В.Б. Рутовский, И.В. Кравченко, М.Н. Булаева,
(Московский авиационный институт (государственный технический университет), г. Москва)
Представленный доклад посвящен вопросам развития экспериментальной базы, методов и средств экспериментальных исследований рабочих процессов в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. Приведены результаты работ, выполненных в обеспечение соответствующего уровня экспериментальных исследований в МАИ требованиям решаемых научных задач по созданию перспективных камер сгорания и их основных элементов.
Стендовые испытания необходимы для подтверждения правильности расчетов и разработки мероприятий по доводке камер сгорания и их элементов. Одной из основных задач при проведении испытаний является получение, накопление, систематизация и анализ экспериментальных данных об объекте испытаний и стендовых параметрах, полученных в процессе испытаний.
Представлена схема стенда, который в настоящее время используется для исследования рабочих процессов фронтовых устройств перспективных камер сгорания.
Анализ стендовых испытаний и практика их проведения позволяет выделить два основных этапа: подготовка испытываемого объекта и технологического оборудования, обеспечивающего создание заданных условий испытаний; проведение испытаний.
Подготовка и проведение испытаний состоят из сложных трудоемких информационно-измерительных и управляющих процессов:
-управление режимами параметров объекта исследования и стенда на установившихся и неустановившихся режимах;
- обработка результатов измерений и анализ состояния объекта
исследования;
-отображение в реальном времени информации, необходимой для контроля состояния объекта, стенда и принятия решений;
- регистрация процесса испытаний.
Успешная реализация вышеперечисленных процессов невозможна без применения автоматизированной системы испытаний, построенной на базе средств вычислительной техники и использующей в своей работе математические и информационные методы.
В настоящее время введен в эксплуатацию измерительно-вычислительный комплекс на базе персонального компьютера, который обеспечивает экспресс анализ результатов испытаний на различных режимах и отображение их на экране монитора в темпе испытаний.
Приводится структурная схема процесса испытаний камер сгорания и фронтовых устройств с применением автоматизированной системы.
Измерительные каналы объединяются по подсистемам измерения: давления, перепада давлений, температуры, расхода топлива.
В состав измерительной системы входят:
• Компактные датчики давления фирмы WIKA с диапазоном измерения от 0 до 20 бар. Стандартный выходной сигнал с датчиков 4-20 мА. Погрешность датчиков в любой точке диапазона не превышает 1% от верхнего значения диапазона, что соответствует погрешности 0,5% при оценке по методу наименьших квадратов.
• Датчики перепада давления «САПФИР - 22 МП» ЗАО «Манометр». Выходной токовый сигнал 4-20 мА. предел допускаемой основной погрешности ±0,5%.
• Термопары с различными диапазонами замера температур.
• Датчик расхода жидкости (тип РС-01), предназначенный для преобразования значений объемного расхода жидкости в унифицированные сигналы постоянного тока и частоты. Предел приведенной основной погрешности 1%. Выходной сигнал 0-20 мА.
• Датчик расхода турбинного типа ТПР. Предназначен для преобразования значений объемного расхода жидкости в унифицированные сигналы частоты в пределах 0-230 Гц. Предел приведенной основной погрешности составляет 1%.
Для преобразования частотного сигнала от датчика ТПР в напряжение используется преобразователь фирмы «ALEXANDER WIEGAND GmbH&Co» с выходным сигналом 0 - 5 В. Для преобразования сигнала напряжения в токовый 4-20 мА. используется преобразователь той же фирмы.
Токовые сигналы с диапазонами 0-20 мА подаются на преобразователь аналогового сигнала в цифровой SMART с целью передачи их на компьютер.
На базе персонального компьютера создана автоматизированная информационно-измерительная система. Для отдельных групп измерительных каналов возможно сохранение градуировочной зависимости в табличном виде для использования метода линейной интерполяции при переводе в физическую величину. Результаты метрологических оценок сохраняются в архиве, а также в виде текстовых файлов для использования в программах вторичной обработки.
Рабочий режим источника измеренных данных (SMART) состоит из циклического сканирования измерительных каналов с последующим выводом на монитор результатов измерения в виде предварительно подготовленных графических форм отображения. SMART работает с заданной частотой, которая являющаяся ведущей в процессе сбора и накопления данных испытаний, обеспечивает основную частоту опроса сбора и накопления данных испытаний, обеспечивает основную частоту системы сбора и формирует информационную единицу, называемую кадром измерений. Текущий информационный кадр посредством буферного файла измерений доступен программе обработки, которая в свою очередь формирует буферный файл результатов, доступный программе отображения.
Параллельно процессу сбора данных по команде оператора начинается накопление этих данных на диске ПК в виде файла, состоящего из последовательности кадров измерений, называемого серией измерений. Начало записи определяется моментом выдачи команд «запись» и «конец записи». После ввода команды «конец записи» каждой серии экспериментов присваивается номер. Данные серии записи с любым номером можно просмотреть в числовом виде или графической форме, обработать, выбрать интересующие интервалы времени и представить в виде текстового файла для экспорта их в базы данных.
Таким образом, внедрение автоматизированной системы обеспечило решение вопросов автоматизации испытаний, включающих в себя автоматизированное измерение, обработку и отображение результатов испытаний в темпе эксперимента, систематизации и анализа экспериментальных данных.
Данная работа проведена при поддержке [Международного Научно-Технического центра в рамках соглашения № 3186.
|
