CC BY
38Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательныхаппаратов
УДК 621.45.015
АНАЛИЗ МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ЖРД
А. В. Гайнутдинов, О. В. Каменюк, Н. Г. Останина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлен анализ методик измерения мощности при испытаниях насосов ЖРД. Рассмотрены погрешности угловой скорости вращения и крутящего момента от способа регистрации параметров.
Ключевые слова: испытания, центробежный насос.
ANALYSIS OF THE POWER MEASUREMENT METHODS DURING TESTING CENTRIFUGAL PUMPS
A. V. Gainutdinov, O. V. Kamenyuk, N. G. Ostanina
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
The methodological analysis is proposed to measure power of liquid-fuel rocket engine pumps when testing. The error of the angular velocity of rotation and torque on the method ofparameter registration is considered.
Keywords: test, centrifugal pump.
В условиях современного производства гидродинамические испытания [1] шнекоцентробежных насосов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) проводятся с учетом имеющихся средств измерений и методик проведения испытаний и требуют затрат времени на проведение контрольно-технологических испытаний, соизмеримых, а иногда и превышающих ресурс работы насосов в составе изделия. Помимо этого, имеющиеся средства измерений не всегда позволяют с достаточной для практики точностью оценить действительное значение снимаемого параметра, что особенно обращает на себя внимание при снятии энергетической характеристики насосов с малым уровнем крутящего момента на его валу [2].
Одним из основных характерных параметров, определяемых при гидравлических испытаниях насосов, является его мощность. Механическая мощность, передаваемая электрическим двигателем ротору насоса через вал, позволяет определить КПД насоса и вычисляется по известной формуле
N = ®'Mкр ,
где а - угловая скорость вращения ротора насосного агрегата; M кр - крутящий момент на валу насосного
агрегата.
Угловую скорость вращения ротора насосного агрегата необходимо определять только у насосов, конструктивно не объединенных с электродвигателем, с погрешностью не более 0,02 %. Для определения угловой скорости вращения ротора применяются цифровые частотомеры - тахометры, с классом точности приборов 0,01 % или электроимпульсным счетчиком оборотов, включаемым на определенное количество
времени, засекаемое таймером. Причем точность измерения будет зависеть от точности синхронизации таймера со счетчиком оборотов. Так, погрешность измерения времени на 0,1 с приведет к погрешности измерения частоты вращения на 1,6 %, что недопустимо.
Измерение крутящего момента на валу производится балансирным двигателем (активный момент) или двигателем на качающейся платформе (реактивный момент). В условиях серийного производства насосов большой и средней мощности экономически и технически целесообразно применять системы измерения реактивного момента при помощи мотор-весов [3].
Достоинством балансирных двигателей является простота конструкции и монтажа измерительной системы, однако из-за больших сил трения в крупногабаритных подшипниках опор двигателя снижается точность измерения крутящего момента и ограничивает применение балансирных двигателей при испытаниях насосов ЖРД.
Определение потребляемой мощности термометрическим методом применяется при отсутствии на стенде устройства для измерения крутящего момента. Метод основан на сохранении энергии в динамических процессах и переходе её из одного вида в другой.
Поскольку термодинамический потенциал системы определяется её энтальпией, то по измерению энтальпии рабочей жидкости на входе в насос и выходе из него можно соответственно определить потребляемую мощность насоса. Так как в ходе испытаний перепад температур на входе и выходе незначителен, то точность данного метода не подходит для испытаний насосов.
Решетневскуе чтения. 2014
Проведенный анализ средств измерения крутящего момента позволил установить, что существенными преимуществами по сравнению с методом балансир-ного динамометра обладают измерители крутящего момента (ИКМ), основанные на принципе крутильного динамометра с регистрацией угла закручивания фазовым методом.
Анализ фазовых торсионных ИКМ показал хорошие динамические характеристики и более высокую точность снятия энергетических параметров (погрешность менее 1 %) с простой перенастройкой системы измерения на испытания других узлов путем замены торсиона, что позволяет говорить об актуальности и перспективности использования фазовых ИКМ для гидравлических испытаний шнекоцентробежных насосов.
Библиографические ссылки
1. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов и др. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.
2. Яременко О. В. Испытания насосов : справ. пособие. М. : Машиностроение, 1976. 225 с.
3. Краев М. В., Назаров В. П., Назарова Л. П., Оратынский Б. Ф. Технология сборки и испытаний насосов жидкостных ракетных двигателей: учеб. пособие / под общ. ред. проф. М. В. Краева ; САА. Красноярск, 1993. 104 с.
References
1. Moiseev V. A., Tarasov V. A. Tehnologii proizvodstva zhidkostnih raketnih dvigatelei. Moscow, Izdatelstvo MGTU im. Baumana, 2008, 381 p.
2. Yaremenko O. V. Ispitaniya nasosov. Moscow, Mashinostroenie, 1976, 225 p.
3. Kraev M. V., Nazarov V. P., Nazarova L. P., Oratinskii B. F. Tehnologia sborki i ispitanii nasosov zhidkostnih raketnih dvigatelei. Krasnoyarsk, SAA, 1993, 104 p.
© Гайнутдинов А. В., Каменюк О. В., Останина Н. Г., 2014
УДК 629.7.01
ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Д. Н. Головкин, А. В. Устюгов, М. В. Кубриков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассмотрены проблемы разработки и изготовления беспилотных летательных аппаратов и их двигательных установок, предназначенных для широкого использования в оборонной и гражданской отраслях.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, автопилоты.
PROPULSION SYSTEM OF UNMANNED FLYING VEHICLES
D. N. Golovkin, A. V. Ystugov, M. V. Kybrikov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
The challenges in development and production of unmanned flying vehicles and propulsion systems for a wide use in the defense and civil sectors are studied.
Keywords: unmanned flying vehicles, autopilots.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) представляют собой модель самолета,снабженную автопилотом, состоящим из комплекса блоков управления и программного обеспечения, предназначенного для выполнения поставленной задачи. В зависимости от поставленной заказчиком задачи БПЛА оснащается различным дополнительным оборудованием. Для примера рассмотрим аппарат, предназначенный службам МЧС. Такой БПЛА может оснащаться как фото-, так и видеоаппаратурой, по полученным данным ко-
торых, сотрудники могут в кратчайшие сроки оценить обстановку и принять решение.
БПЛА считаются весьма перспективными средствами для решения гражданских и военных задач, связанных с опасностью для пилота.
В качестве источника тяги на БПЛА массой до 15 кг используются электродвигатели с продолжительностью летного времени до 3 часов. Для более тяжелых и габаритных аппаратов используются двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком
