Испытательные станции, условия и установки для испытаний узлов и двигателей в целом

Содержание
Введение 3
Испытательные станции 4
Условия и установки для испытаний узлов и двигателей 5
Заключение 12
Список использованной литературы 13

Введение
Цель данной работы – получить основные знания об испытательных
станциях, их испытательных стендах.
Задачи данной работы:
 изучить оборудование, которое используется для испытаний
авиационных двигателей;
 изучить условия и установку для испытаний узлов и двигателей;
 сделать выводы по теме.
Тема актуальна, поскольку сложность современных авиационных
двигателей требует особого подхода к проверке их работоспособности.
После проектирования, конструирования и изготовления авиационные
двигатели и их узлы проходит ряд важных испытаний на соответствие
техническим условиям, а также надёжности и работоспособности, процесса
их работы.
Для получения допуска к государственным испытаниям авиадвигатель
подвергают ряду специальных испытаний, которые должны быть успешно
пройдены. Только после этого он будет сертифицирован и допущен к
массовому производству.
Например, только испытания газотурбинных двигателей включают в
себя:
1.Испытания компонентов турбины.
2.Определение рабочих характеристик турбины в условиях,
приближённых к реальным рабочим моментам.
3. Исследование воздушного потока.
4. Тестирование процесса горения топлива.
5. Проверка на соответствие экологическим требованиям.
6. Устойчивость работы в экстремальном режиме.
Эти испытания и тесты проводятся на специальных стендах. Это
единственная возможность для контроля соответствия авиадвигателя и его
узлов конструкторской документации и предъявляемым требованиям.
Проводимые испытания позволяют выявить возможность появления в
процессе использования двигателя коррозии, недостатков в работе
топливных форсунок и других изменений и повреждений.
Это главная задача испытаний. Выявление дефектов и возможных
поломок даёт возможность повысить надёжность двигателя в предстоящей
эксплуатации.

Испытательные станции

Для выявления надежности авиадвигателей и их узлов существуют
испытательные станции, где на специальных стендах будут выявлены все
дефекты и повреждения с помощью различных способов контроля.
Испытания на испытательной станции проводятся в опытном и
серийном производствах.
В процессе доводки авиадвигателя часть его эксплуатационных
свойств, таких как: полетный пуск, включение и устойчивость форсажной
камеры и т.д. отрабатываются на летающих лабораториях.
Для некоторых видов испытаний создаются специальные
измерительные системы. Например, для измерения тяги или мощности,
расхода воздуха и т.п., аттестуемые ведомственной службой метрологии.
На наземных стендах закрытого типа при определении тяги
авиадвигателя учитывается влияние внутренней аэродинамики стенда. При
учете отличия атмосферных условий при испытаниях от стандартных при
оценке основных параметров двигателя специалистами станции
используются специальные формулы.
Современные тенденции в области испытаний:
 сокращение общего объёма испытаний по установлению ресурса и
выявлению критических элементов двигателя;
 объединение разных экспериментальных задач, получение в одном
испытании возможно более разнообразной информации;
 широкое внедрение методов и средств частичной имитации полётных
условий на наземных стендах;
 комплексная  автоматизация  испытаний (управление режимами работы
двигателя и стенда, измерениями, обработкой и анализом результатов
испытаний с использованием математических моделей двигателя и
применением специальной автоматизированной информационно-
вычислительной и управляющих систем).
На испытательной станции используются автоматизированные системы
измерений параметров для испытания авиадвигателей, которые
предназначены для:
 циклического измерения;
 архивирования;
 обработки значений параметров двигателя с выдачей анализа
результатов испытаний;
 управления запуском/остановкой двигателя в процессе испытаний при
выполнении исследовательских работ и других задач.
Условия и установки для испытаний узлов и двигателей
Испытательные стенды авиадвигателей могут располагаться в
помещении (Фото 1) и на открытом воздухе (Фото 2).

