Испытание корпуса авиационного двигателя гидростатическим давлением

В этом кейсе рассматривается испытание гидростатическим давлением, проведённое в октябре 2022 года для научно-исследовательского института. Испытание проводилось для проверки структурной целостности и несущей способности корпуса авиационного двигателя — критически важного компонента системы безопасности. Постепенное повышение внутреннего давления воды до 25 МПа с одновременным контролем на наличие утечек и измерением деформации и смещения позволило получить необходимые данные для подтверждения того, что корпус соответствует строгим проектным требованиям. Этот кейс демонстрирует применение надёжной и точной системы сбора данных для проверки компонентов при экстремальных статических нагрузках.

История создания и обзор проекта

• Цель:

Убедиться, что корпус может выдерживать экстремальное внутреннее давление газов, возникающее во время работы двигателя, без разрушения или чрезмерной деформации.

• Критичность с точки зрения безопасности:

В случае аварии корпус двигателя должен удерживать высокоэнергетические обломки, поэтому его структурная целостность является важнейшим требованием безопасности.

• Метод испытания:

Испытание гидростатическим давлением, корпус был заполнен водой, и давление поэтапно повышалось от 2 МПа до 25 МПа с помощью насоса. Испытание включало в себя как визуальный осмотр на предмет утечек, так и количественное измерение деформации конструкции.

Основное решение и технические особенности

Решение было направлено на точное измерение реакции корпуса на повышение внутреннего давления.

Измерение деформации по двум параметрам:

Тензодатчики

Измерение деформации (многоканальное): были установлены в критических точках корпуса. Эти датчики предоставляли высокоточные данные о локальных микродеформациях, что позволяло выявлять концентрации напряжений и проверять, остаются ли напряжения в материале в допустимых пределах на протяжении всего процесса повышения давления.  

Датчики перемещения

Измерение перемещения (10 каналов): использовались для измерения абсолютного отклонения или выпуклости конструкции корпуса под давлением. Эти данные о деформации на макроуровне крайне важны для проверки общей жесткости конструкции и геометрической стабильности.

Надежный и централизованный сбор данных:

• Конфигурация системы: в качестве центрального блока сбора данных использовалась одна система динамического тестирования и анализа сигналов DE-944. Она обеспечивала достаточное количество каналов для одновременной работы со всеми тензометрическими датчиками и датчиками перемещения.
• Синхронизированный сбор данных: система обеспечила идеальную синхронизацию всех измерений деформации и смещения с уровнями приложенного давления, что крайне важно для сопоставления реакции конструкции с нагрузкой.
• Единая программная платформа:
  Базовая программная платформа Dynatronic предоставляет единый интерфейс для мониторинга всех данных датчиков в режиме реального времени, настройки параметров сбора данных и безопасного хранения данных для последующего анализа.
  
  

Анализ ключевых факторов успеха

• Экспертиза испытаний под высоким давлением:

продукт успешно прошел квалификационные испытания при высоком давлении, подтвердив высокую точность данных и безупречную надежность системы.

• Всестороннее структурное исследование:

сочетание измерений локальной деформации и глобального смещения позволило получить полное представление о поведении конструкции корпуса, что дало возможность тщательно оценить как прочность, так и жёсткость.

• Доказанная надёжность системы:

использование системы DE-944 обеспечило сохранность данных на протяжении всего комплекса испытаний, имеющих критическое значение и потенциально деструктивный характер, вплоть до достижения максимального испытательного давления.

Значимость и ценность проекта

• Проверка конструкции:

подтверждено, что корпус может выдерживать требуемое испытательное давление без протечек или разрывов.

• Проверка проекта:

получены данные для проверки и, возможно, доработки моделей конечных элементов (МКЭ), используемых на этапе проектирования.

• Обеспечение безопасности:

Получены важные доказательства, подтверждающие лётную годность и сертификацию компонента.

Заключение и перспективы

Успешное гидростатическое испытание корпуса двигателя подчёркивает важность точного сбора данных для обеспечения безопасности и надёжности компонентов аэрокосмической отрасли. Это пример ключевой области применения, в которой надёжные данные напрямую способствуют снижению рисков.

Перспективные направления для испытаний:

энергетика (газовые турбины), автомобилестроение (топливные баки) и промышленное оборудование.