CC BY
15
Секция «Двигатели и энергетические установки летательных и космических аппаратов»
УДК 629.7.036.54
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
НАСОСОВ ЖРД
Д. А. Савчин Научный руководитель - В. П. Назаров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: savchin.dim@yandex.ru
Представлен анализ процесса гидродинамических испытании, а также исследуются перспективы автоматизации процесса проведения испытании, позволяющие уменьшить величины ошибок в определении основных параметров наосов ЖРД.
Ключевые слова: шнекоцентробежный насос, жидкостный ракетный двигатель, гидродинамические испытания, автоматизация, систематическая погрешность.
PROSPECTS OF IMPLEMENTATION OF AUTOMATED CONTROLLING SYSTEMS IN HYDRAULIC TESTING PROCESSES OF LIQUID-PROPELLANT
ROCKET ENGINES
D.A. Savchin Scientific supervisor - V. P. Nazarov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: savchin.dim@yandex.ru
The paper contains analysis of hydraulic testing process of rocket engine pumps, which defines the causes of testing errors. Besides, the prospects of automated controlling systems implementation are considered.
Keywords: centrifugal pump, liquid-propellant rocket engine, hydraulic tests, automation, systematic error.
Для обеспечения работоспособного состояния ЖРД в соответствии с ГОСТ 17655-89 требуется безотказная работа турбонасосного агрегата, что во многом зависит от способности насосов обеспечивать требуемые значения основных параметров. Для контроля значений этих параметров технологические процессы изготовления насосов ЖРД предполагают проведение гидродинамических испытаний. В соответствии с ГОСТ 16504-81 гидродинамические испытания насосов ЖРД - это экспериментальное определение количественных характеристик насоса как результата воздействия на него, при его функционировании. К количественным характеристикам насоса относятся величины его напора, КПД, расхода и кавитационного запаса. Процесс испытаний делится на две части. В первой части происходит определение напорной характеристики, представляющей собой зависимость напора насоса от дискретно изменяющегося расхода через насос. Так же первая часть предполагает определение КПД насоса, что не рассматривается в данной работе. Вторая часть испытаний посвящена определению критического кавитационного подпора
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 1
(ДЬкр). Определение ДЬкр сводится к определению критического входного давления р1Кр на основании кавитационной характеристики, представляющей собой зависимость напора насоса от дискретно изменяющегося давления на входе [2].
В настоящее время систематическая погрешность определения параметров включает в себя не только погрешность измерения, но и субъективную погрешность, которая представляет собой составляющую систематической погрешности измерений, обусловленную индивидуальными особенностями оператора [1]. Анализ результатов показывает, что при сохранении всех условий, включающих испытательный стенд, измерительное оборудование и методику испытаний, погрешность определения параметров насоса доходит до 6 %, что показывает значительное влияние субъективного фактора на результаты испытаний. Данное значение систематической погрешности приводит к тому, что результаты испытаний не могут считаться достоверными, затрудняя принятие решения о годности партии насосов, и в целом приводя к снижению надежности ЖРД [3].
Для снижения величины систематической погрешности результатов испытаний необходимо минимизировать влияние субъективной составляющей, а также повысить точность измерительного оборудования, путем использования более совершенных измерительных устройств.
Автоматизация процесса проведения гидродинамических испытаний позволит значительно уменьшить субъективную составляющую систематической погрешности за счет практически полного исключения человека из процесса испытаний и обработки результатов, а также повысит точность и быстродействие измерений за счет использования современных электронных датчиков давления.
Процесс автоматизации включает в себя создание аппаратно-программного комплекса, представляющего собой систему, состоящую из аппаратной части - система электронных измерительных и контролирующих устройств (датчики, задвижки, дроссели) и программной, представляющей собой управляющую программу, обеспечивающую контроль за ходом испытаний, получение и анализ данных.
Предварительное изучение источников, посвященных регистрации давления при помощи электронных измерительных устройств показал, что современная промышленность способна обеспечить погрешность измерений до 1 %, а быстродействие в пределах 1 микросекунды при использовании пьезоэлектрических датчиков давления. Также стоит отметить, что выходной сигнал данных датчиков давления может быть представлен как аналоговым, так и цифровым, что облегчает их использования в составе программно-аппаратного комплекса.
Таким образом автоматизация процесса проведения гидравлических испытаний позволит:
- уменьшить влияние субъективной составляющей систематической погрешности;
- уменьшить величину погрешности измерения;
- получить гибкую систему контроля параметров насоса, исключающую необходимость использования различных стендов для различных величин параметров насосов;
- провести работы по усовершенствованию кавитационных испытаний насосов ЖРД.
Библиографические ссылки
1. РМГ 29-99 ГСП. Метрология. Основные термины и определения. М.: Издательство стандартов, 2007. 23 с.
2. Яременко О. В. Испытания насосов. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1976, 225с. с ил.
3. Назаров В. П., Назарова Л. П., Швецова Д. С. и др. Совершенствование методики определения кавитационной характеристики шнекоцентробежных насосов // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. № 19(4). С. 664-650.
© Савчин Д. А., 2020
