航空发动机试验测试技术
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航空发动机试验测试及数据管理技术【摘要】航空发动机测试技术和数据管理对航空发动机的可靠性和耐久性至关重要。
为了不断提高航空发动机的生产效率,需要了解影响发动机的因素,通过连续的实验和数据分析,可以在工作期间对发动机进行测试,从而对发动机的性能进行改进。
本文介绍了国内发动机试验测试技术的发展,测试操作和测试数据。
目的是通过航空发动机试验的数据来提供一些思路。
【关键词】航空发动机实验;数据管理;测试随着我国航空技术的不断发展,我国的航空事业不断发展生产技术也得到了显著改进。
不仅是安全性和可访问性得到了保证,效率、经济、环保性也得到了不断提高。
为了充分将信息技术管理信息流充分应用于航空发动机实验测试数据管理技术中,创建测试引擎和测试管理系统对整个航空发动机的生命周期内的数据进行分析,确保有效控制测试数据的分析是准确和全面性的【1】。
进一步研究航空发动机试验测试和数据管理技术,这对提高数据管理的效率和航空发动机实验的安全可靠性有着重要的意义。
1国内航空发动机试验测试技术发展现状大多数光航空发动机试验测试技术用于数字模拟技术和实验仿真技术。
近些年,自动化和智能技术得到了飞速的发展。
智能检测技术,电磁感应技术和光电检测技术也逐渐引入航空发动机的试验测试中,这不仅仅能丰富其测试的方法,还能够减少航空发动机的测试次数,并有效提高测试的准确性。
现如今,基本上有三种适合航空发动机试验的设备,主要有飞行试验设备,高空试验设备,地面试验设备。
能够满足不同情况下对航空发动机的性能测试。
从建立和测试航空发动机的角度来看,我国处理航空发动机的工具和方法相对普遍,这满足对测试航空发动机的基本要求【2】。
此外,飞行试验技术也在不断发展和改进,一些系统使用红外和激光技术以及远程网络管理技术,这不仅有利于对航空发动机的测试操作,也能够进一步保证对航空发动机性能和精度的准确测量。
2航空发动机实验设备、系统及测试特点2.1航空发动机实验设备1)飞行试验设备。
航空发动机试验与测试技术发展分析摘要:随着航空事业的快速发展,对航空发动机试验与测试技术的要求也在提高。
航空发动机试验测试技术是集流体力学、热力学、计算机、电子学、控制学、材料学、结构力学等为一体的综合性学科。
无论在研制过程中,还是在批产、使用过程中,发动机试验都是一个至关重要的环节,大多数的技术质量问题可以在这个环节暴露。
关键词:航空发动机;测试技术;发展1航空发动机试验特点航空发动机试验种类很多,试验设备、试验条件和试验环境等也是千差万别。
按试验对象,可分为零部件试验、系统试验、核心机试验、整机试验。
按学科专业,可分为气动、燃烧、换热、控制、机械传动、结构强度、材料、工艺等各类试验。
按最终目的,可分为科学研究试验、型号研制考核试验和批生产发动机试验。
按试验项目,可分为基本性能试验、基本功能试验、可靠性试验、环境试验、生存能力试验。
由于试验种类多、试验项目多,所以航空发动机试车台也迥然不同,整机试车台主要有性能试车台、起动规律试车台、姿态试车台、高空模拟试车台、电磁兼容试车台、轴功率试车台、螺旋桨试车台等。
由于试车台的功能不同,所包含的系统也千差万别,如台架系统、进气和排气系统、液压加载系统、燃油系统、滑油系统、电气系统、测试系统等不尽相同。
2航空发动机试验测试技术发展现状历经多年的发展,我国航天发动机在试验测试技术等方面所取得的成就是显而易见的,作为航空发动机的重要组成部分,测试技术的发展将对其整个航空事业的发展有着极其重要的作用。
尤其是近年来数字模拟技术和仿真技术更是加速了试验测试技术的发展,一定程度上不仅仅减少了试验的次数,更是提高了测试的准确度和精准度。
试验测试技术也已由传统的试验更显迭代得到了较大的进步,这也将是未来航空发动机发展的重要方向。
与此同时测试技术的发展进步离不开相关技术的迅猛发展。
如计算机技术、光电技术、电磁感应技术等,都对其测试技术的发展起到了重要作用。
在以往测试技术的运行过程中主要是依据传统的测试方式进行试验或是数据搜集,大大降低了其数据的准确性,然而利用激光、红外线等技术将原有的信息数据进行实时数据监控,这就大大增强了系统对数据的全面分析,并利用计算机技术形成体系化的网络管理模式,能够在第一时间检测出航空发动机的性能及直观的进行数据分析。
