发动机性能飞行试验
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航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一,由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科,一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件,其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻,而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求,因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。
在有良好技术储备的基础上,研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验,需要庞大而精密的试验设备。
试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一,试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据,也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。
因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。
从航空发动机各组成部分的试验来分类,可分为部件试验和全台发动机的整机试验,一般也将全台发动机的试验称为试车。
部件试验主要有:进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。
整机试验有:整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。
下面详细介绍几种试验。
1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验。
一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验,主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。
然后还需在较大的风洞上进行l/6或l/5的缩尺模型试验,以便验证进气道全部设计要求。
进气道与发动机是共同工作的,在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配,相容性要好。
实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验。
2,压气机试验对压气机性能进行的试验。
压气机性能试验主要是在不同的转速下,测取压气机特性参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等),以便验证设计、计算是否正确、合理,找出不足之处,便于修改、完善设计。
压气机试验可分为:(1)压气机模型试验:用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件,在压气机试验台上按任务要求进行的试验。
航空发动机性能测试与评估技术研究随着现代航空业的不断发展,航空发动机作为飞机的核心部件,其性能的稳定性和可靠性已成为保证航空飞行的关键之一。
因此,航空发动机性能测试与评估技术的研究也受到越来越多的关注。
本文将探讨航空发动机性能测试与评估技术的研究现状和未来发展趋势。
一、航空发动机性能测试的重要性航空发动机是整个飞机系统中最为重要的部件之一。
它是飞机的“心脏”,直接关系到飞机的安全性、经济效益和舒适性。
因此,对航空发动机的性能进行全面评估和测试,能够为飞机运行提供强有力的支持。
同时,航空发动机的性能测试也可以为研发更加高效、可靠的发动机提供有力的数据支持。
二、航空发动机性能测试的方法目前,航空发动机的性能测试方法主要包括以下几种:1.台架试验法:这种测试方法是将发动机装到地面试验架上,通过对其进行一系列的测试,来评估其性能。
这种测试方法比较直观、实用,被广泛应用于民用和军用发动机的测试。
2.飞行试验法:这种测试方法是将发动机装到实际的飞机上进行测试。
由于它能够直接模拟发动机在实际飞行中的工作状态,因此更加精确地评估发动机的性能。
