航空发动机试验技术第一章课件

④发动机施工进气道应伸出其主体结构前缘不小于1．5 倍进气道直径。 ⑤推力传感器应装在台架前部，以减少排气高温热辐射 引起的推力测量附加误差。 ⑥为消除发动机低转速下的共振现象，应减小台架固有 振动频率，如适当地增加动架重量等。 ⑦台架承载能力及其结构尺寸等方面均要考虑发展，留 有余地。 ⑧与发动机、动架连接的管道应为软弹性连接，其阻力 值及变化量应尽量小。
④涡轴发动机试车台布置简图 涡轴发动机试车台因为进气气流较小、排气温度较低， 噪声处理较容易，主要是发动机台架要与测功装置相 匹配；排气管道要与发动机排气口相适应。
露天试车时，发动机的理论推力公式：
喷口出于超临界状态时，有：
Fg qmB vc Ac ( pc pH )
发动机喷口出于亚临界或临界状态时，有：
一、试车台的功能 功能：完成发动机试车大纲（或规定）规定的试车项 目 制造厂及修理厂的试车主要内容是：发动机磨合运转， 调整发动机参数、检查发动机质量、发动机持久试车 等
教学和科研则按科研和教学任务要求的试车大纲进行 二、试车台的位置 由于航空发动机转速高，气动流量大，排气温度高， 试车时噪音、燃气噪声、气动噪声，螺旋桨噪声等多 种声源合成从几十到几千赫兹的宽带噪声，可以传播 到1~2公里外，因此发动机试车的选址建造选的尤为重 要。 试车台的选址位置： ①应远离办公区及住宅区等人员集中的场所，以避免或 减少噪声干扰。夜间试车，试车与住宅区最少500米， 白天试车可以减少至300米 ②应尽量布置在厂区、住宅区的常年下风方向
4，噪声控制措施的技术要求：
（1）试车间内吸声措施：
第二节
试车台主要设备
一、试车台架 1，试车台架的要求 试车台架是试车台最主要的设备，其它设备均以它为中 心进行布置和安装。试车台架必须满足以下要求。 1)能承受发动机在各种气象条件下可能产生的最高试车 载荷及因发动机叶片断裂发动机喘振等因素产生的短 时间破坏载荷。
③测试设备间：其中布置各种测试设备。 ④试车台系统：包括控制系统、燃油控制系统、水电供 应系统等。
意义：推进航空发动热试车试验的开展,同时发动机 试车台,让航空发动机的试验由单一并且较危险的在翼 试验,进步到在试车台上进行试验,这样就可以开展许多 的故障模拟等试验内容。
第一节
试车台的总体布置
③应尽量离开砂型铸造、喷砂厂房、锅炉房、堆煤场等 ，以免粉尘及砂微粒被吸入发动机 ④应注意毗邻的地区有无污染源，并注意其性质、距离 和风向 ⑤应使试车台中心轴线垂直于常年风向，以免将排气口 排出的燃气被风吹进进气口，重新吸入发动机。如难 以实现，试车台进气入口及排气出口处应采取措施。 ⑥试车台附近不应有锻造、冲压等产生强烈振动的设备 以及强磁场设备，以保证试车间仪器的正常工作，数 据测量的准确性 ⑦试车台与附近厂房的防火距离应符合建筑设计的防火 规范规定，若不符合要加强防火设施。 续
第一章
航空发动机试车台
飞机发动机不像汽车发动机那样出问题才去 修理，因为飞机发动机出问题产生的问题就是 坠机，造成机毁人亡。 测试发动机的建筑物和设备称之为试车台。 试车台常用建筑物：进气道、试车间、排气 道、操纵间、测试间、设备间、电气设备、准 备间、辅助房间及生活卫生间 试车台的设备：台架系统、燃油系统、滑油 系统、电气系统、测试系统、操纵系统、起动 系统
Fg qmB vc Ac ( p5 pH )
