Лр экспериментальное определение характеристик осевого



страница5/7
Дата06.06.2016
Размер0.86 Mb.
ТипЛитература
1   2   3   4   5   6   7

При этом удельный расход топлива увеличивается, так как снижается работоспособность воздуха, проходящего через двигатель (уменьшается удельная мощность µ §).

83

С увеличением µ § плотность воздуха снижается и поэтому его расход через двигатель уменьшается. Хотя µ § при этом снижается, температура воздуха за компрессором растёт (подогрев воздуха в компрессоре µ § не меняется). Как видно из формулы (7.2), это ведёт к росту µ §. Необходимость ограничения µ §, связанного с прочностью деталей турбины, приводит к тому, что при дальнейшем увеличении µ § расход топлива падает. Соответственно, снижается мощность турбины и двигателя в целом и возрастает удельный расход топлива (рис.7.5, 7.6). Поэтому эксплуатация ТВД в условиях высоких температур атмосферного воздуха отмечается заметным ухудшением взлётных характеристик двигателя.



В целях сравнения результатов испытаний, которые, как правило, выполняются в различных условиях, используются формулы приведения к стандартным атмосферным условиям (µ §):

а) приведенная частота вращения

µ §

б) приведенный расход воздуха



µ §

в) приведенный расход топлива

µ §

г) приведенная тяга сопла



µ §

д) скорость истечения газа из сопла

µ §

е) приведенная мощность на валу винта



µ §

ж) приведенная эквивалентная мощность

µ §

Следует отметить, что формулы приведения можно использовать только для подобных режимов работы ТВД. Однако наличие воздушного винта с изменяемым шагом не позволяет получить названные режимы



84

(не выдерживается постоянство параметров µ §). Это обстоятельство в значительной степени затрудняет испытание ТВД в реальных условиях работы. Приведение данных испытаний ТВД к стандартным атмосферным условиям осуществляется в этих случаях с помощью поправочных коэффициентов, учитывающих индивидуальные особенности ТВД данной серии.


Рис.7.5. Влияние температуры окружающего воздуха на мощность,

температуру газа перед турбиной и экономичность турбовинтового

двигателя АИ-24 при программе регулирования µ §µ §на µ §

µ §

85

Рис.7.6. Изменение эквивалентной мощности и удельного расхода



топлива от частоты вращения при различных значениях угла

установки лопастей воздушного винта


Описание лабораторной установки
Объектом исследований является серийный турбовинтовой двигатель

АИ-24, который устанавливается на различных самолётах, например, на

Ан-24, Ан-26 и др.

Статистика эксплуатации: в рабочем состоянии находятся 50% Ан-24. Основная причина прекращения эксплуатации - ожидание капремонта. Средний годовой налет на Ан-24 в ГА РФ в 2002 году - 578 часов. К 2011 году планируется полное прекращение эксплуатации самолетов данного типа на территории России. Эксплуатационные характеристики самолета Ан-24: максимальное количество пассажиров ЁC 48 (при шаге кресел 750 мм); взлетная масса - 12,8 т; максимальная коммерческая нагрузка - 5,0 т; практическая дальность с максимальной заправкой топливом - 2460 км; практическая дальность с максимальной коммерческой нагрузкой - 730 км;

двигатели - 2 х ТВД АИ-24 х 2550 л.с (1875 кВт); потребная длина ВПП - 1650 м; средний часовой расход топлива - 853 кг; расход топлива на

1 ткм - 418 г; расход топлива на 1 пасскм -37,1 г. Ресурс двигателя АИ-24:

действующий назначенный ресурс ТВД - 22000 часов; гарантийный ресурс до первого ремонта - 4000 часов; гарантийный межремонтный

86

ресурс ЁC 4000 часов; - межремонтный ресурс по ТС -5000 часов; - назначенный ресурс - 20000 часов; - календарный срок службы -12 лет.



Около 70% парка АИ-24 второй серии имеют наработку с начала эксплуатации более 14000 часов, из них 20% - более 18000 часов. Сертифицирован по шуму на местности №40 от 19 января 1994 года.
1. Эквивалентная мощность двигателя, Nэкв=1880 кВт.

