 - проведение испытаний;3 - testing;

4 - выбор типа испытаний;4 - selection of the type of tests;

5 - измерение параметров;5 - measurement of parameters;

6 - сбор данных;6 - data collection;

7 - обработка данных;7 - data processing;

8 - регистрация данных;8 - data logging;

9 - создание базы данных;9 - creating a database;

10 - определение режимов работы;10 - determination of operating modes;

11 - управление с АРМ сменного инженера;11 - control from the workstation of the shift engineer;

12 - управление с АРМ расчетной бригады;12 - control from the workstation of the settlement team;

13 - управление с АРМ визуализации;13 - control from the visualization workstation;

14 - управление с АРМ тестовый;14 - test workstation control;

15 - блок кондиционности;15 - conditioning unit;

16 - виды протоколов;16 - types of protocols;

17 - законы регулирования.17 - laws of regulation.

Измерения параметров работы двигателя на различных режимах в пределах диапазона полетных режимов двигателя, приведение полученных параметров к стандартным атмосферным условиям с учетом поддержания заданных законов регулирования и изменения свойств теплоемкости рабочего тела и геометрии проточной части при испытаниях двигателя в атмосферных условиях, отличаются от стандартных. По результатам испытаний опытных образцов двигателей данной серии корректируют математическую модель двигателя, по которой определяют параметры двигателя, как при стандартных атмосферных условиях, так и отличающихся от стандартных. Для отладки корректирующей математической модели двигателя использован метод обработки результатов испытаний по двум независимым программам. На основе среднестатистических характеристик элементов двигателя, выполненной настройке при поддержании заданных законов регулирования, определяют поправочные коэффициенты к измеренным основным параметрам двигателя, по которым измеренные параметры соотносятся к параметрам, полученным при стандартных атмосферных условиях. В режиме реального времени реализована визуализация корреляционных связей параметров с функцией выбора этих связей из базы данных. Разработанный способ испытаний применим при доводке и автоматизированной отладке опытных и серийных двигателей к заданным нормам, а также позволяет с помощью математической модели двигателя выявлять некондиционные замеры в режиме реального времени. Данный способ испытаний повышает достоверность измерений и снижает трудоемкость, экономит энергоресурсы при отладке двигателей.Measurements of the engine operation parameters in various modes within the range of engine flight modes, bringing the obtained parameters to standard atmospheric conditions, taking into account the maintenance of the specified control laws and changes in the properties of the heat capacity of the working fluid and the geometry of the flow path during engine tests in atmospheric conditions, differ from the standard ones. Based on the test results of prototypes of engines of this series, the mathematical model of the engine is corrected, according to which the engine parameters are determined, both under standard atmospheric conditions and those differing from standard ones. To debug the corrective mathematical model of the engine, the method of processing test results using two independent programs was used. On the basis of the average statistical characteristics of the engine elements, the tuning performed while maintaining the given control laws, correction factors are determined to the measured basic engine parameters, according to which the measured parameters relate to the parameters obtained under standard atmospheric conditions. Real-time visualization of the correlation links of parameters with the function of selecting these links from the database. The developed test method is applicable for fine-tuning and automated debugging of experimental and serial engines to the specified standards, and also allows using a mathematical model of the engine to identify substandard measurements in real time. This test method increases the reliability of measurements and reduces labor intensity, saves energy when debugging engines.

Способ позволяет не только расширить функциональные возможности проверки работоспособности двигателя, но и сократить время отладки двигателя и количество запусков за счет повышения информативности обработок, формирования библиотеки зарегистрированных файлов данных, полученных в течение всех предыдущих испытаний данного двигателя и других двигателей данной серии, сформированных по типу испытаний и достигнутым потребительским свойствам.The method allows not only to expand the functionality of checking the engine's performance, but also to reduce the engine debugging time and the number of starts by increasing the information content of processing, generating a library of registered data files obtained during all previous tests of this engine and other engines of this series, formed by the type of tests and the achieved consumer properties.

