Выбор схемы и параметров экспериментальной установки.

 

Разнообразие форм проточной части камеры сгорания РДТТ и широкий диапазон их рабочих характеристик, приводит к необходимости формирования общих требований, которые должны быть реализованы при выборе схемы и параметров экспериментальной установки.

Установка должна обеспечить:

- Геометрическое подобие проточной части камеры широкого класса РДТТ;

- Вариацию расходных характеристик и давление в камере сгорания модельного двигателя;

- Формирование потока газа в камере сгорания модельного двигателя экспериментальной установки в каждом случае конкретного РДТТ;

- Получение достоверной информации о процессах течения газа в камере сгорания;

- Необходимость мобильного изменения геометрии и параметров рабочего тела при проведении исследований.

В результате анализа работы широкого круга крупногабаритных РДТТ (9Д128, 9Д140, SRM и др.) получены интервалы изменения геометрических параметров газового тракта и рабочего тела, используемого для осуществления продувки в экспериментальной установке:

- По геометрическому критерию () от 1⁄5 до 1⁄20;

- По величине расхода рабочего тела (Ġ) 0÷0,6 кг⁄сек;

- По давлению продувки (Рк) 0,2÷0,3 МПа;

- По амплитуде внешнего акустического поля (А) 100-130dВ;

- По замеряемым параметрам акустического шума по амплитуде (А) от 60 до 200dВ и по частоте (f) от 100 до 200 Гц.

Реализация требуемых параметров моделирования процессов горения газа в камере сгорания РДТТ позволила создать экспериментальную установку на основе модульной схемы.

Рис.2.1 Схема экспериментальной установки

 

Принципиальная система экспериментальной установки приведена на рис.2.1. Кратко остановимся на описании каждой из систем, входящей в структурную схему установки.

Основным её элементом является модельный двигатель, предназначенный для:

- Формирования в соответствии с теорией подобия конструктивной формы проточной части камеры сгорания РДТТ;

- Осуществления газоприхода с «горящей» поверхности камеры сгорания и формирования потока по её проточной части;

- Регистрации параметров акустического поля, создаваемого потоком;

- Управления акустическим полем.

Для осуществления продувки модельного двигателя экспериментальной установки разработана система подачи рабочего тела. Она предназначена для хранения рабочего тела и гарантийного обеспечения в заданных пределах его подвод к модельному двигателю. Схема системы приведена на рис.2.2.

(Пневмосхема экспериментальной установки «ЭХО»)

В состав системы входят: компрессор, рампа из 6 баллонов, система трубопроводов высокого (25 МПа) и низкого (до 0,6 МПа) давления. Для избежания ударов при включении отсечного клапана на редукторах и модельном двигателе в системе подвода предусмотрены ресиверы высокого и низкого давления. Магистраль низкого давления содержит механический дроссель, позволяющий создать пульсации расхода рабочего тела с частотой до f =1000 Гц, и 4 резиновых шланга для соединения с модельным двигателем.

Система управления подачей рабочего тела предназначена осуществлять по команде системы управления включение и отключение подачи рабочего тела. На рис.2. приведена пневмосхема системы управления подачей рабочего тела. Система имеет автономный источник питания сжатым воздухом – 40-литровый баллон. Управление пневмоцилиндром отсечного клапана осуществляется подачей воздуха под давлением Р=5МПа одним из электропневмоклапанов (ЭПК), работающих в режиме включения

Измерительно-задающий комплекс с системой единого времени предназначен для управления исследовательским процессом во времени, задания детерминированного внешнего акустического воздействия на газовый поток в камере сгорания модельного двигателя, регистрации возникающего при этом акустического поля потока, обработки и представления результатов исследования. Система единого времени, в соответствии с заложенной программой, обеспечивает включение и отключение всех систем установки. Основные характеристики измерительно-задающего комплекса приведены в таблице 2.1.

Измерение параметров газового потока по его акустической картине производится пятью датчиками, регистрируется с записью на магнитную ленту. Предварительный анализ производится на осциллографе, а полный – спектранализаторе. Анализ и обработка результатов исследований включает в себя:

- Спектральный анализ акустического поля камеры сгорания по каждому каналу записи;

- Качественный и количественный анализ сигналов с выявлением несущих амплитуд и уровней давления на этих частотах;

- Интегральная оценка уровня общего шума в камере сгорания.

Для проведения спектрального анализа результатов записи акустического шума в камере сгорания был использован анализатор 2034 фирмы «Брюль и Къер» (Дания), а запись результатов проводилась с помощью графического регистратора 2313 этой же фирмы и самописца фирмы «Роботрон» (ГДР).

Конструктивно, элементы экспериментальной установки размещены на раме, позволяющей свободный доступ к любому элементу системы. Для обеспечения безопасного проведения работ и избежания воздействия на человека высокоскоростной струи, воздух после продувки отводится в безопасную зону с помощью отводной магистрали.

Основные характеристики экспериментальной установки сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

№	Наименование характеристики	Обозначение	Размерность	Величина	Примечание
	Задаваемые параметры газового потока
	Давление хранения воздуха	Р	МПа	18÷25
	Давление редуцирования	Р	МПа	0,3÷0,6
	Давление продувки	Р	МПа	0,2
	Расход воздуха	Ġ	кг⁄с	до 0,66
	Температура рабочего тела	Т	^0С	-30÷+30
	Частота пульсаций в потоке на входе в модельный двигатель	f	Гц	0÷1000
	Характеристики внешнего акустического источника
	Частота	f	Гц	100÷2000
	Амплитуда	А	дБ	40÷130
	Регистрируемые характеристики акустического поля
	Частота	f	Гц	22÷34000
	Амплитуда	А	дБ	40÷200
	Погрешность регистрации по частоте		%
	Погрешность записи по амплитуде	Δ	%
	Число каналов записи	n	шт
	Число каналов одновременной обработки на анализаторе	n	шт
	Фиксация результатов обработки	Бумажная лента, спектрограммы
	Полоса пропускания анализатора	f	Гц
	Интегральная оценка шума	ИВШ-1	дБ
	Уровень обработки сигнала	В	В	до 1
	Полоса просмотра по амплитуде	А	дБ
	Чувствительность датчика акустического давления	А	мВ⁄дБ	0,04
	Входное сопротивление	R	КОм
	Динамический диапазон	Δf	Гц	100÷14000
	Собственные частоты	f	Гц
	Условия работы и диапазоны потребляемых мощностей
	Напряжение питания ИЗК	U	В
	Потребляемая мощность	N	кВт	1,3
	Напряжение в системе управле-ния подачи рабочего тела	U	В	+27
	Давление управления в системе подачи рабочего тела	Р	МПа	5,0
	Время проведения эксперимента (один цикл)	τ	с
	Время продувки	τ	с