Газогенератор двигателя НК-16СТ, установленный на испытательном
стенде экспериментальной установки «Лира М» (Рис.1):

Рис.1
Экспериментальная установка «Лира-М», представляющая собой
роторно-пульсационный аппарат и имеющая в своей конструкции
совмещенную комбинированную опору с подшипниковым узлом ГТД.
На рисунке 1 показаны:
1 – ГГ НК-16СТ; 2 – воздуховод; 3 – защитная сетка; 4 – нагрузочное
устройство; 5 – силоизмерительная платформа; 6 – выхлопная система
стенда.
Установка показала эффективность применения роторно-
пульсационных технологий в процессе испытаний ГТД за счет широкого
спектра факторов воздействия:
 механического воздействия на частицы гетерогенной среды,
заключающегося в ударных, срезывающих и истирающих нагрузках и
контактах с рабочими частями, что приводит к разрушению твердых частиц,
находящихся в рабочей жидкости;
 гидродинамического воздействия, выраженного в больших сдвиговых
напряжениях в жидкости, развитой турбулентности пульсациях давления и
скорости потока жидкости, возникающие при механическом перемешивании
рабочей жидкости специальными элементами;
 гидроакустического воздействия на жидкость, осуществляемого за счет
мелкомасштабных пульсаций давления, интенсивной кавитации, ударных
волн и вторичных нелинейных акустических эффектов в результате
многократно повторяющихся гидравлических ударов.
Достоинствами данной установки являются:
 после испытаний техническое состояние подшипников остается в
хорошем состоянии;
 выявленные физико-химические показатели масла, находятся в
пределах нормы.
Примечание. Были проведены длительные, 280-часовые испытания с
отбором проб масла каждые 40 часов работы.
При эксплуатации испытательных стендов авиационных двигателей,
включая обработку и анализ результатов исследований, широко
используются ПЭВМ (Рис. 2).

Рис.2

Для передачи изображения с видеокамеры и звука с микрофона по
локальной TCP/IP-сети используется сервер IP-видеонаблюдения. Сервер
видеонаблюдения оцифровывает видеосигнал и звук и кодирует их.
Просмотр полученного видеоизображения, полученного, в режиме реального
времени осуществляется со всех компьютеров, подключенных к локальной
технологической сети. В комплект поставки входит программное
обеспечение SoftDVR, которое используется в системе для записи видео и
просмотра архивных видеоданных.
Регистратор динамических параметров ГТД (вибрации, пульсации
давления, динамические деформации, обороты роторов, акустика и др.)
является важным устройством установки при выполнении
экспериментальных работ.
Регистратор может использоваться как самостоятельно в простых
системах типа «регистратор – объект», так и в сложных многоуровневых
системах измерений. Используя интерфейс RS-232, а также входные и
выходные цифровые линии, можно объединить несколько приборов в
единый комплекс.
Типовая схема построения измерительного канала регистратора MIC-
300M приведена на рисунке 3. 

Рис.3
По результатам эксплуатации в условиях стендовых испытаний
авиационных ГТД, энергетических ГТУ и их узлов получено подтверждение
того, что регистратор MIC-300M является современным, мобильным,
удобным в работе, многофункциональным цифровым регистратором
динамических процессов с функциями постэкспериментальной обработки
данных.
Предприятия двигателестроительной отрасли, обычно имеют
ремонтно-испытательную базу, состоящую из нескольких испытательных
стендов, каждый из которых предназначен для решения своего круга задач.
Даже с учетом консервации части стендов из-за резкого сокращения
государственного заказа и источников бюджетного финансирования, и как
следствие объема выполняемых работ, тем не менее, предприятия обычно
поддерживают ряд измерительных стендов в функционирующем состоянии. 
За прошедшее десятилетие режима жесткой экономии средств
измерительное оборудование предприятий успело основательно устареть.
Это касается и датчиков и нормализаторов сигналов, но особенно,
аппаратуры регистрации как динамических, так и медленноменяющихся
сигналов.
Проблема модернизации информационно-измерительных систем стоит
остро, и руководство каждого предприятия решает ее по-своему. Стоит
отметить, что не всегда это удается сделать наиболее эффективно по целому
ряду причин. Поэтому представляют интерес результаты стратегии,
проводимой в этом направлении.
Принципиальная ставка сделана на переносные станции сбора данных.
Системы, состоящие из подобных приборов, позволяют:
 строить оптимально масштабируемый информационно измерительный
комплекс, позволяющий рационально распределять ограниченное количество
измерительных станций между всеми стендами предприятия с учетом их
загруженности;
 оперативно наращивать измерительные возможности или степень
дублирования. Одно из качеств измерительных приборов серии MIC -
нормализация входного аналогового сигнала с помощью встроенных
цифровых сигнальных процессоров, осуществляемой, что называется, «на
лету» (интерполяционная тарировка, цифровая фильтрация, цифровое
интегрирование и др.).
Например, прибор MIC-300М содержит три процессора DSP. Это
позволяет с одной стороны регистрировать и отображать измеряемые
сигналы непосредственно в физических единицах, приближая, таким
образом, специалиста к физическому процессу. С другой - обеспечить
оперативную взаимозаменяемость приборов (переход от программных
настроек одного стенда на настройки другого, который занимает не более 10
сек).
При необходимости (в случае их избыточности) - часть регистраторов
снимается со стенда и отправляется в оперативный резерв.
Такой подход позволяет более точно и прогнозируемо осуществлять
планирование стендовых испытаний в рамках всего предприятия, избегать
простоя информационно-измерительных средств. Его издержки в
финансовом выражении несопоставимы с вариантами оборудования стендов
стационарными, и, тем более, иностранными измерительными системами.
Условия жесткого бюджетного лимита в современных условиях, в
которых находятся пока еще все российские предприятия
высокотехнологических областей (в частности авиационных технологий),
требуют от их руководства взвешенных и эффективных решений,
результаты которых напрямую отражаются на конкурентоспособности
российской авиационной промышленности. 
Приведенная технология с использованием приборов MIC-300M
функционирует около двух лет и показала свою эффективность как внутри
предприятия, так и в выездах на измерительные полигоны других
предприятий. 
Поузловая доводка позволяет сократить сроки и затраты на создание
новых двигателей, поскольку экспериментальная отработка различных узлов
может вестись параллельно, а благодаря большей мобильности и
информативности таких испытаний на ранних стадиях разработки могут
быть выявлены и устранены недостатки конструкции. Это позволяет достичь
высокой степени совершенства узлов и, следовательно, двигателя в целом.
Для обеспечения технической эффективности поузловой доводки, т.е.
сходимости результатов испытаний узлов, проведенных на специальных
стендах, с результатами эксплуатации их в системе двигателя (идентичность
характеристик; механических и тепловых нагрузок и т.д.), необходимо
достаточно точное воспроизведение граничных условий, характерных для
работы данного узла в реальных условиях эксплуатации.
Поэтому для проведения поузловой доводки применяются различные
экспериментальные установки, многие из которых для своей работы требуют
значительных энергетических и материальных затрат. В ряде случаев эти
затраты могут быть снижены путем рационального применения различных
способов моделирования.
Стенды для испытаний элементов двигателя можно разделить на
следующие группы:
1) установки для испытаний полноразмерных узлов (компрессоров, турбин,
камер сгорания и т.д.);
2)установки для испытаний моделей узлов и их элементов;
3)установки для доводки узлов и их деталей на прочность и ресурс;
4)установки общего назначения, необходимые для исследования
конструктивной прочности деталей, испытаний различных агрегатов
двигателей, подшипников, токосъемных устройств и др.
Заключение
Сложность современных авиационных двигателей требует особого
подхода к проверке их работоспособности. Поэтому испытательные тесты
решают многие задачи проверки.
После проведения различных испытаний наступает время
сертификации авиадвигателя. В РФ она проводится в соответствии с
федеральными правилами.
В авиации, как и в любой другой сфере деятельности человечества,
присутствуют примеры катастроф разной степени тяжести.
Но далеко не всегда причиной тому являются элементы конструкции
авиалайнера.
Вывод. Уровень и качество испытаний двигателей и их узлов в
предпроизводственный этап уменьшают шансы на их выход из строя во
время полёта. А, значит, испытания являются гарантией безопасности
пассажиров и экипажа.
Список использованной литературы
1.Интернет-ресурс. Учебный стенд для испытания авиационного двигателя
(Россия).
HTTPS://GO.MAIL.RU/REDIR?TYPE=SR&REDIR=EJWVYSSNAIEQGGHSW
9GBOUJ6SJK9ZGLZHR8ZHFDEVWKZWOBL2YL4-5PVN1LYCA_UMS-
WDFN5ACAHCYOGH0GI5CHALQSQOPXN5AAQBXMTIYVTQBYJ-
PQATOSCYJCJEGRPC46Q3H8JHGNZJCR6PZDDT9PQLW7ZZ1CUHS_AV2A
9FD9_6BGYCA&SRC=1886FB8&VIA_PAGE=1&USER_TYPE=56&OQID=53
5B280AD247D20C
2. Интернет-ресурс. Методы испытания авиационных двигателей и задачи
доводки узлов двигателя.
https://go.mail.ru/redir?type=sr&redir=eJzLKCkpKLbS10_Pz0nRLS5JzEtJLErRK
yrVz00tyU_JzM7UzSwuqASKZ2bpJpZlJiZn5uflVWboppRlpieWpOakZukzMBia
GRuZmBobWJoycBp_zNhwgSE-Zd2nBIk9NycCAL-pI-
8&src=27f34c2&via_page=1&user_type=56&oqid=52fc1974eb47a76e