RU2766478C1 - Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines - Google Patents

Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines Download PDF

Info

Publication number
RU2766478C1
RU2766478C1 RU2021113987A RU2021113987A RU2766478C1 RU 2766478 C1 RU2766478 C1 RU 2766478C1 RU 2021113987 A RU2021113987 A RU 2021113987A RU 2021113987 A RU2021113987 A RU 2021113987A RU 2766478 C1 RU2766478 C1 RU 2766478C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spark
gas turbine
ignition
testing
spark plug
Prior art date
Application number
RU2021113987A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Азат Тагирович Кузбеков
Вадим Петрович Домбровский
Андрей Алексеевич Беляев
Андрей Николаевич Мурысев
Александр Владимирович Краснов
Original Assignee
Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
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 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" filed Critical Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
Priority to RU2021113987A priority Critical patent/RU2766478C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2766478C1 publication Critical patent/RU2766478C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/58—Testing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to ignition of combustible mixtures using an electric spark, in particular, to capacitive ignition systems of aircraft gas turbine engines. Proposed method of testing and checking the operability of spark plugs of gas turbine engines consists in the fact that the spark plug is installed in a sealed air chamber, to which air is supplied with different values of pressure corresponding to values of working pressure in the engine when the ignition system is switched on at various types of its start-up, high-voltage pulses from the ignition unit are supplied to the plug. Spark plug operability is confirmed by the presence of uninterrupted sparking in its spark gap, the spark plug gap is additionally installed in the air volume, which is heat insulated from the rest of the medium inside the sealed air chamber, air in heat-insulated air volume is heated to temperature values corresponding to preset pressure values as per flight cycle of engine operation when ignition system is switched on at various types of start-up.
EFFECT: increased reliability of independent tests of ignition systems during reproduction of parameters of influencing factors acting on elements of ignition system, reduction of costs for testing of spark plugs during life tests of gas turbine engines.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным системам зажигания авиационных газотурбинных двигателей и может быть использовано для повышения достоверности проведения автономных испытаний свечей зажигания как в процессе проведения опытно-конструкторских работ по их разработке, так и при проведении автономных ресурсных испытаний свечей и систем зажигания в целом в процессе серийного производства при изменении конструкции свечей зажигания при проведении их определительных и подтверждающих ресурсных испытаний.The invention relates to the technique of ignition of combustible mixtures using an electric spark, in particular to capacitive ignition systems for aircraft gas turbine engines and can be used to improve the reliability of autonomous tests of spark plugs both in the process of carrying out development work on their development, and when conducting autonomous life tests of spark plugs and ignition systems as a whole in the process of mass production when changing the design of spark plugs during their identification and confirming life tests.

Свечи зажигания играют важную роль в процессе инициирования горения в запальных устройствах газотурбинных двигателей. В процессе работы системы зажигания электроды свечей зажигания подвергаются постоянному износу. Основными факторами, влияющими на работу свечей зажигания и их ресурсные показатели, являются энергия, выделяющаяся в их искровых промежутках при каждом разряде, температура и давление в зоне искрового зазора свечей зажигания.Spark plugs play an important role in the process of initiating combustion in ignition devices of gas turbine engines. During the operation of the ignition system, the electrodes of the spark plugs are subject to constant wear. The main factors affecting the operation of spark plugs and their resource indicators are the energy released in their spark gaps with each discharge, the temperature and pressure in the spark gap zone of the spark plugs.

Зависимость процесса износа свечи зажигания от энергии, выделяющейся в ее искровом промежутке при каждом разряде, описана в [Процессы в камерах сгорания ГТД, А. Лефевр, М.: Мир, 1986, стр. 242]. Каждый искровой разряд оставляет небольшую раковину на электродах в результате их электроэрозионной выработки, что приводит к увеличению величины искрового промежутка свечи. Это, в свою очередь, приводит к увеличению пробивного напряжения свечи и, соответственно, к дальнейшему увеличению энергии, выделяемой в ее искровом промежутке.The dependence of the spark plug wear process on the energy released in its spark gap with each discharge is described in [Processes in gas turbine engine combustion chambers, A. Lefebvre, M.: Mir, 1986, p. 242]. Each spark discharge leaves a small sink on the electrodes as a result of their electroerosive generation, which leads to an increase in the size of the spark gap of the candle. This, in turn, leads to an increase in the breakdown voltage of the spark plug and, accordingly, to a further increase in the energy released in its spark gap.

