Pilot study of frequency characteristics of an acoustic probe for measuring pressure pulsations in the gas turbine engine inlet device

Abstract

1 Открытое акционерное общество «Кузнецов», г. Самара 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) Для определения влияния неоднородности воздушного потока на входе в двигатель на запас газо-динамической устойчивости компрессора проводятся специальные испытания. Для этой цели в расходо-мерном коллекторе двигателя устанавливаются акустические зонды для измерения пульсаций давления. Зонды устанавливаются по окружности коллектора под углом 90° относительно его оси. Учитывая ма-лость амплитуд пульсаций скоростного напора в коллекторе, в акустическом зонде предусмотрена уста-новка датчика давления дифференциального типа. В основной вход датчика направляется заторможен-ный пульсирующий поток воздуха, а в разгрузочную полость -демпфированная его составляющая. В статье на основе электродинамических аналогий приведена методика расчёта акустического RC-демпфера, позволяющего отсечь постоянную и низкочастотную составляющие пульсаций скоростного потока. Для подтверждения соответствия характеристик измерительных зондов требованиям техническо-го задания проведены частотные испытания акустических зондов. Результаты исследований показывают, что разработанный акустический зонд позволяет измерять пульсации давления во входном расходомер-ном коллекторе газотурбинного двигателя с динамической погрешностью не более ±10 % в частотном диапазоне 2-300 Гц. Введение В настоящее время перед конструк-торами ставится ряд ответственных задач по созданию конкурентоспособных газо-турбинных двигателей (ГТД) как авиаци-онного, так и наземного применения. При решении указанных задач важная роль отводится измерению пульсаций давления потока воздуха или газа в отдельных се-чениях двигателя [1 -3].Стало традицией в практике иссле-дования пульсаций полного давления воз-душного потока на входе в двигатель применять значительное число (до не-скольких десятков) датчиков, устанавли-ваемых в специальных гребёнках. Наи-лучший вариант заключается в установке датчиков пульсаций давления непосредст-венно в точке измерения [4,5], но в боль-шинстве случаев он не может быть вы-полнен из-за невозможности установки датчиков без разборки двигателя или из-за недостаточной надёжности датчика при работе в условиях высоких температур, вибраций, запылённого воздуха. Послед-нее обстоятельство может привести к перфорации чувствительного элемента датчика (мембраны) песчинками, содер-жащимися в воздухе. Возможно проявле-ние эффекта налипания твёрдых частиц, образующихся в тракте в процессе работы двигателя, на мембране датчика со сторо-ны динамического входа в датчик давле-ния, что, в свою очередь, приводит к из-менению частотной характеристики дат-чика давления, а в дифференциальных датчиках ещё и вызывает нарушение ли-нейности характеристики.Для определения запасов устойчиво-сти двигателя к неоднородностям воз-душного потока на его входе проводятся специальные испытания по определению