Пример реализации способа.An example of the implementation of the method.

На испытательный стенд поступил двигатель для проведения ресурсных испытаний для проверки технических характеристик изделия и оценки их соответствия техническим условиям, проверки надежности изделия, его систем и агрегатов в течение 1000 часов ресурса. Выбирается тип испытаний - ресурсные 4 (фиг.1), который обеспечивает проведение испытаний 3 (фиг.1) необходимыми методиками, программами испытаний, ведомостями измеряемых параметров и программным обеспечением измерительно-вычислительного комплекса. Определяется перечень измеренных и расчетных параметров 1 (фиг.1), согласно программе ресурсных испытаний, по этому перечню препарируется двигатель на испытательном стенде 2 (фиг.1). Стендовые испытания проводят при атмосферных условиях, с подогревом воздуха и топлива на входе в изделие, по программе со строгим соблюдением регламента наработки на максимальном и форсированном режимах, суммарной наработки и количества переменных режимов и циклов поворота сопла. Измерение параметров 5 (фиг.1) проводится с различных типов измерительной аппаратуры, для которых разработана индивидуальная система сбора данных (ССД). Сервер получает и обрабатывает данные 7 (фиг.1) со всех ССД, объединенных в общую подсеть Ethernet (технология пакетной передачи данных) и формирует единый пакет данных для всей системы измерений, и осуществляет его рассылку на все автоматизированные рабочие места (АРМ). Средство сбора данных 6 (фиг.1) с датчиков систем осуществляет опрос измерительных каналов с частотой до 100 Гц с одновременной регистрацией информации 8 (фиг.1) непосредственно на контроллере или персональном компьютере ПК и занесением в базу данных 9 (фиг.1).The engine was delivered to the test stand for life tests to check the technical characteristics of the product and assess their compliance with the technical conditions, to check the reliability of the product, its systems and assemblies within 1000 hours of the resource. The type of tests is selected - resource 4 (figure 1), which provides testing 3 (figure 1) with the necessary techniques, test programs, lists of measured parameters and software of the measuring and computing complex. A list of measured and calculated parameters 1 (Fig. 1) is determined, according to the program of life tests, according to this list, the engine is prepared on a test bench 2 (Fig. 1). Bench tests are carried out under atmospheric conditions, with air and fuel heating at the inlet to the product, according to a program with strict adherence to the operating time schedule at maximum and forced modes, total operating time and the number of variable modes and nozzle rotation cycles. Measurement of parameters 5 (figure 1) is carried out with various types of measuring equipment, for which an individual data acquisition system (DAC) has been developed. The server receives and processes data 7 (Fig. 1) from all DSS combined into a common Ethernet subnet (packet data transmission technology) and generates a single data packet for the entire measurement system, and sends it to all automated workstations (AWS). The data collection tool 6 (Fig. 1) from the system sensors polls the measuring channels with a frequency of up to 100 Hz with simultaneous registration of information 8 (Fig. 1) directly on the controller or a personal computer PC and entry into the database 9 (Fig. 1).