但是由于飞行试验的条件比较苛刻,所以实施成本也比较高。
3.仿真试验法:这种测试方法是利用计算机模拟发动机在不同工作环境下的工作情况。
虽然它不能完全模拟出实际情况,但这种方法具有灵活性高、成本低的特点,被广泛应用于发动机的性能测试。
三、航空发动机性能评估的技术目前,航空发动机性能评估的技术主要包括以下几种:1.质量控制技术:它是航空发动机制造、组装质量控制的重要手段。
通过对发动机各部分的尺寸、重量、形状等参数进行精确测量和检测,来保证发动机的性能和质量。
2.故障分析技术:它是对发动机产生故障的原因进行分析的一种技术。
通过对发动机工作条件的监测和统计,可以快速、准确地确定故障产生的原因,采取科学有效的措施进行修复。
3.性能预测技术:它是通过对发动机进行各项实验和测试,得出其性能参数的变化趋势,进一步根据这些趋势进行预测和分析,从而提前实现对发动机性能的优化和改进。
飞行试验中的发动机叶尖间隙测量方法发动机叶尖间隙是指发动机旋转部件(如涡轮、风扇等)与固定部件(如机架、外壳等)之间的距离,该参数是飞行试验中非常重要的一个参数,它的大小直接关系到发动机的性能与寿命。
发动机叶尖间隙的测量方法是飞行试验中不可或缺的一项技术措施,下面将详细介绍该方法。
发动机叶尖间隙测量的原理是利用激光测距仪和相控阵雷达对发动机叶尖进行三维扫描,然后将扫描到的数据传输到计算机中,通过计算机对数据进行处理分析,最终得出发动机叶尖与固定部件的距离。
激光测距仪是发动机叶尖间隙测量的核心设备之一,它的作用是发射一束激光束,然后根据反射回来的光信号来计算叶尖与固定部件的距离。
相控阵雷达则是用来检测激光束的位置,这样就可以确保测量的精度和准确性。
发动机叶尖间隙测量中需要进行一系列的准备工作。
首先要准确的测定发动机叶尖的位置,尤其是在飞行状态下,叶尖随着飞机的加速和转弯而变化。
此外,在测量之前,还需要检查激光测距仪和相控阵雷达的适用性、精度及标定情况,并对测量站点进行维护和校准。
在发动机飞行前,需要安装测量设备并进行初步测试,确认设备的测量范围、精度等等。
在飞行中,发动机主轴转速与飞行速度的改变会导致叶片挠度的变化,因此,需要对测量数据进行实时校准,以确保测量数据的准确性和实时性。
在整个测量过程中,还需要对数据进行处理和分析,以确保测量结果的可靠性。
测量结果需要纳入飞机数据记录器中,通过对数据进行分析和比对,来跟踪并确定发动机维护和调整计划。
总之,发动机叶尖间隙测量方法是飞行试验中不可或缺的一项技术措施,它对于发动机性能的调整和维护起到了至关重要的作用。
通过该测量方法,可以在最大程度上保证发动机在飞行过程中的安全和稳定,提高飞行的安全性和效率。
为了更好地理解发动机叶尖间隙测量的重要性和实际应用,我们可以通过收集相关数据进行分析。
首先,我们可以收集不同飞机型号发动机的叶尖间隙标准要求。
以波音737 MAX为例,其飞行试验手册要求该型号的发动机叶尖间隙应该在0.5mm至1.5mm之间,而其它型号的飞机发动机,要求叶尖间隙的范围也不尽相同。
航空发动机试验测试技术Credit is the best character, there is no one, so people should look at their character first.航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一;由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科;一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件;其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻;而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求;因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程..在有良好技术储备的基础上;研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验;需要庞大而精密的试验设备..试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一;试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据;也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件..