2. Степень повышения давления воздуха в компрессоре, µ §=6.4.

3. Температура газа перед турбиной, µ §=1150 К.

4. Расход воздуха, µ §=13.1 кг/с.

5. Удельная мощность, µ §.

6.Удельный расход топлива на взлетном режиме, µ §.

7. Габаритные размеры:

длина 2.346 м;

ширина 0.677 м;

высота 1.075 м.

8. Масса двигателя, тдв=600 кг.
Двигатель АИ-24 конструкции А.Г. Ивченко состоит из следующих основных элементов: редуктора, выполненного по схеме замкнутого дифференциального планетарного механизма; лобового картера, на котором расположены все приводные агрегаты двигателя; осевого

10 ЁC ступенчатого компрессора; камеры сгорания кольцевого типа; трёхступенчатой реактивной турбины; нерегулируемого реактивного сопла и агрегатов, обслуживающих работу двигателя и самолёта. Основные данные двигателя АИ-24 приведены ниже.

Основные данные двигателя АИ-24
1. Направление вращения ротора двигателя и воздушного винта по ГОСТ 22375-77 определяется при виде со стороны выходного сопла (смотря по полёту) ЁC левое.

2. Передаточное число и отношение редуктора (рис.7.7) составляют

(µ §) или µ § µ §
87

Рис.7.7. Кинематическая схема редуктора двигателя АИ-24:

1 ЁC корпус перебора; 2 ЁC вал винта; 3 ЁC корпус сателлитов; 4 ЁC рессора;

µ §ведущая шестерня; µ §сателлит; µ §шестерня внутреннего

зацепления; µ §ведущая шестерня перебора; µ §промежуточная

шестерня; µ §шестерня внутреннего зацепления;

Мощность, передаваемая на вал воздушного винта, измеряется с помощью измерителя крутящего момента (ИКМ) и подсчитывается по формуле: µ § где µ §постоянный коэффициент, зависящий от геометрических размеров деталей редуктора и измерителя крутящего момента; µ §частота вращения вала турбокомпрессора, об/мин; µ §давление масла в измерителе крутящего момента, кгс/см2.

3. Степень повышения давления в компрессоре на номинальном режиме в условиях полёта на высоте µ § - 7.55.

КПД компрессора в земных условиях µ §.

Температура в компрессоре возрастает примерно на 300о, а скорость потока воздуха уменьшается примерно на 40ЎK50 м\с. Проточная часть компрессора выполнена с постоянным наружным диаметром. Для обеспечения безотказной работы компрессора при запуске и на режиме «Малый газ» имеется входной направляющий аппарата (ВНА) с поворотными лопатками, а также в корпусе компрессора за 5-ой и 8-ой ступенями сделаны окна перепуска воздуха, которые на основных режимах

88

работы двигателя закрываются клапанами. Количество направляющих и рабочих лопаток по ступеням компрессора приведено в таблице 7.1.



Таблица 7.1

Количество лопаток компрессора двигателя АИ-24

µ §12345678910РК23293137454545393943НА26424662666868686872

4. В таблице 7.2 приведены основные данные по режимам работы двигателя АИ-24.


Замеряемые параметры:

1. Давление и температура атмосферного воздуха, µ §

2. Давление масла в измерителе крутящего момента, µ §

3. Избыточное давление заторможенного потока газа в выходном сечении сопла, µ §

4. Температура газа за турбиной двигателя АИ-24, µ §.

5. Часовой расход топлива, µ §.

Общее время работы двигателя в пределах ресурса:

- на взлётном и максимальном, не более 5 %;

- на номинальном режиме, не более 40 %;

- на крейсерском режиме без ограничений.

Максимальная температура газа за турбиной, не более 520оС.
6. Температура воздуха за компрессором, µ §
Обработка экспериментальных данных
1. По результатам замера параметров двигателя АИ-24 заполняется

таблица 7.4.

2. Давление заторможенного потока в выходном сечении сопла:

µ §

89

Таблица 7.2.



