Технологические системы испытательных стендов

Топливная система стенда должна обеспечивать:

1) бесперебойную подачу топлива к испытуемому двигателю;

2) измерения расхода топлива с точностью до 0,5 %;

3) очистку топлива;

4) пожарную безопасность на стендах.

Ее схема приведена на рис. 4.6.

Современные испытательные станции имеют централизованную подачу топлива к стендам. Топливохранилище располагается на безопасном расстоянии от стендов и состоит из подземных и надземных топливных баков. Топливохранилище оборудовано насосной станцией для перекачки топлива из железнодорожных составов; подкачивающей, насосной станцией, подающей топливо в магистрали, связывающие Топливохранилище со стендами; магистралью для аварийного слива.

Обычно к стендам от топливохранилища прокладываются несколько магистралей, это дает возможность подавать на стенд одновременно несколько видов топлива. Кроме того, от каждого из стендов прокладывается к топливохранилищу магистраль технического слива для дренажирования и возвращения в Топливохранилище избытка топлива. Отдельно проложена магистраль аварийного слива топлива со стендов. Емкость аварийного слива должна быть больше емкости основных систем стенда.

Для обеспечения пожарной безопасности в магистралях устанавливаются отсечные клапаны с электрическим и ручным приводами. В пределах стенда трубопроводы бронируются, для того чтобы исключить возможность их повреждения при аварийном разрушении двигателя.

В топливной системе стенда (рис. 4.6) обычно имеется устройство для измерения расхода топлива, например весовой расходомер, расположенный в области низкого давления и позволяющий измерять осредненные по времени расходы топлива G_т. В непосредственной близости от двигателя устанавливается турбинный расходомер, позволяющий измерять мгновенные значения расхода топлива. Кроме того, в нескольких точках топливной системы измеряется давление топлива р_т.

Особое внимание уделяется чистоте топлива. В подводящих магистралях устанавливаются фильтры грубой очистки, как правило, сетчатые, для улавливания крупных включений. Непосредственно перед двигателем устанавливаются фильтры тонкой очистки - бумажные или матерчатые, обеспечивающие очистку топлива до размеров включений 5 мкм. Магистрали топливных систем изготавливаются из коррозионно-стойкой стали и окрашиваются в желтый цвет.

Рис. 4.6. Система подачи топлива:

1 - коллектор топливохранилища; 2 - аварийный отсечной кран: 3 - фильтр грубой очистки; 4 - регулятор; 5 - система измерения расхода топлива; 6 - кран управления системой; 7 - фильтр тонкой очистки; 8 - расходомер; 9 - манометр; 10 - обратный клапан; 11 - подогреватель; 12 - кран аварийного слива

В некоторых случаях при испытаниях двигателей сверхзвуковых самолетов необходимо подогреть топливо. Для этого в систему включаются специальные паровые подогреватели или подогреватели других систем. Скорость движения топлива по трубопроводам выбирают из условия малых гидравлических потерь, и она не превышает, как правило, 1...1,5 м/с. В тех случаях, когда давление в камере сгорания больше давления в системе, например в момент запуска или включения подачи топлива, существует опасность попадания воздуха в топливную систему. Для предотвращения таких явлений в системе устанавливаются обратные клапаны.

Масляная система. Масляная система двигателя автономна, и на большинстве режимов двигатель снабжается маслом от своей собственной системы. Но на стендах предусматривается отдельная масляная система, предназначенная для проведения стационарных испытаний двигателя на подогретом или охлажденном масле, а также для консервации двигателя путем нагнетания горячего масла в топливную систему. Она включает в себя масляный бак, насосы подачи и водяные теплообменники, в которых может быть обеспечен подогрев масла до 80 °С. В системе имеются фильтры тонкой очистки до 5 мкм, уловители стружки и магнитные пробки. В процессе работы измеряются давление, температура и расход масла. При работе по замкнутому циклу периодически отбираются пробы масла для его анализа.

Электрическая система. Электрическая система включает в себя:

а) силовую сеть 220 В 50 А для освещения боксов, сигнализации и т.д.;

б) силовую сеть трехфазного тока, позволяющую обеспечить электроэнергией электроприводы и электродвигатели;

в) сеть постоянного тока 27 В. Эта система необходима для работы самолетных агрегатов, запуска двигателя и питания системы контроля в процессе испытаний. При запуске сила тока может достигать 200 А;

г) систему питания электроприборов с частотой 400 Гц.

Система измерения расхода воздуха. Расход воздуха при испытаниях должен измеряться с высокой точностью. Допускается погрешность измерения не более 0,7 % измеряемой величины. Для измерения расхода используются лемнискатные насадки, сопла Вентури, работающие в критическом режиме и имеющие специальную профилировку, которая обеспечивает получение в критическом сечении скорости потока, равной звуковой. Однако такие системы трудно регулируются. Расход воздуха можно изменять подключением разных сопел, если в системе применяется их набор. Этот метод затруднительно использовать для измерения расхода на переходных режимах.

На открытых стендах наиболее распространенным является метод, в котором входные насадки спрофилированы по профилю лемнискаты или образованы дугами окружности. В этой системе кроме измерения полного давления и температуры торможения на входе в этот насадок требуется измерение статического давления в мерном сечении для определения скорости потока. Профиль насадка обеспечивает плавное безотрывное .обтекание входной кромки, поле скоростей во входном < сечении становится близким к равномерному, и незначительные потери полного давления, обусловленные трением потока о стенки входного участка коллектора.