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。
航空发动机故障诊断方法及测试摘要:航空发动机与一般发动机相比较而言,具有结构复杂、零部件多等特点,在实际的运行中还要求耐高温、高压、高负荷以及高转速,因此,在长时间的反复运行中系统部件的损耗不可避免。
由于系统部件的损耗,航空发动机故障就会随即产生,并直接影响了航空器的正常运行,严重威胁飞行安全。
对航空发动机故障进行排除和测试能有效避免器路部件故障等导致的飞行安全隐患,提高发动机的稳定性和安全性。
本文将就几种典型的航空发动机故障诊断技术进行分析和探讨,并浅议航空器发动机故障测试平台,对其功能参数进行监控和测试,从而使发动机的性能得以提高并更具可靠性。
关键词:航空;发动机;故障1航空发动机故障诊断技术1.1 信号处理技术航空发动机的I/O信号模型可以通过与幅值以及频率与故障部位的相关性来检测发动机故障发生源,这是利用信号技术来检测故障的一种基本方式。
具体来说,此种分析技术包含四种分析方法。
第一,PCA分析法。
这种分析方法主要通过参照历史数据的彼岸花来进行。
建立一个在正常情况下的PCA数据模型,当实际测试的信号与此模型数据发生冲突时,即可判断发生了故障,再通过数据分离出故障。
第二,小波变换诊断法。
这种方法主要针对非平稳信号中的故障排除,小波变换信号,然后出去输入变化导致的奇异点后,剩下的奇异点即为故障点,这种分析方法克服了细节性的缺点,能够从局部信号获得特征信息。
其原理表现为,设ψ∈L2 (R)(平方可积实数空间),其傅立叶变换为ψ(ω)。
当ψ(ω)满足条件:Cψ=d<∞,则称ψ(t)为一个基本小波或者母小波。
将这个母函数伸缩平移之后可以得到一个小波序列,可以通过小波序列对信号进行分解,从而通过每一层级小波系数的重构对信号进行频谱分析,进而得出结论。
第三,利用δ算子分析方法。
利用δ算子在Hilbert空间中所构造的最小M乘正交投影向量集,能够将完整的格形滤波器推导出来,进而将其作为故障检测方式中的滤波器,再利用δ算子的后向预测,将误差向量的首位元素作为残差,配合以自适应噪声抵消技术来使得残差只对故障噪音敏感,从而判断故障发生部位。
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..。
航空发动机高温测试方法探析发表时间:2019-09-01T18:45:14.073Z 来源:《防护工程》2019年12期作者:童剑黄梦薇[导读] 航空发动机的热端部件的高温测试技术一直是发动机测试技术的重点和难点。
中国航发湖南动力机械研究所中国株洲 412002摘要:航空发动机的温度测试技术研发与应用对我国航空领域具有极其关键的影响意义,为适应航空发动机技术的发展,必须跟进、了解并掌握当前先进的高温测试技术,并逐步应用到发动机试验测试工程实践中。
关键词:高温测试方法;航空发动机;航空发动机的热端部件的高温测试技术一直是发动机测试技术的重点和难点,随着航空发动机向高涵道比、高推(功)重比、高涡轮进口温度方向发展,对于工作温度越来越高发动机热端旋转部件,如何准确测量其表面温度,正确评价涡轮叶片的冷却效果和工作状态;如何保证发动机工作在最佳的温度范围,确保发动机的安全等等,这些都对于发动机试验的高温测试技术提出了更新、更高的要求和挑战。
随着现代科学技术的进步,尤其是光电器件及信号处理技术的迅猛发展,新型高温测试技术不断出现、发展和成熟,由于辐射测温、光学测温等非接触测温法具有不干扰流场、响应速度快等特点,将成为常规测试的有力补充,为航空发动机的高温测试提供有力的支持。
一、高温测试技术现状(一)国外高温测试技术现状由于航空发动机的特殊性质:高温、高压、高转速和高负荷,常规测试方法遇到了许多新问题,因此美、法、德等航空强国的航空发动机研究机构对于辐射测温、激光及光谱探测技术等新型非接触式测量技术方面的应用越来越重视,应该说无论是在测量量程范围、精细化程度还是在测试手段的多样性等方面都要领先于我国。
为了适应航空发动机发展的需要,美国NASA以及其国内各主机厂所及各高校、科研院所都在积极探索新的测温方式。
