Пневматическое устройство для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие
PNEUMATIC DEVICE FOR SHOCK TEST OF AN AIRCRAFT ENGINE DESIGN

Изобретение относится к области технической физики, а именно к пневматическим устройствам для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие, и может быть использовано при экспериментальных исследованиях и стендовых испытаниях на устойчивость элементов конструкции двигателя летательного аппарата при ударном воздействии от столкновений, преимущественно с обломками льда на режимах полета.
Известно устройство для выдачи льда, выполненное в виде контейнера с размещенным в нем приводом перемещения бруса льда (патент RU №2478887, 2013 г.). В известном техническом решении привод выполнен в виде резьбового вала размещенного в теле образца и взаимодействующего с ним, причем образец выполнен в виде бруса льда. Существенным недостатком известного устройства является невозможность его использования для испытаний на ударное воздействие, поскольку размещение механического привода в теле бруса не обеспечивает имитации срыва льда.
Известно пневматическое устройство для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие, выполненное в виде корпуса, содержащего последовательно расположенные камеру высокого давления, подключенную к источнику рабочей среды, и контейнер для размещения в нем образца (патент RU №111653, 2011 г.). В известном техническом решении камера высокого давления образована при помощи поршня, размещенного в корпусе, испытуемый образец устанавливается в поддоне, выполненном в виде стакана, закрепленного на поршне, а на выходе корпуса закреплен демпфирующий элемент. При движении на выходе из корпуса поршень соударяется с демпфирующим элементом, в результате чего происходит торможение поршня с поддоном. Образец по инерции продолжает свое движение вдоль канала, образованного демпфирующим элементом, и выбрасывается из корпуса с ускорением. Существенным недостатком известного устройства является сложность конструкции, ограничивающая возможность реализации условий испытания. Поперечное сечение канала, образованного демпфирующим элементом больше поперечного сечения образца, что не обеспечивает выталкивания образца, имитирующего срыв кусков льда с входного устройства газотурбинного двигателя в его проточную часть, а также не обеспечивает надежного фиксирования испытуемого образца в поддоне от выпадения.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является пневматическое устройство для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие, выполненное в виде корпуса, содержащего последовательно расположенные камеру высокого давления, подключенную к источнику рабочей среды, и контейнер для размещения в нем образца, выполненного из льда и сообщенного с камерой высокого давления при помощи переходного канала, и средство фиксирования образца в контейнере (заявка JP №2005055215, 2005 г.). В известном техническом решении образец выполнен в виде ледяного шара, а контейнер представляет собой пусковое устройство, выполненное в виде трубы, во входной части которой размещено средство фиксирования образца, которое в свою очередь может быть выполнено, например, в виде ложемента или штифта. Устройство позволяет проводить испытания изделий на ударное воздействие града путем выстреливания ледяного шара с заданной скоростью из контейнера, причем расположение средства фиксирования образца в контейнере приводит к возникновению зазора между стенками контейнера и поверхностью образца. Таким образом, недостатком известного технического решения является невозможность реализации необходимых условий при испытании конструкции двигателя летательного аппарата, а именно имитации срыва кусков льда с входного устройства газотурбинного двигателя в его проточную часть.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в приближении условий испытания к реальным.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении характерных особенностей ударного воздействия обломков льда на элементы конструкции двигателя летательного аппарата.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что пневматическое устройство для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие выполнено в виде корпуса, содержащего последовательно расположенные камеру высокого давления, подключенную к источнику рабочей среды, и контейнер для размещения в нем образца, выполненного из льда и сообщенного с камерой высокого давления при помощи переходного канала, и средство фиксирования образца в контейнере, выполненное в виде уплотнения, установленного на выходном срезе контейнера по его периметру и выполненного из упругого материала, образец выполнен в виде бруса льда, размеры которого соответствуют размерам контейнера, а в качестве рабочей среды используют охлажденный воздух.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как:
- средство фиксирования образца, выполненное в виде уплотнения, установленного на выходном срезе контейнера по его периметру и выполненное из упругого материала обеспечивает приближение условий испытания к реальным за счет имитации срыва кусков льда путем фиксирования образца в контейнере и исключения потерь охлажденного воздуха в процессе перемещения бруса по поверхности контейнера;
- выполнение образца в виде бруса льда, размеры которого соответствуют размерам контейнера и использование в качестве рабочей среды охлажденного воздуха обеспечивают приближение условий испытания к реальным за счет имитации образования и срыва кусков льда с входного устройства газотурбинного двигателя в его проточную часть.