因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识..从航空发动机各组成部分的试验来分类;可分为部件试验和全台发动机的整机试验;一般也将全台发动机的试验称为试车..部件试验主要有:进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等..整机试验有:整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等..下面详细介绍几种试验..1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验..一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验;主要是验证和修改初步设计的进气道静特性..然后还需在较大的风洞上进行l/6或l/5的缩尺模型试验;以便验证进气道全部设计要求..进气道与发动机是共同工作的;在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配;相容性要好..实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验..2;压气机试验对压气机性能进行的试验..压气机性能试验主要是在不同的转速下;测取压气机特性参数空气流量、增压比、效率和喘振点等;以便验证设计、计算是否正确、合理;找出不足之处;便于修改、完善设计..压气机试验可分为:1压气机模型试验:用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件;在压气机试验台上按任务要求进行的试验..2全尺寸压气机试验:用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性;确定稳定工作边界;研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验..3在发动机上进行的全尺寸压气机试验:在发动机上试验压气机;主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验;如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等..3;燃烧室试验在专门的燃烧室试验设备上;模拟发动机燃烧室的进口气流条件压力、温度、流量所进行的各种试验..主要试验内容有:燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等..由于燃烧室中发生的物理化学过程十分复杂;目前还没有一套精确的设计计算方法..因此;燃烧室的研制和发展主要靠大量试验来完成..根据试验目的;在不同试验器上;采用不同的模拟准则;进行多次反复试验并进行修改调整;以满足设计要求;因此燃烧室试验对新机研制或改进改型是必不可少的关键性试验..按试验件形状可分为单管试验用于单管燃烧室、扇形试验用于联管燃烧室和环形燃烧室、环形试验用于环形燃烧室..另外;与燃烧室试验有关的试验还有:1冷吹风试验研究气流流经试验件时的气动特性和流动状态的试验..2水力模拟试验根据流体运动相似原理;以水流代替气流;研究试验件内部各种流动特性的试验..3燃油喷嘴试验这是鉴定喷嘴特性的试验..4燃气分析对燃烧室燃烧后的气体的化学成分进行定性、定量分析..5壁温试验模拟燃烧室的火焰筒壁面冷却结构;对不同试验状态下的壁面温度和换热情况进行测量和分析..6点火试验研究燃烧室点火和传焰性能的一种试验..4 涡轮试验几乎都采用全尺寸试验..涡轮试验一般不模拟涡轮进口压力、温度;试验时;涡轮进口的温度和压力较实际使用条件低的多..因而;通常都只能进行气动模拟试验;及进行涡轮气动性能的验证和试验研究..与涡轮试验有关的试验还有:高温涡轮试验、涡轮冷却效果试验..5 加力燃烧室试验研究加力燃烧室燃烧效率、流体损失、点火、稳定燃烧范围是否满足设计要求以及结构强度、操纵系统与调解器联合工作等性能的试验..按设备条件可分为全尺寸加力燃烧室地面试验;模拟高空试验台和飞行台的加力试验..全尺寸加力燃烧室地面试验一般选用成熟合适的发动机做主机;以改型或新设计的全尺寸的加力燃烧室做试验件;进行地面台架或模拟状态试验..目的是确定加力燃烧室的性能及结构强度;为整机试验创造条件;缩短整机研制周期;在性能调整试验基本合格后在与原型机联试..