辐射测温具有响应快无测温上限的优点,非常适用于高温的测量,成为关注的焦点。
在辐射测温中,单波长光学(电) 高温计、比色温度计及全波长(或带宽)辐射温度计等,测得的不是物体的真实温度,分别为亮度温度、颜色温度及辐射温度等,必须知道物体的另一参数:材料发射率,才可求得物体真实温度。
航空发动机检测技术的研究与应用一、概述航空发动机作为飞机最核心的部件之一,其安全可靠性对飞机的正常运营至关重要。
因此,对航空发动机的检测技术的研究和应用也显得十分重要。
本文将从航空发动机检测技术的研究与应用两个方面进行探讨,旨在全面了解航空发动机检测技术的发展现状、存在的问题以及未来的发展趋势。
二、航空发动机检测技术的研究1. 传统的航空发动机检测技术传统的航空发动机检测技术主要是基于经验和观察进行判断的。
例如,通过听、看、摸等方式来检测发动机是否正常工作,这种方式虽然简单易行,但准确率较低,且需要专业技术人员进行判断,操作过程较为繁琐。
2. 现代化的航空发动机检测技术随着科技的不断发展,航空发动机检测技术也得到了极大的进步。
现代化的航空发动机检测技术主要包括以下几个方面:(1)无损检测技术无损检测技术是利用物理学、力学、电子学等学科的理论,通过对发动机进行内、外部的检测,实现对发动机内部结构和零部件状态的非破坏性检测。
这种技术具有准确性高、速度快、操作简单等优点,目前已经成为航空发动机检测的主流技术之一。
(2)光学检测技术光学检测技术是利用光学原理对发动机进行检测的一种技术,主要包括激光光斑技术、红外线检测技术等。
这种技术具有检测速度较快、精度较高、操作简单等优点,同时还可以实现对发动机内部结构的检测。
(3)声波检测技术声波检测技术是利用声波特性对发动机进行检测的一种技术,主要包括超声波检测技术、声发射检测技术等。
这种技术可以实现对发动机内部结构和缺陷的检测,具有速度快、精度高等优点。
(4)热成像检测技术热成像检测技术是利用热成像仪对发动机进行检测的一种技术,主要通过测量发动机表面温度来判断发动机内部结构是否正常。
这种技术具有操作简单、速度快、精度高等优点,可以实现对发动机热量分布的检测。
三、航空发动机检测技术的应用1. 航空发动机日常检测航空发动机日常检测是指在飞机正常运行期间对发动机进行定期检测,以确保发动机的正常工作。
一、引言航空发动机作为飞机的心脏,其性能直接影响着飞机的飞行安全与效率。
为了提高我国航空发动机的研发水平,培养一批具备实际操作技能的专业人才,我们参加了航空发动机试车实训。
本次实训旨在通过实际操作,加深对航空发动机工作原理、结构特点及试车流程的理解,提升学生的实践操作能力。
二、实训背景及目的1. 实训背景随着我国航空事业的快速发展,航空发动机的研发和生产成为国家战略需求。
为了提高我国航空发动机的自主研发能力,培养一批具备实际操作技能的专业人才,我们参加了航空发动机试车实训。
2. 实训目的(1)使学生了解航空发动机的工作原理、结构特点及试车流程。
(2)提高学生的实践操作能力,培养学生的团队协作精神。
(3)为我国航空发动机的研发和生产提供人才支持。
三、实训内容1. 航空发动机基础知识(1)航空发动机的分类及特点(2)航空发动机的工作原理(3)航空发动机的结构特点2. 航空发动机试车流程(1)试车前的准备工作(2)试车过程中的操作步骤(3)试车后的数据处理与分析3. 航空发动机试车设备(1)试车台的结构及功能(2)测试仪器的使用方法(3)数据采集与分析软件的应用四、实训过程1. 理论学习在实训开始前,我们首先进行了航空发动机基础知识的学习,了解了航空发动机的分类、工作原理、结构特点等。
通过学习,我们对航空发动机有了初步的认识。
2. 实地参观在理论学习的基础上,我们参观了航空发动机试车台,了解了试车台的结构、功能以及试车流程。
同时,我们还参观了测试仪器和数据分析软件的使用。
3. 实践操作在实践操作环节,我们分为小组进行。
每个小组负责完成以下任务:(1)根据试车流程,进行试车前的准备工作。
(2)按照操作步骤,进行试车过程中的操作。
(3)对试车数据进行采集、记录和分析。
4. 总结与交流实训结束后,我们进行了总结与交流。
各小组分享了在实训过程中的心得体会,总结了经验教训,并提出了改进措施。