Рост выделяемой на свече зажигания энергии отмечается и в условиях повышенного давления в зоне рабочего торца свечи [Импульсная энергетика и электроника, Г.А. Месяц, М: Наука, 2004, стр. 109], с возрастанием давления в зоне рабочего торца возрастает выделяемая энергия. Из-за этого, выделяемая на свече зажигания энергия в условиях работающего газотурбинного двигателя значительно выше, чем в нормальных условиях. Следовательно, увеличится и электроэрозионная выработка электродов свечи зажигания. При работе системы зажигания в условиях повышенного давления в зоне ее рабочего торца также увеличивается выходное напряжение агрегата зажигания, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи зажигания. В результате воздействия повышенного давления происходит ускоренное старение изоляции высоковольтных элементов агрегата зажигания и кабеля зажигания.An increase in the energy released on the spark plug is also noted under conditions of increased pressure in the zone of the working end of the candle [Pulsed energy and electronics, G.A. Month, M: Nauka, 2004, p. 109], with increasing pressure in the zone of the working end, the released energy increases. Because of this, the energy released on the spark plug under the conditions of a running gas turbine engine is much higher than under normal conditions. Consequently, the electroerosive production of spark plug electrodes will also increase. When the ignition system operates under conditions of increased pressure in the area of its working end, the output voltage of the ignition unit also increases, which is necessary for the breakdown of the spark gap of the spark plug. As a result of exposure to increased pressure, accelerated aging of the insulation of the high-voltage elements of the ignition unit and the ignition cable occurs.

При работе свечей зажигания в составе газотурбинных двигателей на электроды свечей также воздействует повышенная температура до 1000°С и выше [Процессы в камерах сгорания ГТД, А. Лефевр, М: Мир, 1986], [Учебник. Основы конструирования авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. Под ред. А.А. Иноземцева, М.А. Нихамкина, В.Л. Сандрацкого. М., «Машиностроение», 2008], [Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» / С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов. М., «Машиностроение», 1989]. В этом случае происходит активное окисление поверхности электродов, в результате чего при искровом разряде уносится не только основной материал электродов, но и образовавшиеся окислы. Это дополнительно ускоряет электрическую эрозию контактов свечи зажигания.During the operation of spark plugs in the composition of gas turbine engines, the electrodes of the candles are also affected by elevated temperatures up to 1000 ° C and above [Processes in the combustion chambers of gas turbine engines, A. Lefebvre, M: Mir, 1986], [Textbook. Fundamentals of designing aircraft gas turbine engines and power plants. Compressors. combustion chambers. Afterburner cameras. Turbines. output devices. Ed. A.A. Inozemtseva, M.A. Nikhamkina, V.L. Sandratsky. M., "Engineering", 2008], [Design and design of aircraft gas turbine engines: A textbook for university students in the specialty "Aircraft engines and power plants" / S.A. Vyunov, Yu.I. Gusev, A.V. Karpov. M., "Engineering", 1989]. In this case, active oxidation of the electrode surface occurs, as a result of which, during a spark discharge, not only the main material of the electrodes, but also the formed oxides are carried away. This further accelerates the electrical erosion of the spark plug contacts.

Поэтому для оценки ресурсных показателей свечей зажигания необходимо проводить испытания при комплексном совместном воздействии описанных воздействующих факторов.Therefore, to assess the resource indicators of spark plugs, it is necessary to conduct tests under the combined combined action of the described influencing factors.

Кроме того, при каждом виде запуска двигателя (на земле, на выбеге, при авторотации, высотный, противопомпажный, дежурный), а также в процессе работы двигателя между включениями в зоне искрового промежутка свечи имеют место конкретно известные сочетания давления и температуры. То есть, испытания свечей зажигания должны проводиться не только при имитации фиксированных значений давления и температуры в зоне искрового промежутка свечи, но при всех различных их сочетаниях, соответствующих различным видам запуска.In addition, at each type of engine start (on the ground, freewheel, during autorotation, high-altitude, anti-surge, standby), as well as during engine operation between inclusions in the spark gap zone of the spark plug, specific combinations of pressure and temperature take place. That is, spark plug tests should be carried out not only by simulating fixed pressure and temperature values in the spark gap zone of the plug, but with all their various combinations corresponding to different types of start.

В настоящее время для подтверждения ресурсных показателей свечей зажигания проводят их длительные стендовые испытания в составе газотурбинных двигателей [Двигатели авиационные серийные для воздушных судов. Изготовление, ремонт, приемка и поставка. Общие технические условия ОТУ-2018, М.: ФГБУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 2018; свеча зажигания полупроводниковая СП-92П кл. К2 8Г3.242.244ТУ; свеча зажигания полупроводниковая СП-24ВИ 8Г3.242.152ТУ]. Однако по понятным причинам данные испытания являются очень затратными.Currently, to confirm the resource indicators of spark plugs, their long-term bench tests are carried out as part of gas turbine engines [Aircraft serial engines for aircraft. Manufacturing, repair, acceptance and delivery. General technical conditions OTU-2018, M.: FGBU "CIAM im. P.I. Baranova", 2018; semiconductor spark plug SP-92P class. K2 8G3.242.244TU; semiconductor spark plug SP-24VI 8G3.242.152TU]. However, for obvious reasons, these tests are very costly.