АРМы 11, 12, 13, 14 (фиг.1) предназначены для приема, обработки, отображения и регистрации данных, допускового контроля параметров, формирования замерных протоколов и отчетов. «АРМ расчетной бригады» 12 (фиг.1) предназначен для обеспечения процесса регулировки параметров двигателя, регистрации данных физических и расчетных параметров, а также формирования замерных протоколов испытаний дополнительно снабжается информацией о текущем режиме работы двигателя, выбранном типе испытаний и виде протоколирования. Основные алгоритмы программ (определения условий, быстродействующая математическая модель (БММ), и т.д.) встроены на ПК «АРМ расчетной бригады». Дополнительно организован прием данных о кондиционности измерений 15 (фиг.1) от соответствующего программного блока, передающего информацию о достоверности показаний датчиков на все АРМы испытательного стенда. Так на Фиг. 2 графически показано как определяется некондиционность замера статического давления за компрессором высокого давления (Рк статика) и на Фиг. 3 выявление дефекта и его устранения по замеру температуры газов за турбиной (tт) для режима «максимальный учебный». БММ определяет дроссельные характеристики зависимостей приведенного давления (Рк статика пр) 22 (фиг.2) и приведенной температуры газов за турбиной (tт пр) 31 (фиг.3) от приведенных оборотов компрессора низкого давления (N1пр) и допуска в зависимости от количества проведенных циклов: 23 (фиг.2), 32 (фиг.3) от 1 до 50 циклов; 24 (фиг.2), 33 (фиг.3) от 51 до 100 циклов; 25 (фиг.2), 34 (фиг.3) от 101 до 150 циклов. Блок кондиционности 15 (фиг.1) на 60 цикле определил некондиционность замера Рк статика 26 (фиг.2) и на 76 и 87 циклах дополнительную проверку замера tт 35,36 (фиг.3) и передал сообщение на АРМ сменного инженера 11 (фиг.1), с предложением продолжить запуск с заменой замера Рк статика на его математическое ожидание и замер tт на замер температуры газов за турбиной двигательной системы измерения (tт крд), а после запуска проверить замер Рк статика на кондиционность и выявить причину выхода замера tт за зоны допуска.AWPs 11, 12, 13, 14 (Fig. 1) are designed for receiving, processing, displaying and recording data, tolerance control of parameters, generating measurement protocols and reports. "Workstation of the settlement team" 12 (Fig. 1) is designed to ensure the process of adjusting engine parameters, registering data of physical and calculated parameters, as well as generating measurement test reports, is additionally supplied with information about the current operating mode of the engine, the selected type of tests and the type of logging. The main algorithms of the programs (definitions of conditions, high-speed mathematical model (BMM), etc.) are built into the PC “Workstation of the settlement team”. Additionally, the reception of data on the conditionality of measurements 15 (Fig. 1) is organized from the corresponding program unit, which transmits information about the reliability of the readings of the sensors to all AWPs of the test bench. Thus, in FIG. 2 graphically shows how the substandard measurement of the static pressure downstream of the high pressure compressor (Pk static) is determined and FIG. 3 identification of the defect and its elimination by measuring the temperature of gases behind the turbine (tt) for the "maximum training" mode. BMM determines the throttle characteristics of the dependences of the reduced pressure (Pk statics pr) 22 (Fig. 2) and the reduced gas temperature behind the turbine (tt pr) 31 (Fig. 3) on the reduced revolutions of the low pressure compressor (N1пр) and the tolerance depending on the number of cycles: 23 (figure 2), 32 (figure 3) from 1 to 50 cycles; 24 (Fig. 2), 33 (Fig. 3) from 51 to 100 cycles; 25 (Fig. 2), 34 (Fig. 3) from 101 to 150 cycles. Conditioning unit 15 (Fig. 1) on cycle 60 determined the substandard measurement of Pc statics 26 (Fig. 2) and on 76 and 87 cycles an additional check of measurement tt 35.36 (Fig. 3) and transmitted a message to the workstation of the shift engineer 11 (Fig. .1), with a proposal to continue the start-up with replacing the measurement of Pk statics with its mathematical expectation and measuring tt for measuring the temperature of gases behind the turbine of the engine measurement system (tt crd), and after starting, check the measurement of Pk statics for conditioning and identify the reason for the measurement of tt for tolerance zones.

После запуска обнаружена негерметичность соединения замера Рк статика и после затяжки контровочной гайки негерметичность была устранена.After starting, a leak was found in the connection for measuring Pk static and after tightening the lock nut, the leak was eliminated.

Блок определения режима работы 10 (фиг.1) определил, что замер tт на 76 цикле произведен на холодном выходе на не прогретом изделии 36 (фиг.3), поэтому блок определения режима работы снял некондиционность замера, а на 87 цикле некондиционность замера осталась 35 (фиг.3) и выдана рекомендация провести осмотр проточной части турбины. После осмотра обнаружен прогар сопловой лопатки, выявленный дефект зафиксирован в главном протоколе и был заменен сопловой блок.The unit for determining the operating mode 10 (Fig. 1) determined that the measurement of tt at the 76th cycle was made at a cold outlet on an unheated product 36 (Fig. 3), therefore, the unit for determining the operating mode removed the non-standard measurement, and on the 87th cycle, the non-standard measurement remained 35 (Fig. 3) and a recommendation was issued to inspect the flow path of the turbine. After inspection, a burnout of the nozzle blade was found, the detected defect was recorded in the main protocol and the nozzle block was replaced.

На АРМ сменного инженера 11 (фиг.1) блок законов регулирования 17 (фиг.1) передает все характеристики и зависимости параметров определенного типа двигателя к конкретному виду испытаний. После завершения испытаний техник выбирает и распечатывает необходимые виды протоколов 16 (фиг.1). Дроссельные характеристики (22 фиг.2 и 31 фиг.3) отображаются на АРМе визуализации 13 (фиг.1) для контроля корреляции физических и расчетных параметров двигателя в процессе испытаний, а также АРМ визуализации дополнительно снабжается информацией о значениях выбранных параметров из базы данных, содержащей информацию о ранее проведенных испытаниях двигателей данной серии.On the workstation of the shift engineer 11 (Fig. 1), the block of regulation laws 17 (Fig. 1) transfers all the characteristics and dependences of the parameters of a certain type of engine to a specific type of test. After completing the tests, the technician selects and prints the required types of protocols 16 (Fig. 1). Throttle characteristics (22 Fig. 2 and 31 Fig. 3) are displayed on the visualization workstation 13 (figure 1) to control the correlation of the physical and design parameters of the engine during testing, as well as the visualization workstation is additionally supplied with information about the values of the selected parameters from the database, containing information about previous tests of engines of this series.

На фигурах 2 и 3 представлены выбранные параметры из базы данных в зависимости от количества проведенных циклов: от 1 до 50 циклов 19 (фиг.2), 28 (фиг.3); от 51 до 100 циклов 20 (фиг.2), 29 (фиг.3); от 101 до 150 циклов 21 (фиг.2), 30 (фиг.3), а также данные полученные на характеристике до проведения ресурсных испытаний 18 (фиг.2) и 27 (фиг.3). АРМ Тестовый 14 (фиг.1) предназначен для отработки впервые разработанных программных модулей и математических моделей в процессе проведения испытаний с целью последующего анализа корректности их работы, а также дублирования регистрации данных физических и расчетных параметров на случай отказов или сбоев в работе других АРМов. Все необходимые для проведения тестирования модули встраиваются непосредственно в АРМ Тестовый.Figures 2 and 3 show the selected parameters from the database depending on the number of cycles performed: from 1 to 50 cycles 19 (figure 2), 28 (figure 3); 51 to 100 cycles 20 (Fig. 2), 29 (Fig. 3); from 101 to 150 cycles 21 (Fig. 2), 30 (Fig. 3), as well as the data obtained on the characteristic before the endurance tests 18 (Fig. 2) and 27 (Fig. 3). AWP Test 14 (Fig. 1) is designed to test the newly developed software modules and mathematical models in the process of testing for the purpose of subsequent analysis of the correctness of their work, as well as duplication of registration of data of physical and design parameters in case of failures or failures in the operation of other AWPs. All modules necessary for testing are built directly into the Test Workstation.

Ресурсные испытания проводятся по полной программе со строгим соблюдением наработкой различных режимов и количества выполненных переменных режимов и циклов. Для исключения человеческого фактора и оптимизации проведения испытаний на АРМе расчетной бригады 12 (фиг.1) установлен блок определения и подсчета наработки режимов и количества переменных режимов и циклов.Lifetime tests are carried out according to the full program with strict adherence to the operating time of various modes and the number of performed variable modes and cycles. To exclude the human factor and optimize the testing at the automated workplace of the settlement team 12 (Fig. 1), a unit for determining and calculating the operating time of modes and the number of variable modes and cycles is installed.

