Стенды для высотных испытаний в термобарокамерах

Наиболее распространенным типом высотно-скоростных стендов, обеспечивающих достаточно полное воспроизведение полетных условий, являются стенды с термобарокамерами.

При испытаниях на таких стендах обеспечиваются на входе в двигатель параметры воздуха, соответствующие заданным значениям скорости и высоты полета: Т*_в=Т*_н; р*_в=р*_н, s_вх (s_вх - коэффициент восстановления полного давления в воздухозаборнике), а в пространстве вокруг сопла - атмосферное давление р_н.

Термобарокамера представляет собой емкость диаметром до 10 м и длиной до 25 м, способную выдержать большие перепады давлений (до 10⁷ Па) при значительных температурах (400...500 К). В термобарокамерах (ТБК) применяются тягоизмерительные системы, рассмотренные выше. В стенках ТБК имеются люки и штуцера для введения измерительных приборов, технологических и электрических магистралей и окна для наблюдения за объектом в процессе испытаний. Схема ТБК для испытания изолированного двигателя без самолетного воздухозаборника с присоединенным трубопроводом на входе приведена на рис. 4.9,а. Для двигателей с радиальным входом вместо присоединенного трубопровода может быть применена термобарокамера с перегородкой (рис. 4.9,б), которая делит ее на два отсека - компрессорный и сопловой. В настоящее время такая конструкция барокамер применяется редко, так как она обладает недостатками, связанными с трудностью уплотнения стыка между перегородкой и двигателем. При этом возможны нестабильность измерения рабочих параметров, неравномерное распределение рабочих параметров вокруг сопла и ошибки, связанные с воздействием воздуха с повышенными параметрами на измерительное и технологическое оборудование.

Внутри ТБК монтируется двигатель, и на входе и выходе создаются условия, близкие к полетным. Воздух в ТБК подводится от воздушно-компрессорных станций (ВКС), а продукты сгорания отсасываются специальными компрессорами-эксгаустерами, благодаря чему в пространстве вокруг двигателя или сопла создается пониженное давление (р_н).

ТБК имеют, как правило, поперечный разъем и оснащены грузоподъемными устройствами для обеспечения монтажных работ. Расход воздуха через барокамеру с присоединенным трубопроводом незначительно (на 10...15 %) превышает расход воздуха через двигатель для обеспечения вентиляции барокамеры при испытаниях.

Рис. 4.9. Термобарокамера с присоединенным воздуховодом (а)
и с разделенной камерой (б)

Испытания в ТБК позволяют решить значительную часть задач доводки двигателя, в частности достаточно полно исследовать его высотно-скоростные характеристики.

Для испытаний двигателей совместно с входным устройством самолета используются специальные термобарокамеры, в которых перед двигателем устанавливается сопло, обеспечивающее необходимую скорость на входе в воздухозаборник, соответствующую полетной (рис. 4.10).

Поворачивая воздушное сопло относительно двигателя или изменяя положение двигателя относительно сопла, можно имитировать работу двигателя при различных углах атаки набегающего потока или при полете со скольжением. При таких испытаниях возможна существенная ошибка в оценке внешнего сопротивления двигателя. Это приводит к тому, что в этих условиях практически невозможно измерить тягу. Поэтому высотно-скоростные характеристики при этом не исследуются, а испытания проводятся с целью определения параметров газа по тракту двигателя, отработки запуска, проверки пределов устойчивости работы двигателя, работы на режимах авторотации, проверки запасов устойчивости элементов двигателя, определения условий розжига форсажной камеры и т.д. Потребный расход воздуха при этом весьма велик и превышает потребляемый двигателем расход не менее чем в два раза. Это затрудняет проведение испытаний и приводит к их значительному удорожанию.

Рис. 4.10. Термобарокамера для испытаний двигателя с воздухозаборником и частичным обдувом