Кроме того, при внесении изменений в конструкцию элементов свечей зажигания, например, при изменении материалов контактов электродов, нормативные документы [ГОСТ 15.309] требуют проведения типовых испытаний, например, в случае внесения изменения конструкции рабочего торца свечи зажигания. Такие типовые испытания, как правило, должны проводиться в составе газотурбинного двигателя, что является очень затратно.In addition, when making changes to the design of spark plug elements, for example, when changing the materials of the electrode contacts, the regulatory documents [GOST 15.309] require type tests, for example, in the case of a change in the design of the working end of the spark plug. Such type tests, as a rule, must be carried out as part of a gas turbine engine, which is very expensive.

Известны способы автономных испытаний и проверок свечей зажигания, описанные в [Патент США №3793582, опубликовано 19.02.1974], [Патент РФ №2338080, опубликовано 10.11.2008], [Патент РФ №2579435, опубликовано 10.04.2016], [Патент РФ №2558751, опубликовано 10.08.2015], [Патент РФ №150819, опубликовано 27.02.2015], [А.Н. Мурысев, А.О. Рыбаков, А.Г. Каюмов, Ю.Д. Курдачев. Исследование рабочих процессов в стреляющих свечах зажигания и разработка методов повышения их эффективности. // Тезисы доклада на конференции «Проблемы авиации и космонавтики и роль ученых в их решении» // МинВУЗ РФ, УАИ, 1988. - С. 78-81], [Измеритель времени ИВ-3 8Г2.746.018 РЭ УАКБ "Молния" Руководство по эксплуатации], [Измеритель амплитудных напряжений ИАН-1 8Г2.746.021 ТО. УАКБ "Молния" Техническое описание], [Патент РФ №2463523, опубликовано 10.10.2012], [Патент РФ №2608888, опубликовано 26.01.2017], [Патент РФ №2614388, опубликовано 27.03.2017], [Патент Франции №2717534, опубликовано 17.03.94], заключающиеся в том, что на свечи зажигания подают высоковольтные импульсы от агрегата зажигания, работоспособность и техническое состояние свечей подтверждают в процессе ресурсных испытаний и эксплуатации по наличию бесперебойного искрообразования в их искровых промежутках.Known methods of autonomous testing and verification of spark plugs, described in [US Patent No. 3793582, published 02/19/1974], [RF Patent No. 2338080, published 11/10/2008], [RF Patent No. 2579435, published 04/10/2016], [RF Patent No. 2558751, published on August 10, 2015], [RF Patent No. 150819, published on February 27, 2015], [A.N. Murysev, A.O. Rybakov, A.G. Kayumov, Yu.D. Kurdachev. Research of working processes in firing spark plugs and development of methods to improve their efficiency. // Abstracts of the report at the conference "Problems of aviation and astronautics and the role of scientists in their solution" // Ministry of Higher Education of the Russian Federation, UAI, 1988. - S. 78-81], [Time meter IV-3 8G2.746.018 RE UAKB "Molniya" Management manual], [Meter of amplitude voltages IAN-1 8G2.746.021 TO. UAKB "Lightning" Technical description], [RF Patent No. 2463523, published 10.10.2012], [RF Patent No. 2608888, published 01.26.2017], [RF Patent No. 2614388, published 03.27.2017], [French Patent No. 2717534, published on March 17, 1994], which consists in the fact that high-voltage impulses from the ignition unit are applied to the spark plugs, the performance and technical condition of the spark plugs are confirmed during life tests and operation by the presence of uninterrupted sparking in their spark gaps.

Данные способы проведения испытаний позволяют наиболее просто провести проверку работоспособности свечей зажигания без использования дополнительного оборудования и приспособлений. Описанные способы проведения автономных ресурсных испытаний позволяют провести наработку свечей зажигания во включениях в объеме требований технического задания без использования дополнительного оборудования и приспособлений. Такие технические решения особенно удобны при проведении автономных проверок системы зажигания при изготовлении перед отгрузкой потребителю.These test methods allow the easiest way to check the performance of spark plugs without the use of additional equipment and fixtures. The described methods of carrying out autonomous life tests make it possible to carry out the operating time of spark plugs in inclusions in the scope of the requirements of the technical assignment without the use of additional equipment and devices. Such technical solutions are especially convenient when carrying out autonomous checks of the ignition system during manufacture before shipment to the consumer.