加力燃烧室高空性能如高空推力、耗油率、飞行包线内点火和稳定燃烧室的试验;应在高空模拟试车台和飞行台上进行..6 尾喷管的试验用全尺寸或缩尺模型尾喷管在试验设备上模拟各种工作状态;测取性能数据;考核是否达到设计要求的试验..按试验内容分为:1结构试验:主要考验机械构件、调节元件、操纵机构的工作可行性..除用部件模拟试验外;主要是在整机上对全尺寸尾喷管做地面、模拟高空试验及飞行试验..2性能试验:分内流试验和外流干扰试验..该实验可做缩尺模型和全尺寸部件模拟试验或整机试验..缩尺模型试验不能完全模拟真实流动和几何形状;只适于做方案对比和机理探讨..7 整机试验整机地面试验一般在专用的发动机地面试车台上进行;包括露天试车台和室内试车台两类..其中露天试车台又包括高架试车台和平面试车台..发动机地面室内试车台由试车间、操纵间、测力台架和试车台系统等组成..试车间包括进气系统、排气系统和固定发动机的台架..对于喷气发动机、涡轮风扇发动机;台架应包括测力系统;对于涡轮轴和涡轮螺旋桨发动机则应包括测扭测功系统..试车间内要求气流速度不大于10米/秒;以免影响推力的测量精度;进排气部分力求做到表面光滑;气流流过时流动损失尽量少..8 高空模拟试验高空模拟试验是指在地面试验设备上;模拟飞行状态飞行高度、飞行马赫数和飞行姿态攻角、侧滑角以及环境条件对航空发动机进行稳态和瞬态的性能试验..简而言之;就是在地面人工“制造”高空飞行条件;使安装在地面上的发动机如同工作在高空一样;从而验证和考核发动机的高空飞行特性..随着飞机飞行高度、速度的不断提高;发动机在整个飞行包线发动机正常工作的速度和高度界限范围内的进气温度、压力和空气流量等参数有很大变化..这些变化对发动机内部各部件的特性及其工作稳定性;对低温低压下的点火及燃烧;对发动机的推力、耗油率和自动调节均有重大影响..发动机在高空的性能与地面性能大不相同..影响发动机结构强度的最恶劣的气动、热力负荷点已不在地面静止状态条件下而是在中、低空告诉条件下;如中空的马赫数为1.2-1.5.在这种情况下;发展一台新的现代高性能航空发动机;除了要进行大量的零部件试验和地面台试验之外;还必须利用高空台进行整个飞行包线范围内各种模拟飞行状态下的部件和全台发动机试验..高空模拟试验台;就是地面上能够模拟发动机于空中飞行时的高度、速度条件的试车台;它是研制先进航空发动机必不可少的最有效的试验手段之一..高空模拟试验的优越性有:1可以模拟发动的全部飞行范围2可以模拟恶劣的环境条件3可以使发动机试验在更加安全的条件下进行:不用飞行员冒险试机;可以防止机毁人亡的悲剧..4可以提高试验水平:测量参数可以更好的控制5缩短发动机研制周期:两周的高空模拟试验相当于300次飞行试验;而高空模拟实验仅为飞行试验的1/30~1/69 环境试验环境试验的实质是指发动机适应各种自然环境能力的考核;按通用规范;环境试验所包含的项目可以分为三类:1考验外界环境对发动机工作可靠性的影响;包括:高低温起动与加速试验、环境结冰试验;腐蚀敏感性试验;吞鸟试验;外物损伤试验;吞冰试验;吾砂试验;吞大气中液态水试验等八项试验..2检查发动机对环境的污染是否超过允许值;包括噪声测量和排气污染..3是考核实战条件下的工作能力;包括吞如武器排烟和防核能力..在制订环境试验条件时要依据对自然环境的普查、事故累计分析、实战环境记载以及环境保护要求..未来发动机技术的发展要求发动机具有更高的涡轮进口温度、效率和可靠性;以及更低的排放和噪声;这些都对发动机试验测试技术提出了新的挑战..随着航空发动机研制水平的深入;需要开展的试验种类和数量越来越多;需要测量的参数类型越来越多;测量范围越来越宽;测量准确度要求越来越高..现有试验测试仪器的能力与不断增长的航空发动机试验测试需求之间的矛盾日益明显;国家应有计划地开展航空发动机研制部件和整机试验所需的测试仪器的研究与开发工作;包括特种测量仪器、传感器、测试系统等;以便及时满足航空发动机研制需要..另外;研究新的试验测试方法;提升试验测试技术同样重要..。
涡喷涡扇发动机飞行试验台试验要求涡喷涡扇发动机是现代民航飞机上广泛应用的一种动力装置,其特点是高推力、高燃效。
为确保发动机的安全与可靠性,需要在发动机飞行试验台上进行全面的试验。
本文将介绍涡喷涡扇发动机飞行试验台试验的主要内容和要求。
一、试验对象涡喷涡扇发动机飞行试验台是一种实验平台,用于验证发动机在实际飞行场景中的性能和稳定性。
试验对象为涡喷涡扇发动机,具体型号由试验需求确定。
二、试验环境试验环境要满足航空环境模拟的要求,包括海拔高度、大气温度、气压等因素。
同时,还需要考虑飞机机身在实际飞行时所承受的各种载荷、振动和温度等因素,以确保试验数据的真实性和可靠性。