五、实训成果通过本次实训,我们取得了以下成果:1. 深入了解了航空发动机的工作原理、结构特点及试车流程。
航空发动机装试技术专业简介专业代码560604专业名称航空发动机装试技术基本修业年限三年培养目标本专业培养德、智、体、美全面发展,具有良好职业道德和人文素养,掌握机械工程、现代航空发动机装配与试车技术等基本知识,具备航空发动机部件及附件的装配、调试,航空发动机装配与试车过程中的质量控制、故障诊断、数据测试与处理及现场管理能力,以及航空发动机验收和维护能力,从事计算机绘图、机械拆装等工作的高素质技术技能人才。
就业面向主要面向航空发动机制造生产企业,在航空发动机装配、航空发动机试车、航空发动机质量检测及现场管理等岗位群,从事操作和技术应用等工作。
主要职业能力1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力;2.掌握机械工程技术基础知识和金属加工基本操作技能,具备编制机械装配工艺的基本能力;3.掌握航空发动机构造和航空发动机装配工艺基本知识,具备编制航空发动机部件装配工艺的基本能力;4.掌握航空发动机装配过程中工夹具、仪器仪表和测试设备的操作技能,具备对航空发动机及其附件进行装配、质量检验的基本能力;5.掌握有关特定仪器仪表和设备的操作技能,具备试验航空发动机、调整航空发动机性能的基本能力;6.掌握数字化制造基本知识,具备相关软件的应用能力;7.了解航空制造业规范。
核心课程与实习实训1.核心课程机械制图及计算机绘图、航空材料、航空液压技术、航空电气基础、飞机构造基础、航空发动机结构、航空发动机装配工艺、航空发动机试车工艺、航空发动机试验与测试技术、航空发动机故障诊断与维修等。
2.实习实训在校内进行计算机绘图、机工、钳工、机械拆装基础、应用软件、航空发动机装配等实训。
在航空发动机制造企业进行实习。
职业资格证书举例装配钳工航空发动机装配工航空发动机试车工航空发动机检验工衔接中职专业举例飞机维修机械加工技术模具制造技术机电设备安装与维修接续本科专业举例飞行器动力工程航空航天工程机械设计制造及其自动化。
CHENGSHIZHOUKAN 2019/23城市周刊82航空发动机试车台测试技术发展与构建方好 中国航发南方工业有限公司摘要:随着航空科学技术和高推重比发动机的发展,对发动机试验和测试提出了越来越高的要求,测试内容越来越复杂。
要快速地发展我国航空发动机测试技术、测试系统和设备,缩短与发达国家间的差距,还需不断地创新和探索。
关键词:航空发动机;试车台架;测试技术一、航空发动机台架测试技术发展航空发动机试车台是对航空发动机进行综合技术分析的重要试验设备,国内试车台测试系统在20世纪60年代主要使用指针表,现场依靠人员手工记录,同步性差,效率低。
从20世纪60年发展到今天,无论是地面试车还是科研试车,都已配备先进的高速高精度数据采集系统,如Psl、VXI 等先进采集设备,具有良好的稳定性能,能进行数据的记录、处理、回放、报警、制表打印、输出、性能换算、修正等功能。
随着自动化仪表接口及计算机技术的迅猛发展,基于虚拟仪器概念的网络化测试系统和大型集成自动数据采集系统在试车台测试系统中优势越发明显,被广泛应用,大大提高了测试准确性、效率显著。
丰富多样的仪器总线及现场总线技术,使得各部件间数据获得和传输同步性得到有效保障;网络技术使得仪器远程控制,内部资源共享等变得方便快捷,开辟了信息交流和数据共享的新阶段。
测控工程师可以通过计算机软件自己定义应用程序,从硬件设备中获取数据,分析、处理、显示、存储数据,并可以创建最适合的具体应用与操作用户界面[1]。
现在测量测试系统己把测试设备、公共数据库服务器及浏览器紧密连接起来,为用户提供了全新数据采集与处理、实时显示、实验数据存储与分析方法,网络化应用程序使用户更具有主动权。
二、现代试车台测试系统构架1.试车台测试系统硬件构成及功能特点。
试车台测试系统硬件主要由受感部、数据采集系统、数据处理系统、网络信息系统等组成。
硬件配置主要有PC 机(多台计算机组成的局域网);VXI 机箱;零槽控制器,多通道扫描数据采集模块;带隔离计数、定时频率、周期测量模块;D/A 输出模块;多路数字量FO 模块;信号调理与激励源等。
航空发动机试验与测试技术研究第一章绪论航空发动机是飞机飞行的关键部件之一。
