Автоматизированый учебно- исследовательский комплекс для проведения испытаний ТРДД АИ-25

Бочкарев С.К.; Григорьев В.А.; Лапшин А.В.; Ивашин Ю.С.

УДК 629.7.018

АВТОМАТИЗИРОВАНЫЙ УЧЕБНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ТРДД АИ-25

Самар ский госу дар ственны й аэр окосмический у нивер ситет

Рассмотрен автоматизированный учебно -исследовательский комплекс для проведения испытаний ТРДД АИ-25, позволяющий существенно улучшить качество проведения лабораторных и научно -исследовательских работ.

Использование современных информационных технологий позволяет существенно изменить методику проведения испытаний ав иац ионны х газ оту р бинных двиг ателе й.

Комплексная автоматизация большинства процессов: включая управление запуском и работой ГТД, а также стендовыми системами, существенно сокращает время и стоимость испытаний, повышает точность измерения и обработки параметров с воз-

можностью получения более полной и качественной информации о работе двигателя непосредственно в режиме реального времени.

Работы по модернизации и созданию современного автоматизированного учебноисследовательского комплекса (АУИК) проводятся на кафедре «Теория двигателей летальных аппаратов» на базе учебного стенда для испытаний ТРДД АИ-25 (рис. 1).

Рис. 1. Бокс с выхлопной системой стенда

Модернизация предусматривает автоматизацию предпусковых операций, включая автоматизированную градуировку основных измерительных каналов, подачу питания на пульт управления стенда, топливные насосы, другие агрегаты испытательного стенда. Одновременно осуществляется управление запуском ВГТД АИ-9 и основного двигателя АИ-25, а также дальнейшее управление режимом работы, регистрацией параметров, и выключение двигателя после выполнения программы испытаний.

Блок-схема запуска и останова ВГТД АИ-9 показана на рис. 2.

При запуске АИ-9 отработку программы пуска производит блок автоматизированного пуска двигателя (АПД-9), обеспечивающий все взаимодействия систем ВГТД: подачу топлива, включение системы воспламенения, электрической и маслосис-темы.

Для аварийного выключения АИ-9 используется система, состоящая из прибора 2ТРМ - 1 и штатной термопары за турбиной. При забросе температуры Т*т свыше 1173°К включается реле, останавливающее работу ВГТД.

После запуска, АИ-9 в течение первых двух минут должен обеспечить подачу воз-

духа с давлением не менее 240 кПа. Для контроля этого параметра используется датчик давления Метран-100 с нормализованным выходным сигналом 0...5 В, который поступает в аналоговом виде на входы аналогов о-циф рового преобразов ателя (АЦП) многофункционального адаптера типа РСІ 1800-Н.

Если давление на выходе с АИ-9 находится в пределах нормы, открывается перепускной клапан КП-9 и начинается процесс запуска АИ-25.

Перед запуском ТРДД АИ-25 рычаг ручного управления двигателем (РУД) по команде системы управления режимом работы двигателя переводится в положение малого газа. Данное положение фиксируется датчиком углового перемещения на базе прецизионного переменного сопротивления, установленного на тяге управления двигателя.

Запуск двигателя производится автоматически по команде с ПЭВМ, которая через плату реле ЛЯ-Б2103 включает пусковое реле в блоке управления, замыкая при этом кнопку «Запуск АИ-25» на пульте управления. Взаимосвязь между элементами АУИК и агрегатами двигателя отображена на рис. 3.

Подсистема

запуска

двигателя

Плата р еле ЛЯ-Б2103

М ногофу нкциональ-ный адаптер РСІ 1800-Н.

