04 ноября 2017г.
Важной задачей на стадии комплексной доводки авиационного двигателя является его испытание в условиях полета. Особую сложность представляет организация имитации дождя, так как системы, необходимые для ее осуществления, должны обеспечивать комплекс требований по концентрации воды в воздухе, спектру распределения капель по размерам, значению среднемедианного диаметра капель, расходным характеристикам форсунок и условиям динамического взаимодействия потока капель с воздушным течением в воздухозаборник.
Требования, предъявляемые к установкам для имитации дождя Имитации дождя в модельной постановке возможна в условиях, приводящих к дроблению водяных струй, подаваемых в виде осесимметричных волнообразных жгутов или тонкой пелены из форсунок в поток воздуха на входе в двигатель [1].
Среднемедианный диаметр капель для дождя составляет 2,66×10-3 м. Верхняя и нижняя границы распределения капель по размерам (рисунок 1) обусловлены процессами коагуляции и распада, происходящими при движении капель в воздушном потоке. Интенсивность атмосферного дождя, выраженная в виде концентрации воды в 1 м3 воздуха (рисунок 2), которая зависит от высоты относительно уровня земли [2].
Капли медианного диаметра 2,66 ×10-3 м формируются за t = 0,0057c, при этом время формирования капель всего спектра составляет t = 0,0243 с при расстоянии
от
воздухозаборника двигателя R ³ 3 м.
На расстоянии 5 м до
воздухозаборника двигателя для избежания распада капель необходимо
поддерживать число We в диапазоне значений от 0 до 10. На режиме «малый газ» этим условиям
соответствует перепад давления на форсунке Dp = 2,51×105 Па, для режима «взлет» – Dp = 10,85×105 Па. Параметры режимов приняты для двигателя ПД-14.
Количество форсунок, достаточное для поддержания условий по концентрации воды и ее расходу для режима «малый газ» составило 14, для режима «взлет» – 30 (рисунок 3). Суммарный расход воды на
промежуточных режимах работы обеспечивается последовательным подключением двух независимых по
давлению коллекторов.
На стационарном режиме «малый газ»
имитация ливня выполняется с использованием первого коллектора, работающего при перепаде давления Dp = 2,51×105 Па (рисунок 4). В момент времени t = 7 с включается второй коллектор и ко времени t = 8 с при перепаде давления 0,67×105 Па он добавляет в поток
0,97
кг/с воды. К моменту 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.
Заключение
Разработана методика расчета термогазодинамических, конструктивных, гидравлических и
расходных
характеристик
форсунки для
требуемых режимов заброса воды
в
двигатель.
Проведены расчетные исследования параметров рабочего процесса и выбор оптимальных режимов работы форсунки с целью повышения интегральных параметров эффективности.
Список литературы
1.
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.
2.
Авиационные правила АП-33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов [Текст]. –«АВАИЗДАТ», 2012. – 78 с.
