Нормативные требования

Отработка системы имитации условий атмосферного облака, содержащего ледяные кристаллы. Схема испытаний

Облака, состоящие из кристаллов льда, представляют опасность для авиационных газотурбинных двигателей. Возможно повреждение лопаток компрессора льдом, образующимся в проточной части двигателя на входе в компрессор высокого давления газогенератора, где температуры конструкции выше точки замерзания воды.

В связи с этим, на этапе проектирования двигателя следует обеспечить его эффективную защиту двигателя от воздействия кристаллов льда, а на этапе сертификации - экспериментальную двигателя в имитируемых условиях ледяных кристаллов и смешанной фазы на аттестованном стенде, соответствующем нормативным требованиям. В России стенды для проведения подобных испытаний в настоящее время отсутствуют, поэтому следует изучить опыт создания таких стендов за рубежом, спроектировать и создать такие стенды в нашей стране.

За рубежом предлагается вводить кристаллы в поток воздуха через систему сопел, расположенных внутри аэродинамической трубы (АДТ) вверх по потоку относительно водораспылительного коллектора (рис. 6). Сопла ввода кристаллов компонуются в коллектор, и их количество выбирается, исходя из возможности обеспечения равномерности распределения кристаллов по площади сечения АДТ. Наличие двух коллекторов (водораспылительного и коллектора ввода кристаллов) позволяет реализовывать как условия сухих ледяных кристаллов (при включении только кристаллического коллектора), так и условия смеси фаз (при включении обоих коллекторов).

Рис. 6 Схема испытаний в условиях ЛК и смешанной фазы

Для проектирования подобной системы необходимо отработать все звенья технологического процесса имитации атмосферного кристаллического облака.

Нормативные требования к эффективности противообледенительной защиты двигателей при выполнении полётов в условиях обледенения были разработаны на основании выводов, сделанных специалистами международной исследовательской группы. Устанавливаются нормы на эффективность защиты двигателя от попадания на его вход ледяных кристаллов в твёрдой фазе и смеси ледяных кристаллов с каплями воды. Расширен диапазон температур и высот, в котором возможно появление обледенения.

Содержание в потоке воздуха твердой кристаллической и жидкой фаз характеризуется величинами соответственно IWC (Ice Water Content) и LWC (Liquid Water Content). Общее содержание воды в потоке TWC (Total Water Content) выражается в виде суммы этих

величин: TWC = IWC + LWC. Определена область условий, в которой могут встречаться атмосферные облака, содержащие ледяные кристаллы.

· Диапазон высот: 1,2 ¸ 14,5 км.

· Диапазон температур: -3 ÷ -60°С.

· Размер кристалла MMD (Medium mass diameter*): 50 ÷ 200 мкм.

· Полная водность TWC: 1 ÷ 5,2 г/м³.

· Содержание жидкой воды LWC: 0 ÷ 1 г/м³.

* Средний размер MMD – некоторый размер, при котором масса ледяных кристаллов больше и меньше по размеру этого значения

Mi, кг

S2

D, мкм

рис 7. Определение MMD

Массовое содержание кристаллов в облаке зависит от температуры и высоты полёта.

Рис. 8 Полное содержание воды в облаке TWC зависит от высоты полёта и окружающей температуры. Огибающая для условий кристаллического облака по высоте и окружающей температуре представлена

Выстота, км 5 10 15 20

на рис 9.

Температура, °C

-40

-60

-50

-30

-20

-10

Рис. 9. Огибающая для условий кристаллического облака по высоте и окружающей температуре.

Таблица 1.

Содержание жидкой воды в кристаллическом облаке

Температура °С	Горизонтальная протяжённость облака миль	LWC г/м^3
0÷-20	</=50 miles	</=1,0
0÷-20	не определено	</=0,5
<-20	-

Для проведения климатических испытаний полноразмерного авиационного двигателя в условиях ледяных кристаллов необходимо иметь запас приготовленных кристаллов в бункере или производить непрерывный процесс получения достаточного количества кристаллов во время проведения испытаний. Для получения ЛК будем пользоваться льдогенератором. Ознакомимся с их классификацией.

Дата добавления: 2014-10-17