Реле Реле Реле хо- Реле оста-

запуска ложного лодной нова за-

АИ-25 запуска прокрутки пуска

I

Блок управления АПД-45 < ~

СВ-25

їх:

ТРДД АИ-25

I

Пр еобр азователь-нор мализатор электр ических с игналов ТРМ -138

Датчики Датчики

давления частоты Термопары

ИКД-27 вращения

2ТРМ -1

В процессе запуска все датчики передают информацию в АУИК. Оператор наблюдает на мониторе объективную картину состояния двигателя. Он может судить о процессе запуска по динамике изменяющихся параметров двигателя. Так же на мониторе высвечивается видеоизображение с двух видеокамер: одна установлена таким образом, чтобы была видна задняя часть двигателя и истечение газов из реактивного сопла; вторая показывает работу

исполнительного механизма РУД. В любой момент оператор, руководствуясь получаемой информацией, может достаточно быстро отреагировать на внештатную ситуацию.

В АУИК во время испытаний идет постоянный контроль температуры за турбиной, как в процессе запуска, так и в процессе р аботы двигателя.

Если значение температуры Т*Т при запуске превышает 873°К, преобразователь-нормализатор 2ТРМ -1 подает сигнал на выключение двигателя.

После выхода двигателя на режим малого газа, подсистема запуска выдает команду через плату реле в блок управления, который замыкает контакты кнопки останова АИ-9 на пульте управления, выключая пр и этом ВГТ Д АИ-9. После пр огр ева ТРДД АИ-25 в течение двух минут запускается необходимая программа испытаний.

На данном этапе разработки АУИК

была использована схема автоматизированного РУД с электроприводом, позволяющим перемещать его по команде с ЭВМ и устанавливать заданный режим работы ТРДД

(рис. 4).

Рис. 4. РУД с дистанционным управлением

электропривода Схема подключения РУД с электроприводом в системе управления УАИ представлен а на рис.5.

С учетом ограниченных возможностей при проектировании АУИК функции по сбору информации, ее обработке, отображении и сохранении, а так же управление двигателем и отслеживание аварийных режимов возлагаются на один компьютер офисного исполнения.

Для связи с датчиками, реле и исполнительными механизмами используются две платы: плата аналогового ввода-вывода РС1 1800-Н и плата реле ЛЯ-Б2103.

Для усиления сигнала с термопар и датчика тяги типа ТВС-2 используется прибор ТРМ-138, представляющий собой 8-ми канальный измеритель-регулятор, имеющий цифровую индикацию измеряемых параметров.

Для измерения расхода топлива, частоты вращения роторов компрессора низкого

давления (НД) и высокого давления (ВД), дискретные сигналы с турбинного расходомера, с датчиков частоты вращения после усилителя постоянного тока (УПТ) с и =

0...5 В поступает на аналоговые входы платы РС11800-Н, с частотой опроса указанных каналов не менее 10 кГц.

Общая схема АУИК представлена на рис. 6, где показаны системы регистрации, измерения и управления работой двигателя и стендов.

Исгматииьный 5 оке

Башня

шумоглушения

^І Р*Щ Р*С Рн От ПЩ пщ

ЙЧ пі аі. Ні □ □ >0

У А.

й

ЇЇ-01

ҐПТШ

"ТГ

ТЙІ7ТТІ

"ТГ

ж

Ешу упрАСИ

_—

ЇЇІЙ-01

ЇМ

Мирш

де

ЇҐ н:?

ЦГЭ-:м

П1- М пчч

ТРМ-138

Деізгоепь ІШфЕКеї™

£

Зйїт

V Пінті ДЇ? ШШ Плата РСІІ800-Н

І .

ШгааРСІ \ 74 V

{/■ пзвм

Прогрікюч ибеспйжпге

ЕіЗІ ПІНИШ

Опыт показывает, что для обеспечения нормального функционирования АУИК необходимо использование трех компьютеров промышленного исполнения для обеспечения автономности систем управления, измерения, обработки и визуализации процессов испытаний [1, 2].

АСИ позволяет обрабатывать инфор-мацию с двигателя практически в темпе проведения испытаний, с выдачей протоколов измерений и расчетных параметров в период между режимами. В современных АСИ возможен также вывод на мониторы всех измеренных и обработанных мгновенных значений изменяющихся в процессе испытания двигателя параметров в режиме реального времени. При этом появляется возможность анализа динамических характеристик ГТД при р азличных у словиях р аботы.

