Обеспечение продувки азотом мву при огневом испытании

Для выполнения требования обязательной продувки МВУ в течение всего испытания с обеспечением на каждом режиме определенного постоянного расхода азота была предложена система подачи азота с шайбой-имитатором, работающей при сверхкритическом перепаде давлений [4]. Требуемый массовый расход для продувки каждого МВУ составляет 12 - 13 г/с. Отработка и подбор настроечных шайб выполнялся при холодных испытаниях, проводимых на камерах двигателя РД0124А № 8А с установленными незаряженными МВУ (рис. 2).

Диаметр шайбы-имитатора рассчитан с использованием формулы:

= Р·F_ш·μ_ш [4],

где – расход азота продувки;

Р – давление азота перед шайбой;

μ_ш – коэффициент расхода.

Для сверхкритического перепада давлений μ_ш = получены следующие диаметры шайб:

- шайбы-имитатора – Ø 0,736 мм;

- настроечных шайб – Ø 0,616 и 0,604 мм.

Затем экспериментально проводилось уточнение коэффициентов расхода этих шайб, при которых обеспечиваются массовые расходы азота продувки 12-13 г/с.

Работа проводилась в три этапа: сначала продувалась линия подачи азота в МВУ камеры КС4. Затем участок трубопровода с МВУ, шайбой- имитатором и с ротаметром устанавливался на линию подачи азота КС2. На третьем этапе проводилась продувка линий подачи азота в КС2 и КС4.

По результатам продувок определены:

- массовые расходы азота через шайбу-имитатор по формуле

,

где К = μ·F – условный коэффициент расхода дроссельной шайбы, который составляет 2,492·10^-7 (определен при специальных продувках);

Р – давление на входе в дроссельную шайбу.

Схема продувки при холодных испытаниях (ХИ) представлена на рис. 2 (ПГС).

Противодавление создавалось дополнительной линией с шайбой-имитатором.

При таком наборе шайб стабильно обеспечивается расход через МВУ ≈ 12 г/с (подтверждено экспериментально).

Согласно полученным результатам проведен расчет давления после редуктора поз. 31КР12 (рис. 2), при котором обеспечивается заданный расход азота продувки МВУ при номинальном давлении в КС двигателя 160 кгс/см².

Коэффициент расхода системы подачи азота определяется как сумма коэффициентов расхода трубопроводов подачи азота в МВУ КС2 и КС4:

К_р = К_{мву(кс2)} + К_{мву(кс4)}.

Давление после редуктора определялось по формуле

.

Получено Р_{вых.ред} ≈ 240 кгс/см².

Ожидаемые расходы через трубопроводы подачи азота на МВУ КС2 и КС4 при форсировании и дросселировании режимов работы двигателя будут в пределах 11,5 - 12,7 г/с.

Рис. 2. Система подачи азота в МВУ изделия РД0124А №8А на стенде 9при ХИ

Особенности регистрации и обработки быстроменяющихся параметров (бмп) при ои с введением в кс внешних импульсов

Для оценки устойчивости рабочего процесса в камере сгорания при введении внешних импульсов (оценки склонности к «жесткому» возбуждению) необходимо определить:

- амплитуды первого и максимального возмущающих пиков давления;

- время релаксации - период затухания возникших пульсаций давления в «е» раз («е» =2,72 – основание натурального логарифма);

- границы неустойчивости (уменьшения декремента и существенный рост амплитуды колебаний на резонансной частоте) при изменении режима.

Для выполнения указанных задач необходимы камеры специальной конструкции, обеспечивающие размещение МВУ и дополнительные замеры ПВВК, – пульсаций давления газа внутри реакционного объема камеры сгорания.

Кроме штатного замера ПГФК (пульсации давления до форсунок камеры) обязательно измерение пульсаций давления до форсунок окислителя (ПОФК).

Фиксировались также виброускорения конструкции датчиками АВС-117-06 по осям Х (ВГК-Х) и У (ВГК-У), установленными на смесительной головке камеры.

Регистрация производилась в следующих диапазонах частот и интервалах амплитуд:

- ПГФК – А = 6 кгс/см² про f = 100- 20000 Гц;

- ПОФК – А = 6 кгс/см² при f = 100-20000 Гц;

- ПОФК-1 (доп. замер) – А = 30 кгс/см² при f = 10 – 20000 Герц;

- ПВВК – А = 6 кгс/см² при f = 100-20000 Гц;

- ПВВК-1 – А=30 кгс/см² при f = 10-20000 Гц;

- ВГК-Х - Ig = 600g при f = 10-20000 Гц;

- ВГК–У - Ig = 600g при f = 10-20000 Гц.

Регистрация БМП при испытаниях с введением внешних импульсов осуществлялась с использованием специальных фильтров, обеспечивающих высокую точность измерения частот:

- для «нижних» частот 0,2-1 кГц;

- для «верхних» частот 8-20 кГц.

Для измерения амплитуды устанавливался диапазон калибровки:

- для чувствительных каналов 2-6 %;

- для грубых каналов в пределах от 10 до 30 %.

Обработка зарегистрированных параметров проводилась в ОАО КБХА, ФКП «НИЦ РКП» и ИЦ им. Келдыша.

Обработка осуществлялась в следующей последовательности:

- предварительный просмотр показаний датчика измерений БМП с выделением порядка четырех – пяти характерных диапазонов частот;

- для каждого диапазона частот по данным амплитудно-частотных спектров, полученных в результате преобразований Фурье (производится ПЭВМ), получали зависимости по времени максимальных амплитуд пульсаций и вибраций и соответствующих им частот. За характерный диапазон частот принимается диапазон, в котором колебания имеют максимальные значения, малые времена декрементов ∆Т_ш и близость частот к собственным частотам газового потока в камере.

Обработка нестационарных откликов на импульсные возмущения включала в себя:

- оценку величины первого пика отклика А₀ по суммарному нефильтрованному сигналу;

- оценку максимальной амплитуды спектра отклика и доминирующей частотной составляющей А_макс;

- оценку максимальных значений огибающей отклика и времени его затухания в «е» раз.