三、试验内容1. 静态试验静态试验是指在不进行发动机加速和停车的情况下,对发动机的各个系统和部件进行检测、测量和校准。
具体试验内容为:(1)导通试验对发动机的电气系统进行检测,验证各个部件的连接是否正确,安全可靠。
(2)燃油试验在加注燃油的情况下对发动机进行试验,以检测燃油传递系统的工作情况是否正常。
(3)液压试验液压试验是验证液压系统的正常工作是否正常并检测各个系统的压力、流量等参数。
(4)机械试验包括齿轮箱、推力偏转扭矩反馈系统、变速器和传动轴等部件的试验。
动态试验是指在发动机运行时,对发动机的推力、燃油消耗、振动、噪音等性能进行测量和评估。
具体试验内容为:对发动机的加速过程进行试验,以验证发动机的加速性能是否符合规定要求。
对发动机在恒定功率下的工作情况进行试验,以检测燃油消耗、推力、温度等参数。
在发动机负载变化的情况下,对发动机的工作情况进行试验,以验证发动机在负载变化时的性能和稳定性。
(4)振动和噪音试验对发动机振动和噪音水平进行测量和评价,以确定发动机是否符合国际标准和运行要求。
四、试验要求1. 合理安排试验时间,确保试验持续时间充足。
2. 严格按照试验方案进行试验,实验室成员应遵守对应的试验程序。
3. 试验前对试验数据、试验设备和试验环境进行充分评估,评估后确认后再进行试验。
航空发动机试验过程详解静态试验是航空发动机试验的第一步。
在静态试验中,航空发动机会被安装在静力架上进行测试。
静力架是专门设计用来支撑航空发动机并模拟发动机在飞行中所受到的各种力和载荷的设备。
在静态试验中,可以对发动机的耐久性、结构强度、振动特性以及冷却系统进行综合测试。
这些测试能够验证发动机在飞行过程中的可靠性和安全性。
动态试验是航空发动机试验的第二步,也是较为重要的一步。
动态试验主要包括转速试验和负荷试验。
转速试验是对发动机旋转部件(如涡轮、风扇等)进行测试的过程,目的是验证发动机的转速范围、转速响应以及工作稳定性。
负荷试验是对发动机负荷性能进行测试的过程,包括测试发动机的推力、燃油消耗量、温度和压力变化等。
通过动态试验,可以验证发动机在各种转速和负荷下的性能表现,以及测试其稳定性和可调度性。
飞行试验是航空发动机试验的最后一步,也是最为关键的一步。
飞行试验通常在飞行测试架上进行,测试架是一种特殊的飞机,在其机身后部安装有发动机供测试使用。
飞行试验主要目的是验证发动机在实际飞行条件下的性能、可靠性和适航性。
在飞行试验中,测试架会模拟各种飞行状态和飞行环境,包括低空、高空、高速、低速、爬升和下滑等。
通过飞行试验,可以验证发动机在各种飞行条件下的性能表现,以及测试其在不同高度、温度和湿度下是否适应飞行任务的要求。
除了以上三个主要的试验步骤外,航空发动机试验还包括其他辅助试验,如燃油试验、启动试验和排放试验等。
燃油试验是对发动机燃油系统进行测试的过程,目的是验证燃油供给的稳定性和可靠性。
启动试验是对发动机启动系统进行测试的过程,目的是验证发动机的启动速度和可靠性。
排放试验是对发动机排放性能进行测试的过程,目的是验证发动机的排放标准是否符合航空环保要求。
在整个试验过程中,航空发动机试验工程师会全程监控和记录各种试验数据,如转速、温度、压力、燃油消耗量等。
试验数据的分析和比对是试验的重要环节,通过对试验数据的分析和比对,可以评估发动机的性能和可靠性,并为改进和优化发动机提供有价值的参考。
航空发动机性能分析与评估研究航空发动机是航空器的核心部件,其性能的优劣直接影响着航空器的飞行效能、燃油消耗和环境排放等方面。
因此,航空发动机性能的分析与评估对于航空工程的设计、改进和优化具有重要的意义。
本文将聚焦于航空发动机性能分析与评估的研究内容,包括性能参数、性能测试方法和评估指标等方面的内容。
航空发动机的性能参数主要包括燃油消耗率、推力、燃烧效率、工作温度等。
燃油消耗率是衡量发动机经济性能的重要指标,通常以每单位时间燃烧的燃油质量来表示。
推力是发动机为航空器提供的推力大小,是衡量其功率和推进能力的重要指标。
燃烧效率是指发动机使用燃料在燃烧室中所释放的热能与输入燃料热能之比,是衡量发动机能源利用效率的重要指标。
工作温度是指发动机各部件在运行过程中的温度,其稳定性和合理范围对发动机的寿命和可靠性具有重要影响。
航空发动机的性能测试方法主要包括台架试验和飞行试验两种。
台架试验是指将航空发动机装置在专门的试验台架上,通过人工或自动控制对其进行各种工况下的性能测试。
台架试验能够提供精确的测试数据,但其测试环境与实际环境存在差异,因此需要进行修正和校准。
飞行试验是指将发动机安装在飞行器上,通过实际飞行的方式对其进行性能测试。