Режимы работы двигателя:

Наименование

режимаУгол

поворота


сектора газа (по лимбу АДТ), град.Частота враще-ния

об/минТемпе-ратура газа за турби-ной,

µ §Часо-вой рас-ход топ-лива

кг/чВремя не-пре-рыв-ной рабо-ты дви-га-теля, минВзлётный87-100151004706755Номинальный6515100-598600.85 номинального5215100-541Без

огр.0.7 номинального4115100-485Без

огр.0.6 номинального3415100-448Без

огр.0.4 номинального2215100-375Без

огр.Малый газ013900--30 Таблица 7.3

Результаты измерений параметров при испытании двигателя АИ-24

при µ §


Наимено-

вание


режимаµ §µ §µ §µ §µ §Взлётный23594668425295Номинальный212895824102950.85 номинального187825393802950.7 номиналь-ного182754813752850.6 номиналь-ного177634423652930.4 номиналь-ного17458369360290

90


3. Параметры атмосферного воздуха:

µ §


4. Определяется газодинамическая функция для выходного сечения сопла:

µ §


5. Приведенная скорость на выходе из сопла:

µ §


6. Относительная плотность тока в выходном сечении сопла:

µ §


7. Расход газа через сопло:

µ § где µ §

µ §площадь проходного сечения на выходе из сопла.

8. Расход воздуха через компрессор: µ §

9. Винтовая мощность двигателя: µ §/1.36, кВт

10. Средняя скорость на выходе из сопла:

µ §

11. Тяга реактивного сопла: µ §



12. Эквивалентная мощность:

µ §


13. Удельный расход топлива:

µ §


14. Рассчитываются приведенные параметры двигателя АИ-24 по формулам, указанным выше.
91

Отчёт о лабораторной работе


Включает:

1. Результаты расчёта по алгоритму п.1 ЁC 14.

2. График зависимостей µ §.

Ответы на вопросы:

- определение дроссельных характеристик ТВД;

- программа регулирования ТВД. Преимущества и недостатки;

- влияние температуры наружного воздуха на данные ТВД;

- понятие об эквивалентной мощности ТВД.

92

ЛР-8 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРДД ПС-90А



ПО ПОЛЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ (4 часа)
Цель работы: 1. Ознакомление с принципиальной схемой и

основными данными ТРДД ПС-90А.

2. Ознакомление с методикой оценки технического

состояния двигателей ПС-90А по полетной информации.

3. Отчет по лабораторной работе.
Задание на работу
1. В рабочей тетради изобразить принципиальную схему ТРДД ПС-90А с указанием основных элементов двигателя и параметров потока в контрольных сечениях ТРДД.

2. Выполнить обработку полетной информации для двигателя ПС-90А.

3. Построить регрессионную зависимость µ § для оценки технического состояния ТРДД ПС-90А в крейсерском полёте.
Основные сведения
Двухконтурный ТРДД ПС-90А (Генеральный конструктор Соловьев П.А.) (взлетная тяга 157 кН;степень повышения давления 35.5; температу­ра газа перед турбиной 1610 К; степень двухконтурности 4.7; удельная масса 0.0178 кг/Н (масса двигателя 2800 кг); удельный расход топлива на взлетном режиме работы 0.0389 кг/(Н.ч); диаметр вентилятора 1.9 м; длина двигателя 5.3 м; впервые был установлен в 1988 году на самолет Ил-96-300 (взлетная масса 240 т; максимальная масса без топлива 159 т; масса снаряженного самолета 123.3 т; максимальная посадочная масса 175/183 т; максимальная коммерческая нагрузка 40 т; дальность полета при максимальной коммерческой нагрузке 7250 км; крейсерская скорость 820 км/ч; количество пассажиров 300 чел; силовая установка состоит из 4-х ТРДД) выполнен со смешением потоков воздуха и газа за турбиной по двухвальной схеме с осевым компрессором (1+2п+13), трубчато-коль­цевой камерой сгорания (12 жаровых труб осевой реактивной турбиной (2+4) (рис.8.1).

