RU77044U1

RU77044U1 - SIMULATOR OF NATURAL CONDITIONS OF OPERATION OF A GAS TURBINE ENGINE IN TESTS FOR ABSENCE OF AUTO OSCILLATIONS OF WORKING BLADES OF THE COMPRESSOR

Info

Publication number: RU77044U1
Application number: RU2008122045/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Рыбко
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2008-10-10

Abstract

Полезная модель относится к испытаниям газотурбинных двигателей, в частности к стендовым наземным и высотным испытаниям газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиационной промышленности. Имитатор естественных условий эксплуатации газотурбинного двигателя при испытаниях на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора содержит установленный на входе в компрессор испытуемого двигателя трубопровод, подсоединенный к трубопроводу стенда, и расположенные в трубопроводе комплект сеток и элемент, имеющий цилиндрический участок, при этом сетки расположены на расстоянии S, отсчитываемом от компрессора и равном (0,3-0,7) расстояния h между стенкой трубопровода и стенкой цилиндрического участка элемента, а длина ℓ цилиндрического участка элемента, отсчитываемая от сеток, не менее расстояния h между стенкой трубопровода и стенкой цилиндрического участка элемента. Полезная модель позволяет повысить достоверность и точность результатов испытаний. Илл.The utility model relates to tests of gas turbine engines, in particular to bench ground and high-altitude tests of gas turbine engines, and can find application in the aviation industry. The simulator of the natural operating conditions of a gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of the compressor working blades contains a pipeline installed at the inlet of the compressor of the test engine connected to the stand pipeline and a set of grids and an element having a cylindrical section located in the pipeline, the grids being located at a distance S, measured from the compressor and equal to (0.3-0.7) the distance h between the wall of the pipeline and the wall of the cylindrical section of the element, and the length ℓ of the cylinder per element, counted from the grids, not less than the distance h between the pipe wall and the wall of the cylindrical element. The utility model allows to increase the reliability and accuracy of test results. Fig.

Description

Полезная модель относится к испытаниям газотурбинных двигателей, в частности к стендовым наземным и высотным испытаниям газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиационной промышленности.The utility model relates to tests of gas turbine engines, in particular to bench ground and high-altitude tests of gas turbine engines, and can find application in the aviation industry.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий испытуемый турбокомпрессор и регулируемый интерцептор, позволяющий, воздействуя на поток воздуха, изменять амплитуду пульсации полного давления и величину показателя окружной неравномерности поля полного давления (см. патент RU №2243530, Кл. G01M 15/00, опубл. 27.12.2004 г.).A known test bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, containing a test turbocharger and an adjustable interceptor, allowing, acting on the air flow, to change the amplitude of the pulsation of the total pressure and the magnitude of the index of the circular non-uniformity of the field of the full pressure (see patent RU No. 2243530, CL G01M 15/00 , published on December 27, 2004).

Недостаток известного технического решения заключается в ограниченных возможностях испытаний и невозможности достаточно точно оценить прочностное состояние рабочих лопаток компрессора испытуемого двигателя.A disadvantage of the known technical solution lies in the limited testing capabilities and the inability to accurately assess the strength state of the compressor working blades of the compressor of the engine under test.

Как известно, в реальных условиях полета, в потоке воздуха, поступающего на вход в компрессор двигателя, присутствуют радиальная и окружная неравномерность, которая воздействуют на поле скоростей воздуха, набегающего на компрессор и, следовательно, на вибрационное состояние рабочих лопаток первых ступеней вентилятора (компрессора). Таким образом, при испытаниях двигателя на отсутствие автоколебаний необходимо имитировать окружную и радиальную неравномерность потока, что позволит оценить прочностное состояние рабочих лопаток компрессора (вентилятора) с учетом взаимного влияния окружной и радиальной неравномерности потока.As you know, in real flight conditions, in the air flow entering the engine compressor, there are radial and circumferential irregularities that affect the velocity field of the air running on the compressor and, therefore, the vibrational state of the blades of the first stages of the fan (compressor) . Thus, when testing the engine for the absence of self-oscillations, it is necessary to simulate the circumferential and radial flow irregularities, which will make it possible to assess the strength state of the compressor and fan blades taking into account the mutual influence of the circumferential and radial flow non-uniformities.

Технический результат заявленной полезной модели - повышение достоверности и точности результатов испытаний.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability and accuracy of the test results.

Указанный технический результат достигается тем, что имитатор естественных условий эксплуатации газотурбинного двигателя при испытаниях на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора содержит установленный на входе в компрессор испытуемого двигателя трубопровод, подсоединенный к трубопроводу стенда, и расположенные в трубопроводе комплект сеток и элемент, имеющий цилиндрический участок, при этом сетки расположены на расстоянии S, отсчитываемом от компрессора и равном (0,3-0,7) расстояния h между стенкой The specified technical result is achieved by the fact that the simulator of the natural conditions of operation of the gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of the compressor working blades contains a pipeline installed at the inlet of the compressor of the test engine connected to the stand pipeline, and a set of grids and an element having a cylindrical section located in the pipeline, this grid located at a distance S, measured from the compressor and equal to (0.3-0.7) the distance h between the wall

трубопровода и стенкой цилиндрического участка элемента, а длина ℓ цилиндрического участка элемента, отсчитываемая от сеток, не менее расстояния h между стенкой трубопровода и стенкой цилиндрического участка элемента.the pipeline and the wall of the cylindrical section of the element, and the length ℓ of the cylindrical section of the element, counted from the grids, is not less than the distance h between the wall of the pipeline and the wall of the cylindrical section of the element.

