Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ЗАБРОСА ВОДЫ В ПРОТОЧНУЮ ЧАСТЬ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ИМИТАЦИИ ПОПАДАНИЯ ДОЖДЯ

Авторы:
Город:
Рыбинск
ВУЗ:
Дата:
24 марта 2017г.

Важной задачей на стадии комплексной доводки авиационного двигателя является его испытание в условиях полета: имитация процессов обледенения, проверка на попадание птиц во входной направляющий аппарат, моделирование града, атмосферного ливня. Для организации последних условий, в силу их существенной нестационарности, необходимо обеспечение ряда модельных показателей, принятых при сертификации.

Необходимым условием применения систем, имитирующих воздействие на рабочий процесс двигателя атмосферного дождя является обеспечение комплекса требований по концентрации воды в воздухе, спектру распределения капель по размерам, значению среднемедианного диаметра капель, расходным характеристикам форсунок и условиям динамического взаимодействия макродисперсного капельного потока с воздушным течением в воздухозаборник [1].

Для имитации дождя в модельной постановке необходимы условия, приводящие к многократному дроблению водяных струй, подаваемых в виде осесимметричных волнообразных жгутов или тонкой пелены из форсунок в поток воздуха на входе в двигатель [2].

Среднемедианный диаметр капель составляет 2,66×10-3 м. Верхняя 7,0×10-3 м и нижняя 0,5×10-3 м границы распределения капель по размерам, представленные на рисунке 1.1, обусловлены процессами коагуляции и распада, имеющими место при движении капель в воздушном потоке [3]. Интенсивность атмосферного дождя, выраженная в виде концентрации воды в 1 м3 воздуха на рисунке 1.2, существенно зависит от высоты относительно уровня земли [1].

Допустимо применение капель воды, имеющих размер и распределение по размерам, отличные от представленных на рисунках 1.1 и 2.2, тех, если Заявитель покажет, что эта замена не приводит к ослаблению требований, предъявляемых к этим испытаниям [1].


Расчетные исследования параметров процесса имитации дождя

Для формирования капли медианного диаметра 2.66 ×10-3 м необходимо время, равное t = 0,0057c . Учитывая полидисперсность имитируемого дождя необходимо обеспечивать интегральное время полета капель от сечения впрыска жидкости до среза сопла воздухозаборника не менее значения t = 0,0243 с. Требуемое значение времени полета можно достичь при значениях R ³ 3 м.

Разрушение границ капли и ее дробление на совокупность более мелких происходит при значениях We≥10. Допустимый для имитации атмосферного дождя диапазон значений числа We от 0 до 10. При этом условии расстояние, на котором капля не распадаясь достигнет двигателя составляет 5 м. На режиме «малый газ» этому расстоянию соответствует перепад давления на форсунке Dp = 2,51×105 Па, для режима работы «взлет» Dp = 10,85×105 Па. Параметры режимов работы приняты для двигателя ПД-14, создание которого находится на стадии сертификационных испытаний.

Требуемое количество форсунок, входящих в состав коллекторного модуля, для режима «малый газ» при выбранном значении перепада давления Dp = 2,51×105 Па составило 14, для режима «взлет» при Dp = 10,85×105 Па – 28.

Суммарный расход воды, забрасываемой в двигатель на промежуточных режимах работы, обеспечивается последовательным подключением двух независимых по давлению коллекторов, включающих по 15 форсунок каждый.

На стационарном режиме «малый газ» имитация ливня выполняется с использованием первого коллектора, работающего при перепаде давления Dp = 2,51×105 Па. В момент времени t = 7 с включается второй коллектор и к t = 8 с при перепаде давления 0,67×105 Па он добавляет в поток 0,97 кг/с воды. К моменту времени t = 10 с оба коллектора выводятся на одинаковые режимы по перепаду давления и расходу воды, забрасывая в двигатель по 3,83 кг/с жидкости каждый. В интервале времени от 10 до 15 с перепад давления поднимается до значения, соответствующего режиму «взлет» Dp = 10,85×105 Па на каждом из коллекторов, определяя суммарный расход воды на оба коллектора 7,89 кг/с.


Результаты экспериментального исследования образцов форсунки для имитации дождя

Для исследования характеристик макрокапельного потока разработаны и изготовлены пять опытных форсунок. Основные отличия заключаются в диаметре центрального отверстия и размерах поперечной канавки.

Доработка одной из опытных форсунок позволила получить демонстрационный образец, обеспечивающий средний медианный диаметр 2,662·10-3 м и диапазон диаметров макрокапельного потока, соответствующий сертификационному спектру от 0,5·10-3 м до 7·10-3 м при перепаде давления в форсунке Δp= 2,35·105 Па  (соответствует давлению воды на входе в форсунку 3,363·105Па при её истечении в стандартную атмосферу).

Разработана  схема  коллекторного  модуля  испытательного  стенда  для  имитации  дождя.

Коллекторный модуль состоит из двух независимых коллекторов в форме многоугольных кольцевых магистралей (dу = 0,1 м) с радиальными ответвлениями (dу = 0,04 м). Коллекторы содержат по 15 форсунок каждый.

Имитация дождя может быть осуществлена на режимах «малый газ» и «взлет» с условием одновременного обеспечения концентрации воды в воздухе 0,02 кг/м3 и значения среднего медианного диаметра капель 2,66 10-3м, а также работу на переходных режимах между «малый газ» и «взлет» с условием поддержания концентрации воды в воздухе 0,02 кг/м3.

Список литературы

 

1.        Авиационные правила АП-33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов [Текст]. –«АВАИЗДАТ», 2012. – 78 с.

2.        Калинина К. Л. Разработка и исследование устройства для имитации атмосферного дождя при проведении сертификационных испытаний авиационных двигателей [Текст] / К.Л. Калинина, А.И. Гурьянов // Тезисы 15-й Международной конференции «Авиация и космонавтика – 2016».– Москва, МАИ. – 2016. – С. 276 – 278.

3.        Gur’yanov A. I. Analysis of the gas turbine engine combustion chamber conversion to associated petroleum gas and oil / A. I. Gur’yanov, O. A. Evdokimov, Sh. A. Piralishvili, S. V. Veretennikov, R. E. Kirichenko, D. G. Ievlev // Russian Aeronautics (Iz. VUZ). – New York: Allerton Press Inc., 2015.– №2. – Vol. 58. – P. 205 – 209.