Двигатель ПС-90А отличается повышенной контролепригодностью по сравнению с другими ТРДД в гражданской авиации. В таблице 8.1 приводится перечень контролируемых и сигнализируемых параметров ТРДД ПС-90А в эксплуатации.

93

Рис.8.1. Принципиальная схема двухконтурного турбореактивного

двигателя ПС-90А:

1 ЁC входное устройство; 2 ЁC вентилятор (компрессор низкого давления);

3 ЁC разделительный (промежуточный) корпус; 4 ЁC компрессор (компрессор

высокого давления); 5 ЁC камера сгорания; 6 ЁC турбина компрессора

(турбина высокого давления); 7 ЁC турбина вентилятора (турбина низкого

давления); 8 ЁC смеситель (камера смешения); 9 ЁC выходное сопло;

вх, в, х, к, г, у, т, см, с ЁC обозначения контрольных сечений газовоздушного

тракта двигателя


Таблица 8.1

1. Номер полета.

2. Дата выполнения измерений.

3. Время выполнения измерений.

4. Наработка двигателя с начала эксплуатации, ч.

5. Барометрическая высота, м.

6. Число Маха полета, µ §

7. Полное давление воздуха на входе в вентилятор, µ §

8. Полная температура воздуха на входе в вентилятор, µ §.

9. Положение рычага управления двигателя, µ §

94

Продолжение табл.8.1



10. Положение лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) комп­рессора высокого давления, µ §

11. Частота вращения ротора КВД, µ §

12. Частота вращения ротора вентилятора, µ §

13. Полная температура газа за турбиной низкого давления, µ §.

14. Температура рабочих лопаток первой ступени турбины высокого давления (автономно на РЭД-90),µ §

15. Отношение полных давлений газа за турбиной НД и воздуха на входе в вентилятор, µ §.

16. Полное давление воздуха за компрессором ВД, µ §

17. Полная температура воздуха за компрессором ВД, µ §.

18. Давление топлива на входе в насос-регулятор (НР-90), µ §

19. Давление топлива в первом контуре форсунок, µ §

20. Давление в гидроаккумуляторе системы управления реверсивным

устройством, µ §µ §

21. Давление масла на входе в двигатель, µ §

22. Давление в полостях суфлирования, µ §

23. Температура масла на входе в двигатель, µ §.

24. Температура масла на выходе из опоры радиально-упорного шари­коподшипника ротора КВД, µ § .

25. Температура масла на выходе из опоры роликоподшипника ротора турбины высокого давления, µ §

26. Температура масла на выходе из опоры роликоподшипника ротора турбины низкого давления, µ §

27. Вибрация в зоне разделительного корпуса (раздельно по первым гармоникам роторов вентилятора и КВД выдается значение, бли­жайшее к предельному), µ §
95

Продолжение табл.8.1

28. Вибрация в зоне задней подвески (раздельно по первым гармони­кам роторов вентилятора и КВД), µ §

29. Вибрация в коробке приводов, µ §

30. Мгновенное значение массового расхода топлива, µ §

31. Охлаждение корпуса КВД и ТВД включено (работает система уп­равления радиальными зазорами), µ §

32. Включение заслонок перепуска воздуха в наружный канал в комп­рессоре низкого давления, µ §

33. Включение противообледенительной системы воздухозаборника.

34. Закрытие заслонок перепуска воздуха в наружный канал в комп­рессоре низкого давления, µ §

35. Включение отбора воздуха на нужды летательного аппарата.

36. Уровень масла в баке, µ §

37. Давление воздуха в пусковой системе перед стартером, µ §


Перечисленные параметры двигателя ПС-90А проходят параметрический контроль.