飞行试验能够提供真实的测试环境,但其测试数据受到飞行器本身和外界环境的影响较大,因此需要进行数据分析和处理。
航空发动机性能的评估主要包括综合评估和效率评估两个层面。
综合评估是指对发动机在各种工况下的性能进行综合评价,包括燃油消耗、推力、燃烧效率等指标的综合考量。
综合评估能够全面了解发动机的性能优劣,为设计和改进提供指导。
效率评估是指对发动机的能源利用效率进行评价,一般以燃烧效率和传动效率为主要评估指标。
效率评估能够分析发动机的能源转化过程,为提高发动机效率和减少能源消耗提供指导。
综上所述,航空发动机性能分析与评估研究内容涉及到性能参数、性能测试方法和评估指标等方面的内容。
通过对航空发动机性能的分析和评估,可以为航空工程的设计、改进和优化提供科学依据,提高航空器的性能和经济性。
航空航天工程师的火箭发动机测试火箭发动机是航空航天领域中最核心的组件之一,它关乎着飞行器的性能、可靠性和安全性。
为确保火箭在实际使用中能够正常运行,航空航天工程师需要进行火箭发动机的全面测试。
本文将对火箭发动机测试的过程、方法和重要性进行探究,并介绍一些常用的测试技术。
一、火箭发动机测试的背景和目的火箭发动机测试是航空航天工程师在研发阶段进行的必要步骤。
其目的是评估发动机的性能、验证设计的正确性、识别潜在问题,并找到改进和优化的方案。
测试还用于验证发动机的可靠性和安全性,以确保其在实际使用中能够高效运行,并保证飞行器及其载荷的安全。
二、火箭发动机测试的流程1. 准备阶段:在测试之前,航空航天工程师需要准备好测试前的所有工作。
这包括确定测试目标、收集相关数据和文档、制定测试计划、安全评估等等。
2. 静态测试:静态测试是对火箭发动机进行非运行状态下的测试。
它通过将发动机放置在测试台架上,并用试验架来模拟飞行条件,以评估发动机的结构强度、燃烧特性、冷却系统等。
3. 动态测试:动态测试是对火箭发动机进行实际运行状态下的测试。
这包括地面点火测试和飞行试验。
地面点火测试可以模拟发射场景,验证发动机在点火、运行和熄火过程中的性能和可靠性。
飞行试验是将装载了测试发动机的火箭发射到大气层外,通过测量和记录各种参数来评估发动机在真实环境下的性能。
4. 数据分析和报告:完成测试后,航空航天工程师将对测试期间收集到的数据进行详细分析,并撰写测试报告。
报告包括测试过程、测试结果、发现的问题和建议的改进措施等。
三、常用的火箭发动机测试技术1. 流场测试技术:流场测试用于测量和分析火箭发动机喷口周围的流场,以了解喷口的气流特性和推力分布。
这包括静态压力测试、热像仪和高速摄像技术等。
2. 燃烧特性测试技术:燃烧特性测试用于评估火箭发动机燃烧室和喷嘴的燃烧过程。
常见的测试方法包括高速摄像、光谱分析、燃烧效率测试和温度测量等。
3. 结构强度测试技术:结构强度测试用于评估火箭发动机各个组件的强度和耐久性。
六问.发动机性能试飞
发动机既然已经取得了33部TC证,为何装上飞机之后,还需要开展一系列的飞行试验呢?
按照21部的要求,申请航空发动机型号合格证的法人必须表明符合33部中适用的条款。
为此,发动机制造商需要完成一系列地面试验和飞行试验,可分为性能试验、适用性试验、耐久性试验、环境试验和飞行试验。
发动机作为飞机的“心脏”,在为飞机提供正反推力的同时,也与飞机其他各系统存在广泛的交联。
从系统科学的角度来看,发动机作为飞机上最关键的系统之一,通过机械、电气、功能接口与燃油系统、环控系统、液压系统、飞控系统、航电系统等组成了具有一定结构和功能的有机整体,因此在满足33部要求的基础上,还需要表明符合25部中适用的要求。
CCAR33部要求做哪些发动机飞行试验呢?
发动机飞行试验可以分为4类,分别是性能试验(Performance)、适用性试验(Operability)、发动机控制试验(Controls)以及短舱完整性试验(Nacelle Integration)。
性能试验的目的是采集发动机性能数据,用于校准发动机性能模型,调整发动机推力管理表,典型试飞科目是飞行中推力确定,也就是IFTD试验。
适用性试验的目的是测定发动机对油门杆和进气流场变化时的响应,验证在正常和应急使用期间不会出现不利工作特性,典型试飞科目有进气兼容性试验和发动机工作特性试验等。
发动机控制试验的目的是验证发动机控制装置设计合理,在正常和应急使用期间不出现危险的故障,典型试飞科目有发动机空中起动试验和发动机控制与操纵等。
短舱完整性试验的目的是验证发动机有足够的通风、除冰能力,在各种可预期的临界条件下完成预定功能,典型试飞科目有短舱通风、短舱冷却等试验。
发动机性能有什么样的特性,对飞机性能有什么影响?
