СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ МАСЛОСИСТЕМЫ АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF TESTING AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINE OIL SYSTEM

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и, в частности, к испытаниям авиационных газотурбинных двигателей (ГТД).
Известен способ испытаний маслосистемы авиационного ГТД для определения работоспособности маслосистемы, заключающийся в воспроизведении на нем условий отрицательной силы тяжести, невесомости и «масляного голодания» (Солохин Э.Л. Испытание воздушно-реактивных двигателей. М., Машиностроение, 1975, стр.145).
Известный способ характерен тем, что воспроизведение режимов работы маслосистемы производится только в летных условиях на летающей лаборатории, которая вместе с испытуемым двигателем совершает в воздухе различные эволюции, соответствующие тактико-техническим требованиям к будущему самолету, для которого он предназначен.
Поскольку испытуемый двигатель обычно не обладает достаточным ресурсом и надежностью, то эволюции летательного комплекса, приводящие к масляному голоданию двигателя (когда давление подачи масла равно или ниже минимально допустимой величины) могут создать на комплексе «нештатную» ситуацию, например опасные вибрации, пожар и тому подобное, что приводит к необходимости отделить его от летающей лаборатории с помощью специально предусмотренных устройств - гильотинных дистанционно управляемых ножниц, взрывных болтов крепления, пиропатронов и других.
Несрабатывание какого-либо одного из упомянутых устройств может привести к тому, что испытуемый двигатель застрянет на летающей лаборатории горящим факелом и выведет из строя чрезвычайно дорогой испытательный комплекс.
Задача изобретения - исключить аварийные ситуации при испытании маслосистемы двигателя на летающей лаборатории.
Указанная задача решается тем, что в известном способе испытания авиационного газотурбинного двигателя, включающем воспроизведение на нем условий отрицательной силы тяжести, невесомости и «масляного голодания» с контролем параметров давления и температуры масла, вибраций и давления суфлирования в масляных полостях, согласно изобретению испытания начинают в высотных условиях в составе летающей лаборатории с испытуемым двигателем, оборудованным устройством питания маслом при фигурных полетах, продолжительность и периодичность действия которых изменяют возрастающими по времени циклами на трех режимах работы двигателя - малого газа, номинальном и максимальном боевом, с фиксацией минимально допустимого давления подачи масла на всех трех режимах, а затем проводят испытания в земных условиях с имитацией условий «масляного голодания» на тех же режимах работы двигателя с увеличением продолжительности циклов испытаний до соответствия требуемой максимальной продолжительности фигурного полета посредством дополнительного дозирования подачи масла в двигатель.
При воспроизведении на двигателе условий, характерных для фигурных полетов самолета, самым чутким параметром маслосистемы, быстро реагирующим на них, является давление подачи масла, которое начинает снижаться, так как часть масла постепенно исключается из циркуляции, застревая в масляных полостях, что позволяет этот параметр выбрать контрольным при ограничении циклов испытаний в высотных условиях (на летающей лаборатории).
Рост вибраций, температуры масла и давления суфлирования - следствие падения давления подачи масла, так как снижается эффективность работы масляных демпферов двигателя и графитовых воздушных уплотнений из-за ухудшения их охлаждения и смазки.
Благодаря имитации в земных условиях параметров маслосистемы, которые были зафиксированы при испытаниях в высотных условиях на режимах кратковременного «масляного голодания», появляется возможность производить отработку самого критического режима - длительного «масляного голодания», соответствующего максимальной продолжительности фигурного полета самолета, без использования летающей лаборатории, что упрощает испытания и повышает их надежность.
На фиг.1 приведены графики изменения давления подачи масла Рм и перегрузок Ny по времени на номинальном режиме работы двигателя при различных по длительности циклах испытаний.
На фиг.2 приведена схема испытаний авиационного ГТД с имитацией на стенде режимов «масляного голодания».
При подготовке к испытаниям двигатель устанавливают на летающую лабораторию в положение, максимально соответствующее компоновке самолета, для которого он предназначен.
Испытания начинают с воспроизведения на летающей лаборатории на трех режимах работы двигателя - режиме малого газа, номинальном и максимальном боевом, условий отрицательной силы тяжести и невесомости, которые имеют периодический характер воздействия, причем продолжительность действия перегрузок с каждым последующим циклом увеличивают на одну и ту же величину ~3…5 с, если параметры маслосистемы не выходят за пределы норм эксплуатации. Поскольку известные устройства подачи масла в двигатель в условиях фигурных полетов самолета работают кратковременно (≈8…15 с), то через определенное количество циклов действия перегрузок давление подачи масла начинает снижаться, так как часть масла под действием отрицательной силы тяжести переместится в верхнюю часть масляных полостей опорных подшипников ротора двигателя и в маслобак не возвратится. Когда давление подачи масла в двигатель достигает минимально допустимого значения Рм мин (начало процесса «масляное голодание»), воспроизведение перегрузок прекращается и фиксируется величина минимально допустимого давления подачи масла и максимальная продолжительность цикла действия перегрузок на всех трех режимах работы двигателя.
Дальнейшая проверка работоспособности двигателя на режимах «масляного голодания», соответствующих максимальной продолжительности фигурных полетов самолета, продолжается в земных условиях с имитацией параметров маслосистемы, характерных для «масляного голодания», зафиксированных в высотных условиях испытаний (на летающей лаборатории), на установке с имитацией режимов масляного голодания.
Установка для испытаний включает в себя двигатель 1 и маслобак 2, оборудованный отсеком отрицательных перегрузок 3 с инерционным заборником 4, обеспечивающими кратковременное питание двигателя маслом в условиях фигурных полетов самолета. Инерционный маслозаборник 4 магистралью 5 сообщен со входом нагнетающего насоса 6, параллельно которому в маслосистему подключен перепускной клапан 7, обеспечивающий основное дозирование подачи масла в двигатель 1. В магистраль 8 подвода масла к форсункам двигателя 1 вмонтировано устройство, обеспечивающее дополнительное дозирование подачи масла к форсункам на режимах имитации условий «масляного голодания» и представляющее собой систему из двух клапанов 9, 10 и дроссельного крана 11. Клапан 9 - быстродействующий, управляется пневмоклапаном 12. Предохранительный клапан 10 настроен на давление начала открытия, равное давлению начала открытия перепускного клапана 7. Отвод отработанной в двигателе смазки обеспечивается откачивающим насосом 13.
Перед испытаниями двигателя дроссельный кран 11 и быстродействующий клапан 9 открыты полностью.
Двигатель запускают и выходят на один из трех режимов работы: полетный малый газ, номинальный, максимальный боевой. Масло из отсека отрицательных перегрузок 3 через инерционный маслозаборник 4 по магистрали 5 попадает на вход нагнетающего насоса 6 и далее по магистрали 8, минуя раскрытые проходные сечения дроссельного крана 11 и клапана 9, поступает к масляным форсункам двигателя 1.
Часть смазки из магистрали 8 перепускается через перепускной клапан 7, работающий в редукционном режиме, на вход нагнетающего насоса 6, что обеспечивает основное дозирование подачи масла в двигатель 1.
Для имитации условий «масляного голодания» на установке по команде от электропневмоклапана 12 закрывают клапан 9, а дроссельным краном 11 сокращают подачу масла в двигатель 1 до величины давления подачи масла, зафиксированной на этом же режиме работы в полетных условиях в начальный момент «масляного голодания», при этом излишняя часть масла через предохранительный клапан 10 перепускается в маслобак 2.
Таким образом система из 2-х клапанов 9, 10 и крана 11 обеспечивает дополнительное дозирование подачи масла в двигатель 1, оказывая минимальное воздействие на работу перепускного клапана 7, отвечающего за основное дозирование подачи масла. Продолжительность работы двигателя после изменения настройки давления подачи масла не менее максимальной продолжительности фигурного полета (обычно ~30 с). Затем открывают быстродействующий клапан 9 командой от электропневмоклапана 12 и восстанавливают давление подачи масла до нормы данного режима работы. Последующие испытания с имитацией условий «масляного голодания» на других режимах работы двигателя выполняют аналогично.
Изобретение позволяет сократить время самых дорогих летных испытаний, повышать надежность испытаний в целом и значительно сократить расход керосина.