1. Взлётный режим (от максимально- продолжительного до максимального)

На этом режиме определяются приведенные к стандартным атмосферным условиям и взлётному режиму значения контролируемых параметров в реперной точке (µ §

µ §=


=µ §):

- частота вращения ротора ВД

µ §

- частота вращения ротора вентилятора



µ §

- температура газа за турбиной

µ §
96

- расход топлива

µ §

- полное давление воздуха компрессором ВД



µ §

- полное давление за вентилятором


µ §

- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §

- температура воздуха под панелями газогенератора



µ §

В этих формулах индекс «зам» означает средние значения параметров, зарегистрируемые на ленте КБН после начала отсчёта. Их расчёт производится в следующей последовательности:

- находится математическое ожидание

µ §


- определяется дисперсия воспроизводимости (среднее квадратическое отклонение)

µ §


- рассчитываются верхняя и нижняя границы доверительного интервала

µ §


- полученные значения µ § сравниваются с критической величиной µ § при принятом уровне значимости 0.05 (таблица 8.2). Если полученные значения µ § оказываются больше критического значения, то измеряемый параметр считается аномальным и исключается из выборки.

97

Таблица 8.2



Критические значения параметров выборки

п5678910Пкр1.671.821.942.032.112.18п111213141516Пкр2.232.292.332.372.412.44п171819202122Пкр2.482.502.532.582.592.61п232425262728Пкр2.642.662.682.702.722.73п2930Пкр2.742.75

В этом случае рассматривается меньшее количество точек, для которых также производится расчёт по приведенному выше алгоритму (исключение из выборки аномальных значений параметров)

Полученные значения приведенных параметров далее пересчитываются на режим работы µ § (при отключении отбора воздуха на СКВ; при отключении отбора воздуха для ПОС; при закрытом положении ЗПВ ПС 2-ой группы) по формулам:

- частота вращения ротора вентилятора

µ §


- температура газа за турбиной

µ §


- температура воздуха за компрессором ВД

µ §


- расход топлива

µ §


- полное давление воздуха за компрессором ВД

µ §


- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §


- температура воздуха под панелями газогенератора

µ §


- параметр газогенератора

µ §


- давление в системе суфлирования

98

µ §



Если имеют место отборы воздуха на различные нужды, то полученные значения параметров при µ § корректируются с учётом поправок в таблице 8.3.

Таблица 8.3

Условия поправкиОткрыт отбор воздуха для СКВВключен отбор воздуха для ПОСЗПВ ПС 2-ой группы открытыµ §0.330.760.5µ §-4.0-6.0-5.0µ §2.03.01.0µ §0.0270.0750.052µ §0.40.70.5µ §0.010.0160.01µ §-3.0-3.0-8.0µ §2.03.01.0µ §0.0080.150.009
2. Максимально-продолжительный режим (номинальный при наборе высоты).

На этом режиме определяются средние приведенные к САУ и номинальному режиму значения контролируемых параметров в реперной точке

(µ §

µ §=


=µ §):

- частота вращения ротора ВД

99

µ §


- частота вращения ротора вентилятора

µ §


- температура газа за турбиной

µ §


- расход топлива

µ §


- полное давление воздуха компрессором ВД

µ §


- полное давление за вентилятором
µ §

- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §

- температура воздуха под панелями газогенератора



µ §;

- перепад давлений на форсунках 1-го контура

µ §;

- перепад температур масла на опоре шарикоподшипника ротора КВД



µ §

- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ТВД

µ §

- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ротора ТНД



µ §

Полученные значения приведенных параметров проверяются на аномальность (алгоритм расчёта представлен выше) и далее пересчитываются на режим работы µ §(при отключении отбора воздуха на СКВ; при отключении отбора воздуха для ПОС; при закрытом положении ЗПВ ПС 2-ой группы) по формулам:

- частота вращения ротора вентилятора
100

µ §


- температура газа за турбиной

µ §


- температура воздуха за компрессором ВД

µ §


- расход топлива

µ §


- полное давление воздуха за компрессором ВД

µ §


- полное давление за вентилятором

µ §


- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §


- температура воздуха под панелями газогенератора

µ §


- параметр газогенератора

µ §


- давление в системе суфлирования

µ §


- перепад давлений на форсунках 1-го контура

µ §;


- перепад температур масла на опоре шарикоподшипника ротора КВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ТВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ротора ТНД

µ §


- давление масла на входе в двигатель

µ §


Если имеют место отборы воздуха на различные нужды, то полученные значения параметров при µ § корректируются с учётом поправок в таблице 8.4.