Расположение сеток на расстоянии S=(от 0, 3 до 0,7) h является существенным признаком, так как именно на участке, равном S, сохраняется расчетная структура потока, создаваемая сетками. При выходе за пределы указанного диапазона расчетная структура потока не сохраняется, и испытания становятся не достоверными.The location of the grids at a distance S = (from 0, 3 to 0.7) h is an essential feature, since it is in the area equal to S that the calculated flow structure created by the grids is preserved. If you go beyond the specified range, the calculated flow structure is not saved, and the tests become not reliable.

Длина ℓ не менее (равна или больше) h. Этот признак является существенным, так как именно на участке длиной ℓ поток воздуха, двигаясь по кольцевому цилиндрическому каналу, образованному стенками элемента и трубопровода, приобретает равномерное поле скоростей. Величина ℓ<h недостаточна для создания равномерного поля скоростей.Length ℓ not less than (equal to or greater) h. This feature is significant, since it is on a section of length воздуха that the air flow, moving along an annular cylindrical channel formed by the walls of the element and the pipeline, acquires a uniform velocity field. The value ℓ <h is insufficient to create a uniform velocity field.

На чертеже схематично изображен имитатор.The drawing schematically shows a simulator.

Имитатор содержит установленный на входе в компрессор (вентилятор) 1 перед лопатками первой ступени испытуемого двигателя, трубопровод 2, подсоединенный к трубопроводу 3 стенда. В трубопроводе 2 расположен комплект (набор, система) сеток 4, как правило, имеющий сетки с разным размером ячеек, что позволяет, подбирая сетки с определенным сочетанием размера ячеек создавать необходимую структуру потока.The simulator contains installed at the inlet of the compressor (fan) 1 in front of the blades of the first stage of the test engine, pipe 2, connected to the pipe 3 of the stand. In the pipeline 2 there is a set (set, system) of grids 4, as a rule, having grids with different cell sizes, which allows selecting the grids with a certain combination of cell sizes to create the necessary flow structure.

Также в трубопроводе 2 расположен элемент (внутренне тело) 5, имеющий цилиндрический участок длиной ℓ, равной, например, 300 мм. Цилиндрический участок элемента 5 образует кольцевой канал 6 совместно с внутренней стенкой трубопровода 2. Расстояние h между стенкой цилиндрического участка элемента 6 и стенкой трубопровода 3 выбрано, например, равным 300 мм. Расстояние h - это по существу размер кольцевого канала 6. Элемент 5 может иметь различную форму, но обязательным является наличие цилиндрического участка.Also in the pipe 2 there is an element (inner body) 5 having a cylindrical section with a length ℓ equal to, for example, 300 mm. The cylindrical section of the element 5 forms an annular channel 6 together with the inner wall of the pipe 2. The distance h between the wall of the cylindrical section of the element 6 and the wall of the pipe 3 is selected, for example, equal to 300 mm. The distance h is essentially the size of the annular channel 6. The element 5 may have a different shape, but the presence of a cylindrical section is mandatory.

Сетки 4 расположены, например, на расстоянии S=150 мм. Расстояние S выбирается расчетным путем в зависимости от конструктивных особенностей двигателя.The nets 4 are located, for example, at a distance of S = 150 mm. The distance S is chosen by calculation, depending on the design features of the engine.

При испытании воздух поступает через трубопровод 3 стенда в трубопровод 2 имитатора и по кольцевому каналу 6 поступает на сетки 4. Поток воздуха до сеток 4 имеет равномерное поле скоростей. Двигаясь через сетки 4, поток воздуха приобретает необходимую окружную и реальную неравномерность и поток воздуха приобретает структуру по окружной неравномерности и радиальной неравномерности, близкую к реальной в полете. Из сеток 4, поток воздуха нужной структуры поступает на рабочие During the test, air enters through the pipeline 3 of the stand in the pipeline 2 of the simulator and through the annular channel 6 enters the mesh 4. The air flow to the mesh 4 has a uniform velocity field. Moving through the grids 4, the air flow acquires the necessary circumferential and real unevenness and the air flow acquires a structure according to the circumferential unevenness and radial unevenness, which is close to the real one in flight. From the grids 4, the air flow of the desired structure enters the workers

лопатки, и двигатель при испытании работает в реальных условиях полета, что позволяет оценить прочностные характеристики рабочих лопаток компрессора (вентилятора) испытуемого двигателя с учетом реальных условий эксплуатации.blades, and the engine during the test operates in real flight conditions, which allows us to evaluate the strength characteristics of the working blades of the compressor (fan) of the tested engine, taking into account the actual operating conditions.

Claims

A simulator of the natural operating conditions of a gas turbine engine during tests for the absence of self-oscillations of the compressor working blades, containing a pipeline installed at the inlet of the compressor of the test engine connected to the stand pipeline and a set of grids and an element having a cylindrical section located in the pipeline, the grids being located at a distance S measured from the compressor and equal to (0.3-0.7) the distance h between the wall of the pipeline and the wall of the cylindrical section of the element, and the length l of the cylinder nical element portion, measured from the grids, at least the distance h between the pipe wall and the wall of the cylindrical portion member.