2，试车间进气流场和气流品质的要求： 根据航发试车台的设计规定，对进气流场的要求是： ①进气压力损失不应大于50mm水柱（约490Pa） ②进气口流场要均匀稳定，不产生气流畸变，不均匀度 要求用不均匀系数β表示：
vmax vmin 100% v pj
第一章
航空发动机试车台
试车台常用建筑物：进气道、试车间、排气道、操 纵间、测试间、设备间、电气设备、准备间、辅助房 间及生活卫生间。 试验设备分为：①地面试验设备②高空试验设备③ 飞行试验设备 地面试验设备：供航空发动机在地面条件下进行试验。
组成： ①试车间（又称试车台） 主要由安装发动机的测力台架和进、排气系统组成。 喷气发动机的测力台架应能精确测出推力；活塞式航 空发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机的测力 台架则应能精确测量扭矩。 ②操纵间:又称控制室。发动机试验时有100分贝以上的 强烈噪声，还有一定的危险性，因此需要有单独的、 能够隔音并有一定防护措施的控制室，供试验人员控 制和监视发动机的工作。
7)校准装置： (1)液压加载——标准推力秤系统校准装置 该装置由液压加载器和手动液压加载系统组成。手 动改 变液压加载器的供油压力，逐级加大标准推力值。该 推力直接作用在标准推力传感器上并由其二次仪表指 示标准推力值；同时作用在动架上使推力传感器及其 二次仪表指示标准推力值。 对液压加载器其要求如下： ①应具有粗、细两种加载控制。 ②加载应平稳。对每一标准推力值5s内推力值的变化量 ：对基准试车台架不大于额定载荷的O．05％；对室内 生产试车台架不大于额定载荷的0．1％。 对标准推力传感器及其二次仪表的技术要求列于表1．2 。
(4)台架起吊装置将预装架吊起，并通过台架上的快速 连接机构把预装架固定在动架上，同时预装架上的接 管板与动架上的接管板也快速结合。运输车推出试车 间。 (5)试车完后，将运输车推在动架下面，按上述对应程 序将预装架装在运输车上运出试车间。
6)发动机推力测量及校准 试车台动架与定架连接的构件型式主要有：轴承连 杆式；静压轴承式；弹簧片式。其中，弹簧片式没有 摩擦阻力，灵敏度高，在台架中应用最广泛。 台架推力测量系统有杠杆测力、液压测力和电测力 等系统。发动机推力由推力秤指示． 由于动架相对定架在推力方向移动使弹簧经变形产 出阻力以及推力传感器安装略有偏斜等，都使实际作 用在推力传感器上的推力值偏小，产生误差。为此色 架上装有校准装置，通常每月对台架测力系统进行一 次校准。校准时： (1)发动机装在试车台架上，连接所有管道。 (2)保持油管工作压力。
生产厂一般是制造厂及修理厂，发动机机种单一， 所以试车台基本相同，而科研试车台是进行多种发动 机的试车，试车台数量少，一般一个机种只有一个试 车台 3，按试车台型式分类 试车台按其型式可以分为： ①一字型：进气道及排气道均为水平，特点：进排气 阻力小，占地较长，一般用于大功率涡桨发动机试车 ②U型：进气道和排气道均垂直，目的是为了降低车间 流速或降低排气温度 ③山型：进气道和排气道均垂直，且有两个垂直进气 道，特点是便于动力和噪声的处理，占地较短
4）悬挂式试车台架 发动机悬挂在动架下面，一般台架本身设有起吊装置， 当发动机中心线距地面2.5m以上时还有升降平台。 图示为壁柱挑梁式，特点：台架主体构件固定在试车间 上部，下部空间宽畅，整齐，气流流场较通畅，对附 件在下面的发动机调试方便。容易实现发动机在台架 上的快速装卸，但是设备较复杂，成本较高。
3.试车间空气动力要求