101


Таблица 8.4

Условия поправкиВключен отбор воздуха для ПОСЗПВ ПС 2-ой группы открытыµ §1.40.5µ §-9.0-4.0µ §4.51.0µ §0.120.052µ §0.940.39µ §0.0240.009µ §-3.0-8.0µ §4.51.0µ §0.0410.016

3. Крейсерский режим (горизонтальный полёт).

На этом режиме определяются средние приведенные к САУ и номинальному режиму значения контролируемых параметров в реперной точке

(µ §

µ §=


=µ §):

- частота вращения ротора ВД

µ §

- частота вращения ротора вентилятора



µ §

- температура газа за турбиной


102

µ §


- расход топлива

µ §


- полное давление воздуха компрессором ВД

µ §


- полное давление за вентилятором

µ §


- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §


- температура воздуха под панелями газогенератора

µ §;


- перепад давлений на форсунках 1-го контура

µ §;


- перепад температур масла на опоре шарикоподшипника ротора КВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ТВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ротора ТНД

µ §


Полученные значения приведенных параметров проверяются на аномальность (алгоритм расчёта представлен выше) и далее пересчитываются на режим работы µ §(при отключении отбора воздуха на СКВ; при отключении отбора воздуха для ПОС; при закрытом положении ЗПВ ПС 2-ой группы) по формулам:

- частота вращения ротора вентилятора

µ §

- температура газа за турбиной



µ §

- температура воздуха за компрессором ВД

µ §

103


- расход топлива

µ §


- полное давление воздуха за компрессором ВД

µ §


- полное давление за вентилятором

µ §


- температура материала рабочей лопатки первой ступени турбины ВД

µ §


- температура воздуха под панелями газогенератора

µ §


- параметр газогенератора

µ §


- давление в системе суфлирования

µ §


- перепад давлений на форсунках 1-го контура

µ §


- перепад температур масла на опоре шарикоподшипника ротора КВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ТВД

µ §


- перепад температур масла на опоре роликоподшипника ротора ТНД

µ §


- давление масла на входе в двигатель

µ §


Если имеют место отборы воздуха на различные нужды, то полученные значения параметров при µ § корректируются с учётом поправок в таблице 8.5.

104
Таблица 8.5

Условия поправкиВключен отбор воздуха для ПОСЗПВ ПС 2-ой группы открытыµ §1.41.7µ §-4.0-4.0µ §4.03.0µ §0.050.07µ §0.400.46µ §0.10.1µ §-3.0-8.0µ §4.03.0µ §0.040.05

Оценка технического состояния двигателя ПС-90А осуществляется сравнением значений приведенных параметров к µ § (на взлёте воздушного судна), к µ § (при наборе высоты), к µ § (в крейсерском полёте) с аналогичными значениями, установленными нормативно-технологической документацией. Например, оценка технического состояния двигателя ПС-90А в крейсерском полёте осуществляется с использованием информации в таблице 8.6.

Если значения приведенных параметров при µ § не выходят за пределы, указанные в таблице 8.6, то двигатель ПС-90А считается исправным в крейсерском полёте воздушного судна*).


Каталог: bitstream -> 123456789
123456789 -> С. Я. Гончарова-Грабовская
123456789 -> 1. общие положения цель практических занятий
123456789 -> 40 – летию кафедры тэлаиад мгту га посвящается
123456789 -> Лекция Общее устройство авиамоделей. Материалы для авиамоделирования
123456789 -> Пособие по изучению дисциплины Москва 2007 Рецензент: канд истор. Наук В. И. Хорин. Пименов В. И
123456789 -> Методические указания по проведению практических занятий на тему: "Особенности конструкции и технической эксплуатации планера самолета"
123456789 -> Задачах: а определение терминов «концепт» и«концепто-сфера»
123456789 -> Восстановление твердых тканей зубов вкладками и штифтовыми конструкциями
123456789 -> Фольклорное наследие александра потебни
123456789 -> Сердечно-сосудистые заболевания и сахарный диабет


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница