Общая характеристика испытательных стендов

В процессе разработки, экспериментальной доводки, а также при производстве воздушно-реактивных двигателей необходимо проводить большой объем испытаний на различных испытательных стендах. По типу испытуемого объекта их можно подразделить на стенды для испытаний полноразмерных двигателей; стенды для автономных испытаний узлов компрессоров, камер сгорания, турбин; стенды для испытаний отдельных элементов, агрегатов и т.д.

В данном разделе рассматриваются стенды для испытаний двигателей, поскольку на таких стендах выполняются основные этапы доводки двигателей, а их устройство и оборудование в значительной степени являются типичными для большинства других испытательных стендов. Характеристика стендов, предназначенных для испытаний отдельных узлов двигателей, дана в гл. 8.

Стенды для испытаний полноразмерных двигателей можно подразделить на две большие группы - стенды открытого типа и высотные стенды.

К открытым стендам относятся как стенды, установленные вне помещений, так и стенды, имеющие всасывающие и выхлопные шахты.

На стендах открытого типа реализуются условия, соответствующие М=0 и Н=0. На этих стендах выполняются большие объемы испытаний при опытной доводке двигателя (проверка основных данных двигателя путем снятия дроссельной характеристики, оценка характеристик отдельных элементов, ресурсные испытания и др.) и при его серийном производстве (сдаточные, контрольные, технологические испытания).

На высотных стендах исследуются особенности работы двигателя или силовой установки в условиях полета (определение высотно-скоростных характеристик, проверка надежности запуска в полете, исследование совместной работы входного устройства и двигателя при сверхзвуковых скоростях полета и т.п.). По сравнению с летными испытаниями испытания на высотных стендах позволяют получить более точные и надежные данные благодаря использованию специализированной измерительной аппаратуры, возможности непосредственного измерения тяги и более широкому диапазону изменения параметров, а также требуют меньших затрат.

Испытательные стенды входят в состав испытательных станций или лабораторий. Испытываемые двигатели устанавливаются и испытываются с использованием специального оборудования в испытательных помещениях - боксах. Обслуживающий персонал, измерительная и вычислительная аппаратура размещаются в кабинах наблюдения, измерительных залах и вычислительных центрах. Испытания обеспечиваются системами питания (топливные, масляные, воздушные и другие системы), размещенными в специальных технологических помещениях и частично в испытательных боксах. Источники питания систем объекта и испытательного оборудования электроэнергией различного напряжения, сжатым воздухом и другими различными средами размещаются в специальных энергоцехах. Вычислительные центры, энергоцехи, а также технологические подразделения обслуживают, как правило, несколько стендов.

В состав испытательных станций входят также вспомогательные производственные подразделения (например, химическая лаборатория, лаборатория контроля и испытаний приборов и др.). Часть работ по подготовке двигателей к испытаниям проводится в специальных залах подготовки. На испытательных станциях и стендах имеются также административно-хозяйственные и бытовые помещения.

Каждый испытательный стенд должен удовлетворять определенным требованиям в отношении обеспечения возможности моделирования эксплуатационных условий, режимов работы двигателя, точности и достоверности получаемых результатов.

Точность измерения параметров ГТД стендовыми измерительными системами регламентируется. Ниже приведены допустимые суммарные погрешности измерения параметров двигателя при доверительной вероятности р=0,95.

Тяга или крутящий момент 0,5% измеряемой величины

(ИВ)

Расход топлива 0,5 % ИВ

Расход воздуха через двигатель 0,7 % ИВ

Расход масла 5 % нормированного

значения

Частота вращения 0,2% верхнего предела

измерения (ВП)

Давление газов по тракту 0,5 % ВП

Температура газов по тракту 1 % ВП

Давление воздуха на входе 50 Па

Температура на входе в двигатель 0,5 % ВП

Давление масла и топлива 1 % ВП

Температура масла и топлива. 1,5 % ВП

На каждый стенд составляется паспорт стенда - формуляр, содержащий основные характеристики аэродинамики стенда, его оборудования и систем. Все характеристики должны проверяться и фиксироваться в паспорте стенда при ремонте, перестройке стенда или переходе на новое изделие, но не реже одного раза в год.