Способ определения содержания частиц в газовой струе

(511 С 01 й 27/6 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИЕ ИЗО ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСНОМ юл. М 19ий, В.Г.Трутненко(54)(57) СПОСОБЯИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСпутем измеренияных частиц в стрезультатам изм ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖА ИЦ В ГАЗОВОЙ СТРУЕ содержания загрязне уе и определения по рений содержания твердых частиц, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности способа при использованииего для изучения струи газотурбинного двигателя летательного аппаратаза счет обеспечения возможности определения интегральногопотока твердыхчастиц в струе, измерение содержаниязагрязненных частиц осуществляют путем нейтрализации заряда летательногоаппарата с помощью сброса с него избыточных зарядов, измерения токанейтрализации и расхода воздуха черездвигатель, а определение содержаниятвердых частиц в струе осуществляютпо градуировочным зависимостям полного потока твердых частиц в струе оттока нейтрализации и расхода воздухачерез двигатель,30 1 10193Изобретение относится к исследова.нию свойств вещества, а именно к уст.ройствам для определения содержаниятвердых частиц в газах, в частностив выхлопных газах газотурбинных дви 5гателей (ГТД) летательных аппаратов,и может быть использовано при разработке устройств для определения, уровня дымления двигателя летательногоаппарата на земле и в полете.Известно устройство для измерениясодержания твердых частиц в выхлопныхгазах ГТД Фотоэлектрическим методом.Фотоэлектрические устройства используют оптическую плотность выхлопныхгазов, которая пропорциональна концентрации дыма. Оптицеская плотностьопределяется при пропускании выхлопных газов через специальную магист"раль или непосредственно путем измерений на выходе двигателя 1.1 3 ,Недостатком Фотоэлектрических устройств является низкая тоцность, ихприменение связано с большими затратами и необходимостью решения сложных 25технических проблем, особенно для из.мерений в полете,Наиболее близким к предложенномуявляется способ определения содержания твердых частиц в газовой струепутем измерения содержания заряженных частиц и определения по результатам измерений содержания твердыхчастиц 1.21Однако этот способ обладает невысокой эФФективностью при использованииз 5его для изучения струй ГТД, так какдает лишь локальные значения регистрации заряженных частиц. Кроме того,его использование связано с необходимостью разработки специальных датчиков и достаточно сложной экспериментальной аппаратуры.Целью изобретения является повышение эФФективности способа определе 45ния содержания твердых частиц при использовании его для излучения струигазотурбинного двигателя летательногоаппарата за счет обеспецения возможности определения интегрального потока твердых частиц в струе,Эта цель достигается тем, что согласно способу определения содержаниятвердых частиц в газовой струе путемизмерения содержания заряженных частиц в струе и определения по результатам измерений содержания твердыхчастиц, измерение содержания заряженных частиц осуществляют путем 00 2нейтрализации заряда летательного аппарата с помощью сброса с него избы точных зарядов, измерения тока нейтрализации и расхода воздуха через двигатель, а определение содержания твердых частиц осуществляют по градуировочным зависимостям полного потока твердых частиц в струе от тока нейтрализации и расхода воздуха через двигатель,На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг.2 - зависимость числа дымности БК от средней плотности электрического заряда с в струе.Устройство для реализации способа содержит установленные снаружи корпуса 1 датчики 2 электрического заряда и коронирующие электроды 3, Внутри корпуса размещена измерительная схема 4, источник 5 напряжения, измеритель б тока электродов и датчик 7 расхода газа через сопло двигателя.Устройство работает следующим образом.Датчик 2 заряда Формирует управляю. щий сигнал источнику 5, который регулирует ток короны на электродах 3. Ток измеряется измерителем б тока. Датчиком 7 измеряется расход газа через сопло двигателя. Данные измери теля б и датчика 7 поступают в измерительную схему 4, которая выполнена 8 виде вычислителя. Принцип работы устройства основанна следующих положениях,Было обнаружено наличие электрических зарядов на вылетающих из газотурбинных двигателей частицах сажи,причем концентрация частиц в выхлоп-ной струе показалась связанной сосредней плотностью электрического заряда струиЯ на всех режимах полета.Средняя йлотность электрическогозаряда струи Я. , определена черезток выноса двигателя 1 и расход газачерез сопло двигателя Ог:.Р =Я/0,7726 мкк м ; мкА; кг м 3,(1)Ток 1 определяется выносимым иэдвигателя частицами сажи электрицеским зарядом ,1 за определенный промежуток времени. Заряд ц 1 обычно положителен. За тот же промежуток времени на корпусе накапливается зарядпротивоположной полярности (, измеряемый датчиком 2. При постоянном 3и отключенном источнике 5 напряжениярост зарядане пропорционален времени, так как при превышении заряк НИИПИ Заказ 3690/36 Тираж 87 Подписн филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 3 1019300 . 4 дом Ц некоторого порогового значения работанные для подключения иэмеритефя на величину ь 0начинается раз- ля 6, Полеты проводились в ясном небе, ряд с электродов. Ток с электродов 1, чтобы исключить внешнюю. электризацию, измеренный измерителем 6 тока, прибли- Расход газа через сопло двигателя 01 . 1 г женно равен -1 . В этом случае в из- определялся как сумма расхода возду 5мерение будет внесена систематичес- ха через двигатель и расхода топлива. кая ошибка, определенная зарядом мень- Расход воздуха через двигатель опрежим ф .делялся по снятой на стенде дроссель- ..Указанная. ошибка устраняется в ной характеристике и измеренному автивном режиме работы, когда вклю значению приведенных оборотов. Расход чен источник 5 напряжения. Заряд О топлива измерялся топливным расходочм2любои величины, измеренный датчиком мерам.2,. вызйвает изменение напряжения ис наземных условиях с применением точника 5 на такое, при котором ток фильтрационного устройства была пооэлектродов Тв точно равен току-,1 15 лучена универсальная градуировочная или ток 1 э полностью нейтрализует зависимость ЬМ=Г( ) где 5 й - ввеер ф ток 3 Р . Условием точного измерения денная по методике САО безразмернаятОтокаявляется поддержание нулево- величина, называемая "Числом дымносго заряда на корпусе ЛА. .ти" и нормированная для каждого типа.Измеренные с помощью измерителя 6 2 О ГТД.О.и датчика 7 величины 1 и О вводятся Как показали испытания, по сравв схему 1, осуществляющую операции нению с фотоэлектрическим и фильтра- по формуле (1) и интерпретацию зна- . ционным устройствами для измерения ченйй ор в искомые значения Зй по уровня дымности летательного аппарата графику (фиг.2). предлагаемое устройство позволяеТ соВ наземных условиях для упрощения кратить время измерения в 6-9 разоФ замера тока 3 электрод 3 заземляется. что приводит в свою очередь к экоПредложенный способ был опробован номии топлива.и ресурса двигателя, а в ходе летных и наземных. исследова- следовательно, и значительному уменьний. В качестве коронирующих элект- вению затрат на измерение. Таким об 30родов использовались штатные электро- разом, эффективность способа в целом статические разрядники самолета, до- существенно повывается.