其寿命、可靠性、效率等关键指标,直接关系着飞机的性能和安全。
为了确保航空发动机的质量和安全,以及满足不断升级的技术需求,航空发动机试验与测试技术显得尤为重要。
第二章航空发动机试验技术航空发动机试验分为台架试验和飞行试验。
其中,台架试验是航空发动机研发过程中的关键环节。
在台架试验中,需要对发动机进行各种试验,包括磨损试验、损伤试验、疲劳试验、可靠性试验等。
这些试验可以帮助发动机厂家确定发动机的寿命和可靠性指标。
第三章航空发动机测试技术航空发动机测试可以分为静态测试和动态测试。
其中,静态测试主要是通过检测发动机各部件的温度、压力、振动等参数,评估发动机在不同工作状态下的性能指标。
动态测试则主要是在实际飞行中对发动机进行测试,以评估其在高空、低温、高温等各种极端环境下的性能指标。
第四章航空发动机性能测试技术航空发动机性能测试是评估发动机整体性能指标的过程。
它主要包括推力测试、油耗测试和空气动力测试。
推力测试是评估发动机推力输出能力的指标,这在选择发动机型号时尤为重要。
油耗测试则是评估发动机燃料消耗能力的指标。
空气动力测试则是为了评估发动机的空气动力性能指标,主要包括气动布局和空气动力特性。
第五章航空发动机故障与故障排查技术航空发动机故障会严重影响飞机的安全和性能。
因此,及时排查航空发动机故障显得尤为重要。
在排查故障时,需要使用各种先进的故障诊断技术和工具。
比如飞行数据记录仪和事件记录仪可以记录发动机在飞行过程中的各种数据,帮助判断发动机的故障症状。
此外,还需要使用各种检测设备和方法,比如超声波检测、X射线检测、磁粉检测等,以便查找发动机中的故障源。
第六章结论航空发动机试验与测试技术是航空发动机研发和生产的重要环节。
通过各种试验和测试,可以在航空发动机设计和生产的过程中发现问题并及时解决。
这将帮助确保航空发动机的性能和安全,并满足不断升级的技术需求。
航空发动机振动测试技术研究顾宝龙赵振平何泳闫旭陈浩远(中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海 201601)摘要综述了航空发动机振动测量的必要性及发展现状,介绍了国内外正在发展中的先进航空发动机振动测量技术方法,并对它们的测量原理、特点和应用进行了阐述。
关键词发动机振动测试Research on aero-engine vibration testing technologyGu Baolong Zhao Zhenping He Yong Y an Xu Chen Haoyuan(Aviation Industry Corporation of China Shanghai Aero Measurement & Control Technology Research InstituteKey Laboratory of Aviation Technology for Fault Diagnosis and Health Management Research, Shanghai ,201601)Abstract This paper reviews the current status of development and the necessity of aero-engine vibration testing, introduces the development of the domestic and foreign advanced technology aviation engine vibration test methods. Their testing principles,characteristics and applications are described.Key words aero-engine vibration testing0 引言航空发动机是飞机的心脏,是一种结构复杂、高速旋转的流体机械,其可靠性直接影响到飞机的飞行安全。
航空发动机试验与测试技术的发展郭昕,蒲秋洪,宋红星,黄明镜(中国燃气涡轮研究院,成都610500)摘要:试验与测试技术是航空发动机预研和工程发展阶段中的主要内容。
通过对国内外航空发动机试验与测试技术现状与发展趋势的分析,提出了发展我国航空发动机试验与测试技术的方向。
