Испытательные боксы

Испытательный бокс является основной частью испытательного стенда. Бокс состоит из следующих частей:

а) входной, через которую к двигателю поступает воздух из атмосферы;

б) центральной, где устанавливается испытуемый двигатель;

в)выходной, где происходит охлаждение выхлопных газов и выброс в атмосферу.

Как входная, так и выходная части могут быть расположены горизонтально или вертикально (рис. 4.1). Вертикальное расположение предпочтительнее, так как во всасывающую систему попадает меньше пыли, а выхлопные газы при этой компоновке лучше рассеиваются в атмосфере.

При проектировании проточной части бокса производится аэродинамический расчет, имеющий своей целью определить его размеры. При этом должны быть выполнены условия, обеспечивающие точность результатов измерений в процессе испытаний. В частности, скорость потока во входных каналах не должна превышать 20 м/с. Скорость потока в боксах вокруг двигателя не должна быть больше 5...8 м/с. Не допускается загромождение проточной части бокса более чем на 10 % площади его поперечного сечения. Потери полного напора во входной части не должны превышать 1330 Па, р*_вх/р_н=0,98... 1,02, где р*_вх - полное давление на входе в двигатель; р_н - статическое Давление окружающего воздуха в плоскости реактивного сопла на расстоянии 0,5 диаметра сопла от его края.

Прочность стен бокса при проектировании должна быть такова, чтобы и при аварии обеспечить безопасность обслуживающего персонала. Рассмотрим устройство типичного бокса.

Рис. 4.1. Виды взаимного расположения частей испытательных боксов:

а - горизонтальный; б - П-образный; в и г - Г-образные;
1 - всасывающая часть с шумоглушением; 2 - испытуемый двигатель;
3 - эжекторная труба; 4 - выхлопная часть с шумоглушением

Воздух поступает из атмосферы через шахту всасывания 1 (см. рис. 4.1,6). Испытуемый двигатель 2 установлен в рабочей части стенда на платформе силоизмерительного устройства, которая укреплена на фундаменте, изолированном от пола и стен бокса. Поэтому вибрации непосредственно не передаются на стены здания и не воздействуют на измерительную аппаратуру.

Рабочая часть бокса оснащена подъемно-транспортными устройствами (тали, тельферы, рельсовые дорожки) для монтажа и замены двигателя. Температура выхлопных газов в выхлопной шахте не должна превышать 300...400 °С, так как шумоглушашие материалы не выдерживают высоких температур, да и шумоглушение при низкой температуре более эффективно. Поэтому выхлопная система стенда проектируется так, чтобы используя эжектирующее действие струи газов, вытекающей из реактивного сопла, можно было подмешать к ней достаточное количество атмосферного воздуха. Для этого на некотором удалении от среза сопла двигателя, чтобы не исказить поле давлений на хвостовой части, устанавливается эжекторная труба 3, откуда газы поступают в выхлопную шахту 4. Таким образом обеспечивается как вентиляция бокса с целью отвода тепла от внешней поверхности двигателя и установленных на ней агрегатов, так и снижение температуры газа в выхлопной шахте. Следует, однако, учитывать, что возникающее при этом движение воздуха в боксе создает внешнее воздействие на двигатель и одновременно появляется импульс потока на входе в двигатель. Оба фактора снижают значение силы, действующей на силоизмеряющее устройство. Поэтому для определения действительной стендовой тяги требуется внесение поправок на «парусность» и на входной импульс, значения которых зависят от уровня скорости и могут достигать 2...3 % измеренной тяги.

Величина поправки определяется экспериментально по результатам измерения тяги и скорости в боксе на одном и том же режиме при различной степени дросселирования выхлопной системы бокса либо путем сравнения данных двигателя на различных стендах.

На некоторых режимах при испытании ТРДФ и ТРДДФ не удается снизить температуру выхлопных газов до необходимого значения только при помощи подмешивания эжектируемого воздуха. В этом случае в эжекторной трубе устанавливают водяной душ. Выхлопные газы через шахту шумоглушения выбрасываются в атмосферу.