Однако для проведения автономных испытаний они имеет существенный недостаток. В связи с тем, что испытания проводятся без воздействия внешних воздействующих факторов, данные испытания не позволяют достоверно оценить ресурсные показатели свечей зажигания из-за отсутствия влияния повышенных давления и температуры на эрозию электродов свечи зажигания.However, for autonomous testing, they have a significant drawback. Due to the fact that the tests are carried out without the influence of external influencing factors, these tests do not allow a reliable assessment of the resource indicators of spark plugs due to the lack of influence of high pressure and temperature on the erosion of the spark plug electrodes.

Частично указанных недостатков лишен принятый за прототип способ проведения автономных испытаний системы зажигания, описанный в [патент РФ №2678872, патент РФ №2368048], заключающийся в том, что на свечу подают высоковольтные импульсы от агрегата зажигания, а в зоне искрового зазора свечи создают среду повышенного давления, значение которого соответствует давлению согласно условиям работы в газотурбинном двигателе при включении системы зажигания, для чего свечи располагают в герметичной воздушной камере, при этом работоспособность свечей подтверждают по наличию бесперебойного искрообразования в их искровом промежутке.Partially of these shortcomings, the method for conducting autonomous tests of the ignition system, described in [RF patent No. 2678872, RF patent No. 2368048], adopted for the prototype, is deprived, which consists in the fact that high-voltage pulses from the ignition unit are applied to the candle, and an environment is created in the spark gap zone of the candle increased pressure, the value of which corresponds to the pressure according to the operating conditions in the gas turbine engine when the ignition system is turned on, for which the candles are placed in a sealed air chamber, while the performance of the candles is confirmed by the presence of uninterrupted sparking in their spark gap.

Как было сказано выше, включение системы зажигания при повышенном давлении в зоне рабочего торца повышает пробивное напряжение свечи зажигания, в результате чего увеличивается напряжение на выходных элементах агрегата зажигания и высоковольтного кабеля зажигания, а также выделяемая в искровом промежутке свечи зажигания энергия. Это повышает достоверность проведения автономных испытаний системы зажигания.As mentioned above, the inclusion of the ignition system at elevated pressure in the area of the working end increases the breakdown voltage of the spark plug, resulting in an increase in the voltage at the output elements of the ignition unit and the high-voltage ignition cable, as well as the energy released in the spark gap of the spark plug. This increases the reliability of autonomous tests of the ignition system.

Однако данный способ проведения испытаний не учитывает влияние повышенной температуры на эрозию контактов свечей зажигания. Также испытания, как правило, проводятся при фиксированном значении давления в зоне искрового промежутка, что не позволяет объективно воспроизвести электроэрозионное воздействие на контакты электродов при нагружении свечей давлением в процессе различных режимов работы двигателя, так как при работе свечей в составе двигателя на контакты электродов воздействует и повышенное давление.However, this test method does not take into account the effect of elevated temperature on the erosion of spark plug contacts. Also, tests, as a rule, are carried out at a fixed pressure value in the spark gap zone, which does not allow one to objectively reproduce the electroerosive effect on the electrode contacts when the spark plugs are loaded with pressure during various engine operation modes, since when the spark plugs are operating as part of the engine, the electrode contacts are also affected. high blood pressure.

Задачей, решаемой данным изобретением, является снижение затрат на проведение ресурсных испытаний свечей зажигания на работоспособность за счет их проведения в автономных условиях при обеспечении высокой степени достоверности воспроизведения параметров, воздействующих на свечи зажигания внешних воздействующих факторов, имеющих место на газотурбинном двигателе.The problem solved by this invention is to reduce the cost of carrying out resource tests of spark plugs for performance by conducting them in autonomous conditions while ensuring a high degree of reliability in reproducing the parameters affecting the spark plugs of external influencing factors that occur on a gas turbine engine.

Поставленная задача решается способом испытаний и проверки работоспособности свечи зажигания газотурбинных двигателей, заключающимся в том, что свечу зажигания устанавливают в герметичную воздушную камеру, в которую подают воздух с различными значениями давлений, соответствующими значениям рабочего давления в двигателе при включениях системы зажигания при различных видах его запуска, на свечу подают высоковольтные импульсы от агрегата зажигания, при этом работоспособность свечи подтверждают по наличию бесперебойного искрообразования в ее искровом промежутке, отличающимся тем, что искровой промежуток свечи дополнительно устанавливают в воздушном объеме, теплоизолированном от остальной среды внутри герметичной воздушной камеры, воздух в теплоизолированном воздушном объеме нагревают до значений температур, соответствующих установленным значениям давления по полетному циклу работы двигателя при включении системы зажигания при различных видах запуска.The problem is solved by the method of testing and checking the performance of the spark plug of gas turbine engines, which consists in the fact that the spark plug is installed in a sealed air chamber, into which air is supplied with different pressure values corresponding to the operating pressure values in the engine when the ignition system is turned on for various types of its start , high-voltage pulses are applied to the candle from the ignition unit, while the operability of the candle is confirmed by the presence of uninterrupted sparking in its spark gap, characterized in that the spark gap of the candle is additionally installed in an air volume that is thermally insulated from the rest of the environment inside the sealed air chamber, the air in the heat-insulated air the volume is heated to temperature values corresponding to the set pressure values for the flight cycle of the engine when the ignition system is turned on for various types of start.

Новым в заявленном изобретении является то, что искровой промежуток свечи дополнительно устанавливают в воздушном объеме, теплоизолированном от остальной среды внутри герметичной воздушной камеры, воздух в теплоизолированном воздушном объеме нагревают до значений температур, соответствующих установленным значениям давления по полетному циклу работы двигателя при включении системы зажигания при различных видах запуска.What is new in the claimed invention is that the spark gap of the spark plug is additionally installed in an air volume that is thermally insulated from the rest of the environment inside the sealed air chamber, the air in the thermally insulated air volume is heated to temperatures corresponding to the set pressure values for the flight cycle of the engine when the ignition system is turned on at various launch types.

Включение системы зажигания при различных сочетаниях повышенного давления и повышенной температуры в зоне рабочего торца свечи согласно полетному циклу двигателя при включениях системы зажигания позволяет значимо повысить достоверность проведения автономных ресурсных испытаний свечей и систем зажигания за счет имитации воздействия на свечу зажигания внешних воздействующих факторов, имеющих место при работе свечи зажигания на газотурбинном двигателе.Turning on the ignition system at various combinations of high pressure and high temperature in the zone of the working end of the plug according to the flight cycle of the engine when the ignition system is turned on makes it possible to significantly increase the reliability of autonomous life tests of plugs and ignition systems by simulating the effect on the spark plug of external influencing factors that occur during operation of the spark plug in a gas turbine engine.

Теплоизоляция воздушного объема, в который устанавливают искровой промежуток свечи, позволяет с большой скоростью изменять температуру в зоне искрового промежутка свечи в соответствии с полетным циклом работы газотурбинного двигателя, что значимо повышает достоверность проведения испытаний. Кроме этого, теплоизоляция нагретого воздушного объема от стенок воздушной камеры позволяет снизить требования к жаропрочности материала стенок воздушной камеры, повысить безопасность проведения испытаний за счет уменьшения температуры внешней поверхности испытательной установки. Небольшие размеры нагреваемого воздушного объема снижают необходимую для этого электрическую энергию, что дополнительно снижает требования к мощности стендового управляющего и контрольного оборудования.The thermal insulation of the air volume, in which the spark plug is installed, allows you to quickly change the temperature in the spark gap zone of the plug in accordance with the flight cycle of the gas turbine engine, which significantly increases the reliability of the tests. In addition, the thermal insulation of the heated air volume from the walls of the air chamber makes it possible to reduce the requirements for the heat resistance of the material of the walls of the air chamber, to increase the safety of testing by reducing the temperature of the outer surface of the test facility. The small size of the heated air volume reduces the electrical energy required for this, which further reduces the power requirements of bench control and monitoring equipment.

Это позволяет проводить автономные испытания свечей зажигания в условиях, максимально близких к условиям их применения в составе газотурбинного двигателя, что значительно сокращает объем необходимых испытаний свечей зажигания за счет сокращения времени ресурсных испытаний в составе газотурбинного двигателя, а также позволяет проводить периодические испытания свечей зажигания автономно. Такой подход к проведению испытаний существенно сокращает затраты на проведение испытаний в составе газотурбинного двигателя, в том числе на обеспечение испытаний топливом, ускоряет время проведения испытаний как минимум на порядок.This allows autonomous testing of spark plugs under conditions as close as possible to the conditions of their use as part of a gas turbine engine, which significantly reduces the amount of necessary testing of spark plugs by reducing the time of life tests as part of a gas turbine engine, and also allows periodic testing of spark plugs autonomously. This approach to testing significantly reduces the cost of testing as part of a gas turbine engine, including the provision of fuel tests, and speeds up the testing time by at least an order of magnitude.

Совокупность преимуществ заявляемого способа над известными способами проведения испытаний и проверок свечей зажигания позволяет за счет воспроизведения в автономных условиях параметров воздействующих факторов, воздействующих на свечу зажигания при работе на газотурбинном двигателе при различных видах запуска двигателя, сократить затраты на проведение испытаний свечей зажигания при проведении ресурсных испытаний газотурбинного двигателя.The combination of the advantages of the proposed method over the known methods for testing and checking spark plugs makes it possible, by reproducing in autonomous conditions the parameters of the influencing factors affecting the spark plug when operating on a gas turbine engine with various types of engine start, to reduce the cost of testing spark plugs during life tests gas turbine engine.

Пример устройства, реализующего заявленный способ проведения автономных испытаний, показан на фиг. 1.An example of a device that implements the claimed method of autonomous testing is shown in Fig. one.

Изображенное на фиг. 1 устройство содержит крышку воздушной камеры 1, корпус воздушной камеры 2, испытуемую свечу зажигания 3, теплоизоляцию 4, искровой промежуток свечи 5, электронагреватель 6, гермоввод термопары 7, гермоввод питания электронагревателя 8, термопару 9, штуцер подачи сжатого воздуха 10 и штуцер отвода сжатого воздуха 11, впускной клапан 12, выпускной клапан 13, манометр 14, баллон сжатого воздуха 15, регулятор давления 16, регулятор температуры 17, агрегат зажигания 18, кабель зажигания 19, блок управления испытаниями 20.Shown in FIG. 1, the device contains an air chamber cover 1, an air chamber body 2, a spark plug under test 3, thermal insulation 4, a spark gap of a spark plug 5, an electric heater 6, a thermocouple pressure seal 7, an electric heater power pressure seal 8, a thermocouple 9, a compressed air supply fitting 10 and a compressed air outlet fitting 11, inlet valve 12, outlet valve 13, pressure gauge 14, compressed air bottle 15, pressure regulator 16, temperature regulator 17, ignition unit 18, ignition cable 19, test control unit 20.

Испытуемую свечу зажигания 3 устанавливают в корпус воздушной камеры 2. Сверху на часть свечи зажигания, находящуюся внутри воздушной камеры устанавливают теплоизоляцию 4, внутри которой установлен электронагреватель 6, места стыков теплоизоляции 4 с корпусом воздушной камеры герметизируют при помощи негорючего материала, например, высокотемпературного гипса.The tested spark plug 3 is installed in the body of the air chamber 2. On top of the part of the spark plug located inside the air chamber, heat insulation 4 is installed, inside which an electric heater 6 is installed, the joints of the heat insulation 4 with the air chamber body are sealed with a non-combustible material, for example, high-temperature gypsum.

Давление в устройстве устанавливают в соответствии с полетным циклом газотурбинного двигателя при работе системы зажигания при помощи впускного 12 и выпускного 13 клапанов с использованием сжатого воздуха из баллона 15. Контроль давления в устройстве осуществляют манометром 14, управление давлением осуществляют регулятором давления 16.The pressure in the device is set in accordance with the flight cycle of the gas turbine engine during the operation of the ignition system using the inlet 12 and outlet 13 valves using compressed air from the cylinder 15. The pressure in the device is controlled by a pressure gauge 14, the pressure is controlled by the pressure regulator 16.

Температуру в устройстве устанавливают в соответствии с полетным циклом газотурбинного двигателя при работе системы зажигания при помощи электронагревателя 6. Контроль температуры в зоне искрового промежутка осуществляют при помощи термопары 9, управление температурой осуществляют регулятором температуры 17. Напряжение питания на электронагреватель подают через гермоввод питания электронагревателя 8, контроль температуры воздуха в зоне искрового промежутка свечи 5 контролируют при помощи термопары 9, провода которой выводятся наружу воздушной камеры через гермоввод термопары 7.The temperature in the device is set in accordance with the flight cycle of the gas turbine engine during the operation of the ignition system using an electric heater 6. Temperature control in the spark gap zone is carried out using a thermocouple 9, temperature control is carried out by a temperature controller 17. The power supply voltage is supplied to the electric heater through the electric heater power supply cable 8, control of the air temperature in the zone of the spark gap of the spark plug 5 is controlled using a thermocouple 9, the wires of which are led out of the air chamber through the thermocouple 7 pressure seal.

Управление уставками регуляторов давления 16 и температуры 17, а также включениями агрегата зажигания 18 осуществляется блоком управления испытаниями 20, в памяти которого зафиксирована циклограмма работы системы зажигания по полетному циклу двигателя при различных запусках.The control of the settings of the pressure regulators 16 and temperature 17, as well as the inclusion of the ignition unit 18, is carried out by the test control unit 20, in whose memory the cyclogram of the operation of the ignition system according to the engine flight cycle during various starts is recorded.

Высоковольтные импульсы, генерируемые агрегатом зажигания 18, подают на свечу зажигания 3 через кабель зажигания 19.The high voltage pulses generated by the ignition unit 18 are fed to the spark plug 3 through the ignition cable 19.

Испытания проводят путем проведения включений последовательно при различных сочетаниях повышенных давлений и температур в зоне искрового промежутка свечи в соответствии с полетным циклом работы двигателя.Tests are carried out by carrying out the inclusions sequentially at various combinations of elevated pressures and temperatures in the area of the spark plug gap in accordance with the flight cycle of the engine.

Крышка воздушной камеры 1, установленная на болтах, позволяет при проведении операций внутри воздушной камеры получить доступ ко всем элементам, расположенным в ней. Установка электронагревателя 6 непосредственно на рабочий торец свечи зажигания 3 и контроль температуры в непосредственной близости от него позволяют создать требуемую испытательную температуру только локально в ограниченном объеме. Наличие двух штуцеров подачи 10 и отвода 11 воздуха позволяет при помощи внешних регуляторов устанавливать внутри воздушной камеры 2 требуемое значение давления.The cover of the air chamber 1, mounted on bolts, allows you to get access to all the elements located in it when carrying out operations inside the air chamber. Installing the electric heater 6 directly on the working end of the spark plug 3 and monitoring the temperature in its immediate vicinity make it possible to create the required test temperature only locally in a limited volume. The presence of two fittings for supply 10 and outlet 11 of air allows using external regulators to set the required pressure value inside the air chamber 2.

В результате такого технического решения снижается температура корпуса воздушной камеры 2. За счет этого снижается нагрузка на корпус воздушной камеры, снижается опасность его разрушения, а также снижаются требования к жаропрочности материала корпуса воздушной камеры.As a result of this technical solution, the temperature of the air chamber body 2 decreases. This reduces the load on the air chamber body, reduces the risk of its destruction, and also reduces the requirements for heat resistance of the air chamber body material.

Заявленный способ испытаний и проверок может быть осуществлен при помощи других конструкционных узлов. В случае проведения испытаний двухканальной системы зажигания может быть использовано две воздушные камеры, в каждую из которых устанавливается по одной свече зажигания.The claimed method of testing and verification can be carried out using other structural units. In the case of testing a dual-channel ignition system, two air chambers can be used, each of which contains one spark plug.

Эффективность использования заявленного способа испытаний и проверок свечей зажигания по критерию идентичности электрической выработки контактов электродов и поверхности керамического изолятора в искровом промежутке свечи подтверждена при сравнении результатов испытаний свечей зажигания, прошедших стендовые испытания в составе современных газотурбинных двигателей, и свечей зажигания, прошедших эквивалентные испытания в составе макета установки, реализованного по примеру установки, изображенной на фиг. 1.The effectiveness of using the claimed method of testing and checking spark plugs according to the criterion of identity of the electrical development of the electrode contacts and the surface of the ceramic insulator in the spark gap of the spark plug is confirmed by comparing the test results of spark plugs that have passed bench tests as part of modern gas turbine engines, and spark plugs that have passed equivalent tests in the composition layout of the installation, implemented according to the example of the installation shown in Fig. one.

Таким образом, предлагаемый способ испытаний и проверок позволяет повысить достоверность проведения автономных испытаний систем зажигания, проводить автономные испытания системы зажигания при воспроизведении параметров воздействующих факторов, действующих на элементы системы зажигания, сократить затраты на проведение испытаний свечей зажигания при проведении ресурсных испытаний газотурбинных двигателей.Thus, the proposed method of testing and verification makes it possible to increase the reliability of autonomous testing of ignition systems, to conduct autonomous tests of the ignition system while reproducing the parameters of the influencing factors acting on the elements of the ignition system, to reduce the cost of testing spark plugs during life tests of gas turbine engines.

Claims (1)

Способ испытаний и проверки работоспособности свечей зажигания газотурбинных двигателей, заключающийся в том, что свечу зажигания устанавливают в герметичную воздушную камеру, в которую подают воздух с различными значениями давлений, соответствующими значениям рабочего давления в двигателе при включениях системы зажигания при различных видах его запуска, на свечу подают высоковольтные импульсы от агрегата зажигания, при этом работоспособность свечи подтверждают по наличию бесперебойного искрообразования в ее искровом промежутке, отличающийся тем, что искровой промежуток свечи дополнительно устанавливают в воздушном объеме, теплоизолированном от остальной среды внутри герметичной воздушной камеры, воздух в теплоизолированном воздушном объеме нагревают до значений температур, соответствующих установленным значениям давления по полетному циклу работы двигателя при включении системы зажигания при различных видах запуска.A method for testing and verifying the performance of spark plugs for gas turbine engines, which consists in the fact that the spark plug is installed in a sealed air chamber, into which air is supplied with different pressure values corresponding to the operating pressure in the engine when the ignition system is turned on with various types of its start, on the spark plug high-voltage pulses are supplied from the ignition unit, while the performance of the candle is confirmed by the presence of uninterrupted sparking in its spark gap, characterized in that the spark gap of the candle is additionally installed in an air volume that is thermally insulated from the rest of the environment inside the sealed air chamber, the air in the thermally insulated air volume is heated to temperature values corresponding to the set pressure values for the flight cycle of the engine when the ignition system is turned on for various types of start.
RU2021113987A 2021-05-17 2021-05-17 Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines RU2766478C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113987A RU2766478C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113987A RU2766478C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766478C1 true RU2766478C1 (en) 2022-03-18

Family

ID=80737364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021113987A RU2766478C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766478C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497532A (en) * 1983-10-25 1985-02-05 General Motors Corporation Heat shielded, spark plug boot assembly
SU1178924A1 (en) * 1983-12-20 1985-09-15 Опытно-Экспериментальный Завод Новгородского Производственного Объединения "Автоспецоборудование" Method of spark-plug testing
WO2015090733A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Test stand and method for determining a thermal behavior of a spark plug
RU2658152C1 (en) * 2017-05-25 2018-06-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas-dynamic testing device
CN111852720A (en) * 2020-07-03 2020-10-30 天津市新阳汽车电子有限公司 Double high-temperature endurance test box

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497532A (en) * 1983-10-25 1985-02-05 General Motors Corporation Heat shielded, spark plug boot assembly
SU1178924A1 (en) * 1983-12-20 1985-09-15 Опытно-Экспериментальный Завод Новгородского Производственного Объединения "Автоспецоборудование" Method of spark-plug testing
WO2015090733A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Test stand and method for determining a thermal behavior of a spark plug
RU2658152C1 (en) * 2017-05-25 2018-06-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas-dynamic testing device
CN111852720A (en) * 2020-07-03 2020-10-30 天津市新阳汽车电子有限公司 Double high-temperature endurance test box

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГИЗАТУЛЛИН Ф. А. и др., Универсальный экспериментальный стенд по исследованию устойчивости дугообразования в плазменных системах зажигания Текст научной статьи по специальности "Электротехника, электронная техника, информационные технологии", Уфа, Вестник УГАТУ, Т.17, N1, 2013. *
ПАРФЁНОВ, Л. В., Комплексный стенд для проведения автономных ресурсных испытаний свечей зажигания авиационных газотурбинных двигателей, Молодой ученый, 2015, N20. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110714855B (en) Electric control power device with real-time controllable thrust and capable of repeatedly igniting and extinguishing
US6993960B2 (en) Method and apparatus for detecting combustion instability in continuous combustion systems
CN103697935B (en) End row's propellant transient state pressure release burning buckling behaviors proving installation
CN103954737A (en) Minimum ignition energy testing device
CN107762636B (en) Kerosene igniter and ignition method applied to micro turbine engine starting system
CN111896675A (en) Test system and test method for simulating transformer fire combustion under electric field condition
RU2766478C1 (en) Method of testing and checking serviceability of spark plugs of gas turbine engines
CN108226222A (en) A kind of device and method for being used to test combustion explosion of combustible gas parameter
AU2015233563A1 (en) Method for starting a gas turbine
Kim et al. Research on the reaction progress of thermodynamic combustion based on arc and jet plasma energies using experimental and analytical methods
RU2766315C1 (en) Device for testing and checking the performance of the spark plugs
CN109723578B (en) Edge distribution plasma cracking activation oil supplementing device and method
CN110318909B (en) Device and method for multiple starting and thrust adjusting of solid-liquid mixed engine in ground test
CN109596770A (en) A kind of propellant powder explosion fragment pressure release extinction device
Guan et al. Design and experiments of plasma jet igniter for aeroengine
JP2010242739A (en) Ignition system for gas engine, gas engine having the ignition system and method for driving the gas engine
CN111579899A (en) Transformer fault simulation test system and method
CN114624016B (en) Machine carries flame inhibitor and hinders oxyhydrogen argon gas mixture and explode test device
KR101691740B1 (en) Apparatus and method for cold resistance assessment of high pressure injector o-ring
RU2680724C1 (en) Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system
CN105822482B (en) The indirect igniter test method of aero-engine
CN114263535B (en) Method for effectively improving ignition reliability of miniature turbojet engine
RU2655681C1 (en) Method of the ignition system components diagnostics by the spark discharges continuous sequence
RU2494314C1 (en) Ignition method of combustion chamber of aircraft gas-turbine engines
CN106132054A (en) A kind of it is applied to the plasma producing apparatus of auxiliary firing in shock tube