Подсистема обработки данных в темпе испытания обеспечивает все возможности экспресс-анализа проводимых испытаний ГТД с повышением точности и достоверности полу чае мых р езу льтатов.

В АСИ при обработке результатов эксперимента широко используются статистические методы оценки измерений. Поэтому обработка эксперимента, основанная на методах оценки параметров двигателя и его узлов по результатам многочисленных измерений, проводится путем многократного опроса измерительных каналов. Развитые программные средства позволяют быстро настраивать программное обеспечение АУИК при изменении технологии проведения испытаний. Использование сетевых ресурсов позволяет с помощью АУИК, включенную в корпоративную сеть, оперативно обеспечивать необходимой информацией при проведении испытаний ГТД все заинтересованные организации.

Программное обеспечение АУИК разбито на три уровня.

• Нижний уровень - программы, функционирующие на процессорах интеллектуальных модулей. Эти программы выполняют операции по обмену данными, исключению грубых промахов измерений, преобразованию данных в требуемый формат. ПО нижнего уровня, рабо-

тающее на сигнальных цифровых процессорах модулей УСО, призвано разгру -зить центральный процессор системы сбора данных;

• Программа системы сбора данных. Она обеспечивает обмен с ПО нижнего уровня, предварительную обработку данных (например, приведение к физическим величинам), выполняет ряд необходимых расчетов (например, приведение значения параметра к стандартным атмосфер -ным условиям), накапливает данные быстропеременных параметров, обеспечивает передачу данных системе визуализации. На данную программу возложена также метрологическая поддержка комплекса, функция калибровки измерительных каналов;

• Система визуализации. Программа этого

уровня обеспечивает наглядное и удобное представление данных на мониторе системы, ведение протокола испытания, поддер жив ает инт ер ф ейс опер атор -

компьютер.

В процессе создания АУИК была разработана также электрическая модель ТРДД АИ-25, в которой миниатюрный электропривод через редуктор вращает ползунки двух прецизионных переменных сопротивлений, одно из которых заменяет датчик углового перемещения РУД, а сигнал с другого сопротивления поступает на входы программируемых процессоров и эмиттерных повтор ителей (ЭП).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В зависимости от положения подвижной части прецизионных сопротивлений с выходов программируемых процессоров и ЭП снимаются дискретные и аналоговые сигналы, частота и уровень напряжения которых соответствует сигналам на измерительных каналах при работе двигателя АИ-25.

Данное устройство позволяет проводить проверку работоспособности программного обеспечения, плат ввода-вывода, системы автоматизированного управления перед испытаниями, значительно снизить расход горючего при отработке программного обеспечения АУИК.

Рассмотренный АУИК для проведения испытаний ТРДД АИ-25 позволяет сущест-

венно улучшить качество проведения лабо-р атор ных и нау чно-исследовательских р абот.

Список литературы

1. Сиврюгин Н., Потапов И., Попов А., Цирихов А. Автоматизированная система контроля испытаний газотурбинных двигателей. СТА №1, 2002 г. стр. 48 - 53.

THE AUTOMATED INFORMATIVE COMPLEX FOR TEST OPERATION OF AVIATION GAS TURBINE ENGINE

The schemes and the results of elaboration of the automated informative complex for test operation of aviation gas turbine engine are presented in this work. This automated complex is used for laboratory works in the process of education, as well as for realization of research activities. The work deals with HW (hardwarе) and SW (soiware) of automated probation, with the help of which one can run the remote control experiments in real-time mode by means of information network, including Internet.

2. Тарасов В.В., Шахов В.Г. Дистанционное проведение весовых испытаний в аэродинамической трубе по сети ШТЕККЕТ. V Международ. Конф. По неравновесным процессам в соплах и струях (КРМГ-2004). Самара, МАИ, СГАУ, 2004. стр.184-185.

THE AUTOMATED I4FORMATIVE COMPLEX FOR TEST OPERATION OF AVIATION GAS TURBI

Текст научной работы на тему «Автоматизированый учебно- исследовательский комплекс для проведения испытаний ТРДД АИ-25»