Кроме того, существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно на внутренней поверхности контейнера нанесено антиадгезионное покрытие, обеспечивающее скольжение образца и исключающее возможность его примерзания к поверхности контейнера при использовании в качестве рабочей среды охлажденного воздуха, что также позволяет приблизить условия испытания к реальным.
Настоящее изобретение поясняется следующим описанием и чертежами, где:
на фиг. 1 изображена схема пневматического устройства;
на фиг. 2 изображен вид сверху нижней плиты корпуса.
На фигурах 1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - нижняя плита корпуса;
2 - верхняя плита корпуса;
3 - болт;
4 - гайка;
5 - образец;
6 - камера высокого давления;
7 - переходной канал;
8 - контейнер для размещения образца;
9 - подводящее отверстие;
10 - штуцер;
11 - труба;
12 - уплотнение.
Пневматическое устройство выполнено в виде корпуса, содержащего последовательно расположенные камеру 6 высокого давления (см. фиг. 1, 2), подключенную к источнику (на чертеже не показан) рабочей среды, и контейнер 8 для размещения образца 5, выполненного из льда и сообщенного с камерой 6 высокого давления при помощи переходного канала 7, и средство фиксирования образца 5 в контейнере 8. При этом средство фиксирования образца 5 выполнено в виде уплотнения 12, установленного на выходном срезе контейнера 8 по его периметру и выполненного из упругого материала, а образец 5 выполнен в виде бруса льда, размеры которого соответствуют размерам контейнера 8. В качестве рабочей среды в устройстве используют охлажденный воздух. Кроме того, на внутренней поверхности контейнера 8 может быть нанесено антиадгезионное покрытие (на чертеже не показано), обеспечивающее скольжение образца 5. Корпус выполнен в виде нижней плиты 1 и верхней плиты 2, связанных между собой при помощи болтов 3 и соответствующих гаек 4. При этом камера 6 высокого давления, переходной канал 7 и контейнер 8 расположены в нижней плите 1. Камера 6 высокого давления связана с источником охлажденного воздуха через подводящее отверстие 9, штуцер 10 и трубу 11.
Пневматическое устройство работает следующим образом.
Пневматическое устройство размещается напротив воздухозаборника газотурбинного двигателя, подвергаемого испытанию на ударное воздействие обломков льда. Предварительно в контейнере 8 устанавливают брус льда (образец 5), геометрические размеры которого соответствуют размерам контейнера 8. При этом внутренняя поверхность контейнера 8 может быть покрыта антиадгезионным покрытием с высоким классом чистоты поверхности, например хромом или полимерными материалами, с целью обеспечения скольжения льда и исключения возможного примерзания бруса льда к поверхности контейнера 8 при использовании в качестве рабочей среды охлажденного воздуха. В пневматическое устройство через трубу 11, штуцер 10 и подводящее отверстие 9 подается охлажденный воздух от источника. Воздух из камеры 6 высокого давления через канал 7 попадается в контейнер 8, воздействует на брус льда и выталкивает последний из устройства в направлении воздухозаборника газотурбинного двигателя. При этом усилие выталкивания бруса льда регулируется изменением давления в камере 6 высокого давления таким образом, чтобы выход бруса из контейнера 8 имитировал срыв куска льда с входного устройства газотурбинного двигателя в его проточную часть на различных режимах полета.
Таким образом, использование уплотнения, установленного на выходном срезе контейнера по его периметру и выполненного из упругого материала, выполнение образца в виде бруса льда, размеры которого соответствуют размерам контейнера, и использование в качестве рабочей среды охлажденного воздуха обеспечивает приближение условий испытания к реальным путем обеспечения характерных особенностей ударного воздействия обломков льда на элементы конструкции двигателя летательного аппарата.