Все сведения систематизированы в Таблице - выполнения наработки, приемистостей, проверок и перекладок ПРС за ресурсные испытания.All information is systematized in the Table - performance of operating time, injectors, checks and re-adjustments of PRS for life tests.

В таблице представлен протокол наработки и количества режимов при завершении ресурсных испытаний. В столбце «всего» необходимое количество испытаний и событий, определенное программой ресурсных испытаний, в столбцах «проведено» и «осталось» количество проведенных испытаний и событий, и их недостающий остаток, в столбцах «осталось циклов» и «штатно за циклы» количество не выполненных этапов за ресурсные испытания и количество событий в одном этапе. Блок определения и подсчета наработки режимов и количества переменных режимов и циклов автоматически определяет количество проведенных и необходимых доработок событий. В столбце таблицы «необходимо дополнительно выполнить», чтобы исключить человеческий фактор при проведении испытаний, отображается отклонение от программы всех проведенных испытаний, с учетом, что оставшиеся этапы проведения испытаний будут проведены без отклонения от программы испытаний. Так общую наработку изделия необходимо дополнительно доработать на двух оставшихся циклах 12 минут 34 секунды, строка 1 таблицы, при этом дополнительное время работы на форсажных режимах должно составить 1 минута 32 секунды, строка 5 таблицы. Программа определила, что количество бесфорсажных приемистостей режима «учебный» строка 12 таблицы выполнено на одну больше, следовательно, на одном из оставшихся цикле ее не выполнять, и количество перекладок поворотного реактивного сопла (ПРС) необходимо дополнительно доделать 7 перекладок строка 16 таблицы.The table shows the protocol of operating time and the number of modes at the end of life tests. In the “total” column, the required number of tests and events determined by the program of endurance tests, in the “performed” and “left” columns, the number of tests and events performed and their missing remainder, in the “cycles left” and “routinely for cycles” columns, the number is not stages performed for life tests and the number of events in one stage. The block for determining and calculating the operating time of modes and the number of variable modes and cycles automatically determines the number of completed and necessary modifications of events. In the column of the table "must be performed additionally", in order to exclude the human factor during testing, the deviation from the program of all tests carried out is displayed, taking into account that the remaining stages of the test will be carried out without deviation from the test program. So the total operating time of the product must be additionally refined on the two remaining cycles 12 minutes 34 seconds, line 1 of the table, while the additional operating time in afterburner modes should be 1 minute 32 seconds, line 5 of the table. The program determined that the number of non-afterburning thrusters of the "training" mode line 12 of the table is one more, therefore, it should not be performed on one of the remaining cycles, and the number of swings of the rotary jet nozzle (PRS) must be additionally completed 7 swaps in line 16 of the table.

Регламентные работы и осмотры проточной части по результатам испытаний.Routine work and inspections of the flow path based on test results.

Определено, что необходимо доработать на режиме форсированном учебном 12,5 минут, 10 приемистостей на переменных режимах.It is determined that it is necessary to modify at the forced training mode for 12.5 minutes, 10 injectors at variable modes.

Применение изобретения позволяет - повысить уровень проверки технических характеристик изделий и отладить и оценить их соответствия техническим условиям, организовать поиск конструктивных недостатков и их устранение, исключение человеческого фактора, одновременно с испытаниями проводить отладку новых программ и математических моделей двигателя, уменьшить время проведения испытаний на 1-2%.The application of the invention allows - to increase the level of verification of the technical characteristics of products and to debug and assess their compliance with the technical conditions, to organize the search for design flaws and their elimination, to eliminate the human factor, simultaneously with the tests to debug new programs and mathematical models of the engine, to reduce the test time by 1 2%.

