Специальные испытания ГТД

Виды и номенклатура спец. испытаний, которые могут проводиться с целью проверки работоспособности, долговечности, надежности и безопасности двигателя:

- проверка надежности работы ГТД дозвукового ЛА длительными стендовыми испытаниями с имитацией полетных условий по максимальным значениям температуры газа перед турбиной и частоте вращения ротора двигателя;

- проверка пусковых свойств авиационных ГТД;

- термометрирование основных узлов и деталей двигателя;

- измерения и оценка температурных полей потока газа перед и за турбиной ГТД;

- определение высотно-скоростных характеристик авиационных ГТД;

- определение параметров двигателя и систем автоматического управления и регулирования при нормальных и предельных регулировках автоматики и различных температурах рабочей жидкости;

- определение характеристик двигателя при впрыске охлаждающей жидкости в компрессор;

- отбор и анализ воздуха, отбираемого от двигателя в систему кондиционирования ЛА;

- испытания ГТД в условиях попадания в двигатель серийных противорадиолокационных дипольных отражателей;

- проверка работоспособности двигателя при попадании в компрессор птиц;

- оценка повреждаемости и проверки работоспособности двигателя при попадании в компрессор кусков льда;

- проверка работоспособности двигателя при попадании на вход воды;

- проверка работоспособности авиационных ГТД в условиях повышенной запыленности воздуха;

- проверка надежности работы двигателя, его систем и агрегатов при кратковременном превышении частот вращения роторов турбокомпрессора и свободной турбины максимальных эксплуатационных значений;

- оценка работоспособности вертолетных ГТД при максимальной допустимой расцентровке осей валов двигателя и главного редуктора;

- проверка устойчивости работы основной и форсажной камер сгорания ГТД;

- проверка надежности запуска форсажной камеры в системе двигателя;

- специальные испытания воздушных винтов турбовинтовых двигателей;

- испытания двигателя при максимально допустимом крутящем моменте на валу свободной турбины;

- тензометрирование деталей авиационных ГТД;

- стендовая проверка ГТД на автоколебания лопаток осевых компрессоров;

- испытания по определению осевых нагрузок, действующих на радиально-упорные подшипники опор роторов двигателя;

-проверка прочности редуктора ТВД при максимально возможной в эксплуатации винтовой мощности;

- определение изгибных и крутильных колебаний валов в системе «двигатель – трансмиссия» вертолетов;

- статические испытания корпусов авиационных ГТД;

- лабораторные испытания по определению пределов выносливости лопаток компрессоров и турбин авиационных ГТД;

- экспериментальная проверка достаточности циклической долговечности дисков (роторов) компрессоров и турбин ГТД;

- определение характеристик маслосистемы авиационных ГТД;

- оценка непробиваемости корпусов ГТД и последствий разрушения рабочих лопаток роторов;

- испытания ГТД на отсутствие возгорания деталей из титановых сплавов при повреждениях и разрушениях компрессора;

- испытания по проверке минимальных осевых зазоров между ротором и статором ГТД;

- проверка работоспособности двигателя при имитации отказов его систем и агрегатов;

- определение вибраций двигателей и их агрегатов;

- определение характеристик инфракрасного излучения авиационных ГТД;

- испытания по оценке воздействия на двигатель электромагнитного излучения;

- проверка возможности заклинивания ротора (роторов) ГТД при экстренном (аварийном) останове двигателя;

- определение влияния воздухозаборника, отборов воздуха и мощности и различного времени прогрева на тягу двигателя;

- испытания двигателя по оценке радиолокационной заметности выходного устройства;

- определение запасов по несущей способности роторов компрессоров и турбин;

- испытания ГТД при внезапном рассоединении трансмиссии свободной турбины;

- проверка работоспособности авиационных ГТД при попадании в них посторонних частиц с аэродромных покрытий;

- проверка надежности работы двигателя, предназначенного для сверхзвукового самолета при имитации эксплуатационных условий по давлению и температуре воздуха на входе, частоте вращения роторов, с выработкой повышенных и переходных режимов за ресурс двигателя.

Работоспособность (работоспособное состояние) – это состояние объекта, обеспечивающее нормальное применение объекта по назначению.

Номенклатура и виды специальных испытаний, которые должны проводиться на конкретном двигателе, всегда определяются индивидуально содержанием утвержденной Программы официальных испытаний, которая оформляется на этапе выполнения ОКР по данному двигателю и учитывает назначение и область применения двигателя. В соответствии с принятой номенклатурой и видами специальных испытаний осуществляется подготовка и оснащение испытательной базы и в том числе средствами специальных измерений, наблюдений и регистрации, подготавливается парк

двигателей, оформляются методики и технологии проведения испытаний, оформляется перечень измеряемых и контролируемых параметров, метод их сбора, обработки и регистрации.

Типы задач, решаемых при испытаниях двигателей.

Авиационное двигателестроение развивается быстрыми темпами. Постоянно усложняются схемы и конструкция двигателей, вносятся существенные изменения в технологию, расширяется диапазон эксплуатационных режимов, увеличивается число регулируемых органов, значительно повышаются параметры цикла двигателя, увеличивается напряженность элементов конструкции при одновременном повышении надежности и ресурса. Выполнение растущих требований к надежности и ресурсу может быть достигнуто за счет разработки оптимальных конструкций, устранения избыточных запасов прочности, максимального использования возможностей материала и технологии, применения современных методов диагностики. В связи с этим на стадии создания двигателей существенно увеличиваются объемы опытных доводочных и других видов испытаний, расширяется их номенклатура, усложняются методики. В общем процессе создания новых ГТД доводочные испытания занимают 75-80% времени и достигают пять-восемь лет.

Задачи решаемые при всем многообразии испытаний по конечной цели можно условно разделить на четыре типа задач:

1.Задачи определения различных характеристик двигателя и его узлов – получения математической модели, адекватно описывающей исследуемый процесс в заданной части факторного пространства. Получение таких характеристик как высотно-скоростные, дроссельные, характеристики компрессора, турбины, камеры сгорания и др.

2. Задачи оптимизации систем двигателя, его регулирования, конструкции узлов, технологических процессов и различных свойств двигателя (запуск, приемистость, запасы по помпажу и т.п.), определения оптимальных условий протекания различных процессов. К этим задачам относятся: определение оптимальной программы регулирования двигателя, выбор программы регулирования поворотных направляющих лопаток компрессора, доводочные работы по узлам или на двигателе в целом для достижения наилучших параметров и др.

3. Задачи определения существенных факторов и количественной оценки их влияния на какой-либо выходной параметр. Факторы могут быть как количественные, так и качественные.

4. Задачи нахождения наивыгоднейших сочетаний конструктивных параметров, элементов настройки или положения органов регулирования, которые обеспечивают оптимизацию исследуемой системы, определения оптимальных условий для рабочего процесса в любом узле двигателя, оптимизации технологических процессов при испытаниях и т.п. Во всех случаях необходимо следить за функциональными ограничениями, чтобы не выйти за пределы допустимых режимов работы двигателя.