发动机推力的温度、高度特性曲线,随着环境温度升高,为了保持飞机性能,发动机设计了推力平直段,在拐点温度前,通过增加供油量,提高发动机转速以维持推力不变,在环境温度超过拐点温度之后,发动机排气温度(EGT)达到限制值,发动机推力下降。
在不同的高度,发动机拐点温度也不相同。
随着飞行高度的增加,发动机推力降低;随着飞行速度增加,发动机推力也降低。
发动机性能指的就是发动机推力和油耗。
发动机推力决定了飞机最大飞行速度,剩余推力决定了飞机的爬升和加速性能,同时,发动
机的油耗也对飞机的续航性能有重大的影响。
因此,分析飞机性能就需要发动机性能数据。
通过发动机性能试飞数据所建立起来的发动机性能模型,可以为飞机性能计算提供数据,为发动机推力管理提供依据,并能给出发动机平均推力和最小推力,建立发动机验收标准。
而这一切的基础,就是要通过IFTD试飞,最终得到AFTM模型,也就是平均飞行试验模型。
IFTD试飞如何进行呢?
IFTD试飞方法并不复杂,主要是在不同的试验点和相应引气构型下,保持被试发动机在不同换算转速下稳定,并通过调整非试验发动机推力保证飞机稳定平飞,然后采集被试发动机的稳态性能数据。
下图给出了在飞机包线内选择的试验点。
这里给出了单个转速试验点的执行流程。
试验点执行流程
首先,在试验点要求的高度、速度、引气构型下保持稳定飞行3~5分钟,在此过程中监控ACC(涡轮主动间隙控制阀)、TBV(瞬态放气阀)、VBV(可变放气阀)位置,被试发动机状态稳定后,开始记录数据20秒,监控飞机高度、速度等在要求的允差范围之内。
最后再检查传感器状态,判断数据有效性,然后进入下一个试验点。
IFTD试飞方法较为简单,但试验过程中对速度、高度等的允差要求非常严格。
IFTD试飞改装如何进行呢?
IFTD测试改装主要有以下几部分,发动机各截面总压、拖锥静压、大气总温、燃油流量、引气流量、VFG提取功率等。
以CFM56发动机示意图为例介绍发动机内改装。
在外涵喷管进口截面、内涵喷管进口截面安装米字型测压耙,然后利用发动机推力计算公式,计算得到发动机推力值。
测压耙结构看起来像“米”字,因此又叫米字耙,每一支耙上分布有若干压力测点。
将米字耙上的气压接入扫描阀,同时将托锥压力接入扫描阀作为参考压力,扫描阀将此压力差转化成电信号输出到数据采集系统。
在飞行试验中可以使用高精度的双转子燃油流量计,相比单转子燃油流量计,精度更高。
发动机测试改装
IFTD试飞的注意事项有哪些?
IFTD试飞有几个注意事项,首先就是IFTD必须使用新发,并且要求在N1转速大于50%的前50个小时内完成。
随着发动机工作时间增加,将出现性能衰退的现象,主要表现为发动机油耗上升,EGT 增大。
下图表示随着使用时间增加,EGT裕度越来越小,即EGT线不断向上移动、越来越接近红线。
对于飞行试验用发动机,由于需要在最大功率和慢车之间频繁调节发动机推力,因此性能衰退相对于航线使用更加显著。
在IFTD试飞期间,每隔10个小时安排一次健康检查试飞,用于监控发动机健康状况。
EGT裕度逐渐减小
其次,试飞前需要清洁发动机。
分析表明,若进气道总压恢复系数降低1%,发动机推力损失一般在 1.5%~2%之间、耗油率上升0.3%~0.5%。
因此,在IFTD试飞前,需要擦洗发动机进气道、整流锥、风扇叶片、外涵道等部位。
再次,短舱泄漏使发动机推力下降、油耗上升,因此飞行试验前,需要进行短舱泄漏测量。
还需要检查飞机引气管路,确保引气管路无
泄漏。
最后,有些试验点受飞机性能的约束而无法保持稳定飞行状态,对于高空高速试验点只能是放弃,而对于低空低速试验点则可以使用起落架、襟缝翼、扰流板等使飞机阻力增加,从而保持试飞要求的马赫数。