Claims (6)

1. Способ испытаний авиационного газотурбинного двигателя, включающий выполнение подготовительных операций на стенде, операций над двигателем и экспериментальное определение количественных и/или качественных свойств двигателя и/или его узлов и их соответствия заданным требованиям, при его функционировании в результате регулирующих воздействий, проведение испытаний, обработка данных и формирование заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом, приемку и отправку остальных двигателей этой партии в эксплуатацию, отличающийся тем, что выбирают тип испытаний и оснащают двигатель и/или его узлы и испытательный стенд датчиками и средствами измерения, согласно перечня измеряемых параметров, характеризующих свойства объекта, соответствующие выбранному типу испытаний, организуют, по меньшей мере, четыре автоматизированных рабочих места, соединенные между собой и с исполнительными механизмами испытательного стенда и двигателя, создают искусственным путем, с помощью дополнительных методов и средств, внешние воздействующие факторы, аналогичные условиям, возникающим при эксплуатации двигателя при выбранном типе испытаний, производят измерение параметров при изменении внешних воздействующих факторов в соответствии с выбранным законом регулирования, аналогичным условиям воздействия при эксплуатации двигателя и производят регистрацию реального потока экспериментальных данных по выбранным шаблонам, по экспериментальным данным, на основе формулировки целей и описания объекта, производят формирование модели, предусматривающей разработку программы имитатора, алгоритмизацию, программирование и отладку модели, после чего создают базы данных на объекты, имеющие близкие конструктивно-технологические решения, результаты испытаний которых распространяются на всю группу, при этом производят аналитическое сравнение величин измеренных параметров и требуемых значений, содержащихся в базе данных кондиционности, устанавливают причины отклонений параметров количественных и/или качественных характеристик свойств объекта и их несоответствия заданным требованиям, разрабатывают пути компенсации отклонений путем поддержания характерных режимов работы, обеспечивающих количественные и/или качественные свойства двигателя и/или его узлов и их соответствие заданным требованиям и составляют протоколы баз данных соответствия для формирования заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации.1. A method for testing an aircraft gas turbine engine, including the performance of preparatory operations on the stand, operations on the engine and the experimental determination of the quantitative and / or qualitative properties of the engine and / or its units and their compliance with the specified requirements, during its operation as a result of regulatory influences, testing, data processing and the formation of a conclusion on the admission of engines to further operation with the initial assigned or changed resource, acceptance and dispatch of the remaining engines of this batch for operation, characterized in that they select the type of tests and equip the engine and / or its components and test bench with sensors and measuring instruments , according to the list of measured parameters characterizing the properties of the object corresponding to the selected type of tests, at least four automated workstations are organized, connected to each other and with the actuators of the test bench and the engine, create an artificially, with the help of additional methods and means, external influencing factors, similar to the conditions arising during engine operation with the selected type of tests, measure the parameters when external influencing factors change in accordance with the selected regulation law, similar to the impact conditions during engine operation and record a real flow of experimental data according to the selected templates, according to experimental data, based on the formulation of goals and description of the object, a model is formed that provides for the development of a simulator program, algorithmization, programming and debugging of the model, after which databases are created for objects that have similar design and technological solutions , the test results of which apply to the entire group, while making an analytical comparison of the values of the measured parameters and the required values contained in the condition database, establish the reasons for the deviation parameters of the quantitative and / or qualitative characteristics of the properties of the object and their non-compliance with the specified requirements, develop ways to compensate for deviations by maintaining characteristic operating modes that ensure the quantitative and / or qualitative properties of the engine and / or its components and their compliance with the specified requirements and draw up protocols of compliance databases to form a conclusion on the admission of engines to further operation. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве автоматизированных рабочих мест используют соответственно:2. The method according to claim 1, characterized in that the following are used as automated workstations: а) рабочее место сменного инженера - оснащенное информацией о законах регулирования положения направляющих аппаратов компрессоров высокого и низкого давления в зависимости от приведенной к стандартным условиям частоты вращения роторов высокого и низкого давления;a) shift engineer workplace - equipped with information on the laws of regulation of the position of the guide vanes of high and low pressure compressors depending on the speed of rotation of the high and low pressure rotors reduced to standard conditions; в) рабочее место расчетной бригады - оснащенное информацией о текущем режиме работы двигателя, выбранном типе испытаний в виде протоколирования;c) workstation of the settlement team - equipped with information about the current operating mode of the engine, the selected type of tests in the form of logging; c) рабочее место «Тестовый» - оснащенное встроенными модулями, необходимыми для непосредственного проведения тестирования и отработки разработанных программных модулей и математических моделей в процессе проведения испытаний;c) "Test" workstation - equipped with built-in modules necessary for direct testing and testing the developed software modules and mathematical models in the process of testing; d) рабочее место визуализации - оснащенное информацией о значениях выбранных параметров из базы данных, содержащей информацию о ранее проведенных испытаниях двигателей данной серии.d) visualization workstation - equipped with information on the values of the selected parameters from a database containing information on previous tests of engines of this series.
RU2019141285A 2019-12-13 2019-12-13 Test method for aircraft gas turbine engine RU2746378C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141285A RU2746378C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Test method for aircraft gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141285A RU2746378C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Test method for aircraft gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746378C1 true RU2746378C1 (en) 2021-04-12