①涡喷涡轴平均气流速度不大于10m/s，涡扇和涡桨不大 于15m/s ②进排气截面静压差不超过100pa ③
1.1.3 试车台噪声控制 1.试车台噪声控制的措施
①根据环境保护的要求，试车台需要降低噪声
②尽可能把试车台布置在工厂生产区和生活区的下风向 ③降低试车间混响，控制压气机和涡轮旋转噪声，燃烧 室和加力燃烧室的高频嘶叫声以及排气过程中的紊流和 激波噪声 ④在传播途径上采取减弱声能的措施，详细见书 ⑤试车间人员带个人防护用具
(3)由校准装置力源由小到大逐级对动架施加标 准推力载荷。 (4)记录在各标准推力值下推力秤读数。 (5)绘制校准曲线。 (6)调整推力秤，使某一级推力载荷下推力秤读 数等于标准推力值。 由于静校标准推力与发动机试车推力不在同 一平面，而产生误差，校准装置还消除不掉。 曾经对各种结构型式台架的测试，发现有的台 架该误差值还较大，为最大测量值的0.5％左右 。
⑧试车台与发动机总装、油封包装车间的距离尽量短， 以便组织生产，出入试车间道路应平整，不易大坡道 ，小弯道，保证运输的安全 ⑨水平进气的试车台，进气前方宜15米内无建筑，后方 排气也应畅通
⑩如有一个以上的试车台应尽量可能几种布置，并要考 虑以后增建试车台的余地 三、试车台的类型 分类： 1，按发动机机种分类： 发动机机种可分为：涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机 相应的发动机对应着相应的试车台，涡喷发动机试车 台可以各种推力的涡喷发动机，也可以试验小型涡扇 发动机；而涡桨或涡轴发动机试车台一般只能专试涡 桨或涡轴，不能混用。 2，按试车台用途分类： 按试车台用途可以分为：生产试车台和科研试车台
2)试车台架的型式
支撑式：发动机固定在动架上部 动架固定方法 壁柱挑梁悬挂式 悬挂式 屋顶悬挂式 支撑悬挂式
3）支撑式试车台架 发动机在台架上的装卸一般用运输车将发动机运到 台架前方，用专用吊具将发动机放在支架上，连接各 类油管、空气管、测量管及电气插件等。发动机试车 时，推力通过动架传到推力传感器。 特点：结构简单，造价便宜。但不易快速装卸，并 且附件在下部时，调试不方便。
2，典型试车台的布置简图 ①涡喷发动机试车台布置简图 图示均为推力≤150KN的涡轮喷气发动机进行生产及科 研试车，均有较好的气动性能及消声效果。不同之处 ：试车台台架型式不同，有支撑式、悬挂式；发动机 中心高度可取不同，设备房间可分为一层、二层布局 ；排气方式可为喷水冷却或二次引射以降低排气间温 度等
5)发动机在试车台架上的快速装卸 减少发动机在台架上装卸所花费的辅助时间，通常的方 法是采用发动机预装。 (1)对每种型号的发动机应备有专用的预装架。架的接 管板上有供发动机试车所需的各类油、气、测量管快 速接头，还有电气插件的快速接头。动架上也有相对 应的快速接头及其接管板。 (2)在准备间先将发动机固定在预装架上：发动机需连 接的各类油、气、测量管等与预装架接管板上的接头 连接。然后把它们一起吊装在专用运输车上。 (3)运输车将装有发动机的预装架运到动架下面。
2)试车台架的推力(或功率)测量系统应稳定、可靠，测量精 度须满足发动机试车要求。 3)装有发动机的试车台架，由发动机转子残余不平衡量激 起所有振动型式中，其固有频率不应高于慢车转速的80％ 。 4)台架主体结构不得对发动机进气流场造成扰流和流场畸 变。 5)应考虑发动机型号改型和发展余地。 6)台架结构应紧凑、简单、实用，安装维修和使用操作方 便。