关键词:航空发动机:试验与测试技术;发展1引言1903年,美国人莱特兄弟驾驶自制的活塞式发动机作动力的“飞行者1号”飞机,完成了人类首次有动力飞行。
一百年前,人类实现了飞翔的梦想,一百年后,人类拥有了整个天空。
航空发动机是飞行器的动力,对飞行器的性能、可靠性、安全性至关重要。
航空大国美国、俄罗斯、英国、法国等都十分重视航空发动机的试验工作,政府研究机构拥有许多大型试验设备,各公司的研究部门,一般也都有独立的试制车间和强大的试验室。
新品研制强调走一步试验一步,从部件到整机要通过设计一试制—试验的几个循环才能达到实用阶段,甚至投入使用后仍在试验,使设计的薄弱环节充分暴露,并予以改进。
根据统计,国外在研制发动机过程中,地面试验和飞行试验最少需50台发动机,多则上百台才能最后定型。
其中地面试验要上万小时,最高达16000小时以上,飞行试验需5000小时以上。
研制总费用中,设计占10%,制造占40%,而试验要占50%。
经过半个多世纪突飞猛进的发展,航空燃气轮机技术日见成熟,要求减少和简化各种试验考核项目的压力越来越大,希望将发动机试验从传统的试验——修改——试验过程转变为模型——仿真——试验——迭代的过程。
但目前地面试验仍然是发动机研制中的主要内容,而且试验考核的要求越来越严格。
值得注意的是,美国新一代军用发动机研制中,在高空台上的试验时数比以前有大幅度的上升。
美国历史上投资最大(达50多亿美元)的发动机预研计划——IHPTET计划(综合高性能涡轮发动机技术计划)有一个突出特点,就是强化了新技术的试验验证,新技术的验证和综合贯穿于部件、核心机和技术验证机三个阶段,这是美国航空发动机技术发展的成功经验。
价值工程0引言核心机由航空发动机中的高压压气机、燃烧室和高压涡轮组成,在成熟的核心机基础上匹配不同的风扇、低压涡轮等低压部件以及控制、燃油、滑油等相关系统,可以派生发展出覆盖一定推力级别的发动机,利用核心机技术进行系列化派生发展极大地降低了航空发动机的研制风险,并加快了高性能发动机的研制进度[1]。
近几十年以来,在核心机先行设计和试验的基础上派生发展整机已成为国内外航空发动机型号研制的一个突出特点。
例如,GE公司在军用涡扇发动机F101核心机的基础上研制了世界上最成功的CFM56系列民用航空发动机,又在E3高效节能发动机研究计划的核心机基础上发展了GE90系列民用航空发动机;在我国大型飞机重大专项工程中,军用大涵道比涡扇发动机在已设计定型的太行发动机核心机基础上进行研制,民用大涵道比涡扇发动机研制也采取了从部件、系统、核心机再到验证机的技术途径[2]。
核心机研究的基本方法包含数值分析和试验验证研究[3],数值分析方法主要是建立核心机数学模型,在考虑冷却和传热效应基础上模拟核心机性能,因核心机工作时存在复杂的能量和质量相互交换,该方法建立的数学模型不能完全模拟实际工作情况,必须对核心机进行试验研究,在模拟核心机真实工作环境的试验结果基础上修正核心机的数学模型;核心机试验时,将高压压气机、燃烧室和高压涡轮作为一个系统进行评价,还可以提前对高压部件的性能匹配问题进行研究,减少新机研制过程中出现的各种技术问题;因此,在型号发动机研制前期,开展核心机试验验证研究具有十分重要的意义。
本文针对核心机试验验证过程中涉及的试验方法、测试技术和试验流程进行介绍,结合国内外发展情况提出未来发展建议。
1试验方法核心机试验时,通过研究总压比、总温比、循环功和循环功耗油率等参数与转子换算转速和进口空气流量的关系,验证核心机总体性能和机械运转情况。
为了对核心机进行试验研究,需要在核心机三大部件的基础上匹配进气机匣、前承力机匣、后承力机匣、尾喷管等部件以及控制系统、燃油系统、滑油系统、空气系统等工作系统,形成一台可以独立试验的核心机试验件,相当于一台单转子涡轮喷气发动机。
航空发动机试验测试技
术
集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
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1/30~1/6)
9 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。