$ 2. Стендовые испытания ЖРД |
647 |
Наиболее часто используется угольный датчик, |
чувствительным |
элементом которого являются специальные угольные диски, меняю щие свою электропроводность в зависимости от нагрузки, создава емой мембраной.
Компенсирующая
Выводной |
|
индуктивность |
|
/контакт |
Выводной |
||
|
|||
|
контакт ■ |
|
|
|
Рабочая------ |
|
|
|
.индуктивность |
|
|
|
Тензсэлемент |
|
|
|
Асбестовая |
|
|
|
прокладка |
|
|
Рабочий |
Мембрана |
Подвижной |
|
цилиндр |
|
якорь |
|
3) |
|
||
|
|
Фиг. 13.6. Схематический разрез датчиков давления.
/—емкостный датчик. 2—потенциометрический датчик, 3—тензодатчик. 4—индуктив- ный датчик.
Применяются также датчики, работающие на принципе измене ния емкости. В них давление, воздействуя на диафрагму, изменяет
объем между ней и неподвижно закрепленной пластинкой. Это изменение объема влияет на величину сигнала, который передается на прибор с определенной частотной модуляцией. Если датчик дол жен работать с газами высокой температуры, то он охлаждается водой. Датчик должен быть прочным, способным выдержать высо
кие ударные нагрузки, которые получаются во время запуска двига теля, работать надежно, без погрешностей, быть нечувствительным
648 Гл. 13. Этапы проектирования и доводочных испытаний ЖРД
к температурным отклонениям и обеспечивать линейную зависи
мость между давлением и тягой двигателя.
Так как двигатель обычно проектируется и строится для работы
с минимальным запасом прочности его отдельных элементов, тем пературы рабочих тел для него имеют весьма большое значение.
Температуру компонентов топлива и стенок внутренней оболоч
ки камеры по ее длине можно замерять при помощи термопар. Для замера температуры внутренней оболочки камеры термопары пред варительно заделывают в оболочку. Однако точность этих измере ний невелика, поскольку в оболочке имеет место значительный тем пературный перепад, а термопара имеет размеры, соизмеримые с толщиной оболочки.
Температуру компонентов топлива перед двигателем часто при нимают равной температуре жидкости в баке, так как температура трубопроводов перед запуском двигателя весьма незначительно отличается от температуры помещений, в которых находились баки. Температуру компонента на выходе из охлаждающей рубашки ка меры измеряют термопарами.
Сложную проблему представляет измерение температуры газа
на выходе из сопла камеры двигателя. Высокая температура и боль шая скорость газа в этом сечении сопла делают эти измерения трудно выполнимыми и неточными. Для этой цели применяют опти ческие пирометры. Для определения температуры газов и скорости их истечения можно использовать спектроскопический метод, осно ванный на принципе Допплера.
Скорость газового потока в выходном сечении сопла камеры дви гателя является переменной величиной по поперечному сечению соп ла. Поэтому значение средней эффективной скорости истечения газов из сопла данного ЖРД легко определить по замеренной тяге и секундному расходу топлива в камеру сгорания.
Все измерительные приборы тарируют обычно непосредственно перед запуском двигателя и сразу же после него, чтобы устранить всякие отклонения от показаний контрольного прибора.
Для изучения характера быстро протекающих процессов в дви
гателе во время запуска, его работы и остановки на станции обыч но применяют высокочувствительную электронную аппаратуру с автоматической регистрацией показаний приборов (фотографиро вание, запись и т. д.) с одновременной отметкой времени.
Приборы обычно группируют на одной панели и показания фо тографируют через определенные промежутки времени. При таком методе регистрации показаний можно использовать приборы обыч ного типа и читать показания прямо с фотопленки без расшифров ки. На проявление фотопленки и для последующего нанесения ре зультатов на диаграмму и их анализа требуется некоторое время,
что является существенным недостатком, когда результаты анализа
срочно необходимы для корректирования условий следующего испытания.
§ 3. Обработка данных стендовых испытаний двигателя |
64» |
Для наиболее важных замеров часто используют параллельно действующие устройства с прямой записью показаний, которые мо гут быть обработаны и изучены после испытания двигателя. В на стоящее время промышленность выпускает электронные самопишу щие устройства, позволяющие вести запись показаний одновременно даже по 50 каналам информации.
В последнее время ведутся работы по внедрению в систему стен довых измерений счетных машин, позволяющих получать обрабо
танные данные непосредственно в ходе испытаний двигателя.
Наконец, следует отметить, что по характеру пламени и шума-
работающего двигателя опытный инженер-испытатель может судить о работе двигателя, соотношении компонентов топлива, расходе топлива, работе форсунок головки, об устойчивой или неустойчивой работе двигателя на том или ином режиме и т. д.
При хорошей работе головки и соответствующем объеме камеры горение топлива почти полностью заканчивается в камере, и пламя на выходе из сопла становится коротким. В противном случае горе ние топлива может продолжаться и за соплом камеры. Различные неполадки в работе головки можно обнаружить по характеру пла мени за соплом. Так, при частичной закупорке форсунок головки камеры в зависимости от режима и условий работы двигателя будут
появляться в пламени светлые или темные полосы.
Фотоснимок пламени за соплом камеры двигателя позволяет контролировать показания приборов во время испытания двигателя. Поатому обычно во время испытания пламя за соплом камеры фо тографируют и в дальнейшем эти снимки используют в качестве вспомогательного материала для оценки качества работы двига теля.
Для детального изучения рабочих характеристик головки каме
ры двигателя иногда производят анализ газов, взятых за соплом камеры. Однако из-за высоких температур и скоростей газов брать их пробы очень трудно. Чтобы получить полную картину состава продуктов сгорания топлива в сопле камеры двигателя, нужно брать ряд проб в различных местах по сечению и длине сопла. Для взятия, проб могут быть использованы зонды, охлаждаемые водой.
§ 3. Обработка данных стендовых огневых испытаний двигателя
Данные стендовых огневых испытаний ЖРД и обмера основных
размеров камеры после испытания соответствующим образом обра
батывают и анализируют.
По замеренным при эксперименте значениям тяги Р, расхода
топлива в камеру сгорания Gs и давления в ней рк строят дроссель
ные характеристики двигателя. Наиболее часто строят графики за висимости Р, G# и Руд от рк; основным параметром, характеризую щим режим работы двигателя, является давление газов в камере