Family

ID=75521050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141285A RU2746378C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Test method for aircraft gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746378C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236671C1 (en) * 2003-04-14 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of operation of aircraft gas-turbine engine according to its technical state
RU2365891C1 (en) * 2008-02-19 2009-08-27 Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" Method of diagnosis and maintenance of gas turbine engines
RU2389998C1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to estimate aircraft gas turbine engine state

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236671C1 (en) * 2003-04-14 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Method of operation of aircraft gas-turbine engine according to its technical state
RU2365891C1 (en) * 2008-02-19 2009-08-27 Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" Method of diagnosis and maintenance of gas turbine engines
RU2389998C1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to estimate aircraft gas turbine engine state

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2495631B1 (en) A system for analysis of turbo machinery
JP6636178B2 (en) Fault diagnosis during turbine unit testing
US10191479B2 (en) Methods and systems for network-based detection of component wear
US20150025814A1 (en) Method and system for real time dry low nitrogen oxide (dln) and diffusion combustion monitoring
RU2406990C1 (en) Procedure for operating gas turbine installation
US6996467B2 (en) System and process for detection of weak or non-functioning cylinders in engines
US20180283200A1 (en) Gas turbine engine and test cell real-time diagnostic fault detection and corrective action system and method
CN109614428A (en) A kind of chamber temperature field analysis method of adjustment
US20100042367A1 (en) Analysis method
RU2746378C1 (en) Test method for aircraft gas turbine engine
CN113776571A (en) Online calibration method for thermal monitoring instrument of power plant
JP5815841B2 (en) Fuel flow measurement device and calibration device thereof
CN113064017A (en) State maintenance system and state detection method for power generation equipment
RU2365892C1 (en) Method of diagnosing and repairing nonreusable and short-life gas turbine engines
US11225882B2 (en) Method and apparatus for determining a present value based on previously obtained values of a measured variable of a gas turbine engine and/or a thermodynamic process
RU2365891C1 (en) Method of diagnosis and maintenance of gas turbine engines
Visser et al. Experience with gsp as a gas path analysis tool
Horbach Diagnostic of the gas turbine engine flow area by thermodynamic parameters
US20210034504A1 (en) Validation of inspection software
Vodopianov et al. A new approach to GPA-system for gas turbine engines
Serov et al. Software for vibroacoustic monitoring of machinery on the basis of an S-discriminant method
Bauer et al. Fully automated model based performance analysis procedure for online and offline applications
Pettigrew Effective turbine engine diagnostics
CN115031970A (en) Method for making stand endurance test program of aero-engine and test method
Brambley et al. Monitoring and commissioning verification algorithms for CHP systems