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时间:2011-02-10 16:00来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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发展阶段,这亦是研发先进发动机的必要条件。
二、试验技术和设备的发展
航空发动机的研制和发展使试验技术经历了性能试验、操纵性试验和可靠性试验三个发展过程。其各项试验的发展途径主要包括以下几方面。
探讨适应新特性要求的试验方法,或研究新条件下发动机的特性。诸如变循环发动机全尺寸试验,暴雨条件下断开滑油系统的自转状态试验,燃油中断试验,在 "以上的高涡轮进口温度下试验发动机。
"寻求并选择比较完善和经济的试验方法。诸如试验条件尽量接近实际使用条件,多任务试验,在几何尺寸、气动参数或按时间都成比例的模型试验(如降压降流量的燃烧室扇形段试验)。
建立和发展受损程度等效而时间明显缩短的加速任务试验( %&’)方法。
建立典型试验方法。诸如按热力学参数偏差诊断发动机法,动态畸变模拟方法,使用条件模拟方法。
%发动机试验和综合诊断的一体化、自动化及实时处理。
&研究和发展不影响所研究过程的非接触测量法。诸如采用激光全息摄影技术观测风扇叶片通道内激波、涡流、尾迹、激波与附面层的相互作用及分离后的附面层,激光感生荧光测温,相干反斯托克斯喇曼光谱( (%)*)测温技术,激光多普勒测速技术,相位多普勒粒子分析技术等。
’建立规模大、水平高的试验设备。诸如投资巨大的高空模拟试验设备,全压全流量环形燃烧室试验系统,发动机机动载荷模拟试验器,全自动化试车台,计算机控制的动态模拟试验器;综合环境试验系统,特种试验设备(侧风、噪声、投鸟、反推力、盘和叶片破裂、冷启动、防冰和防腐试验等),核心机低循环疲劳试验系统、高度现代化的发动机飞行试验台及进行三维流场研究的先进设备等。
(采用新设计方案、控制系统的试验。诸如采用主动间隙控制提高发动机循环效率、降低耗油率的试验(控制部件试验、振动试验、高能 +射线瞬态 ,持久试验、高空性能模拟试验和性能恶化试验等),采用三维喷管抑制红外辐射试验,推力矢量喷管提高飞机机动性试验,高稳定的发动机控制系统试验等。
)发动机状态监控和诊断功能试验等。
上述试验和设备的发展均与发动机研制发展密切相关。例如,美国超声速飞机发动机发展速度很快,其重要原因之一即及时兴建了高空模拟试验设备。因为亚声速发动机一般是在高度低于 -.、速度小于 /0. , 1的条件下工作。因此,亚声速发动机可以用无因次相似原理,只做部件的高空模拟试验和整台发动机地面静态试车,就可以比较准确地推算出它在、行条件下的性能。在强度上,亚声速发动机最严重的温度和应力条件在起飞状态,故只要通过地面试车即可保证强度。但超声速发动机的工作高度可大于 23.,飞行马赫数大于 2,工作范围很宽。发动机在高空和地面、超声速和亚声速条件下的工作相差很大,很难通过部件的高空模拟试验和静态试车来估计超声速发动机的飞行性能。
又例如普•惠公司和 45公司在实现先进高压涡轮设计中把有关载荷、流量系数、反力
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度、展弦比和叶片转角等全部参数都体现在当代发动机和研制机实际设计使用范围内。除了采用先进的三维设计技术外,还高度重视先进试验设备和测试技术的发展和运用。新近在宾夕法尼亚州立大学涡轮机实验室建立了用于三维流场研究的试验设备和测试系统。该设备直径 " %&、轮毂比 ’?(,流道中装有扰流器, )(片导向叶片和 )片转子叶片,其后是出口导向叶片。导向叶片和转子叶片上装有快速响应压力、切向应力和速度的探头及大量测试仪表,采用流动显形和激光多普勒测速仪测量,能详细测量导向器尾流、转子尾流和附面层。采用 "*’信道滑环装置把转子数据传输给固定测量系统。该设备能研究三维非稳定 +稳定、粘性流动流场、转子—静子相互影响、叶尖间隙、二次旋转涡轮、马蹄涡形成及漩涡迁移等。
例 (是机动性很大的飞机的机动载荷,往往要比目前飞机经受的机动载荷大 *’,。这不仅要求提高发动机的推重比,而且也要求其结构完整性要远远超过目前发动机的水平。静态试验只能提供充足的数据来评定发动机的静态性能,而飞机机动载荷对发动机的影响却知道得很少,只能靠飞行试验获得有限的分析数据。因此,研制模拟机动飞行的载荷模拟器和建立分析方法是十分必要的。美国于 )’世纪 -’年代投资 ".’’万美元建成这一设备。它与高空模拟试验设备一起确保了美国在发动机研制方面的世界领先地位。该设备能在地面上准确验证发动机在实际飞行状态下结构的完整性。
三、发动机典型试验项目及说明
航空发动机试验是使其能够得到不断发展的基础。一种新型号发动机的投入使用,意味着要进行十几万小时的试验。研制经验表明,试验所耗费的时间约占总研制时间的 .’,以上。
随着性能、可靠性、适航性和维修性要求的不断提高,新的试验项目亦在日益增加,而这些新试验的种种要求,将反映各类规范之间的更合理的平衡。军用和民用发动机发展和定型试验可分为三大类:

性能试验;


操纵性试验;


耐久性试验。


性能试验通常测定特定设计条件下的推力、空气流量和燃油流量,这些参数直接影响航程、有效载荷和机动性;操纵性为对油门和发动机进口条件变化的响应。这一特性主要与带加力燃烧室的发动机调节系统及其性能有关。耐久性包括诸如低循环疲劳寿命、应力断裂或蠕变寿命、抗外来物破坏的能力以及机械结构方面的问题。
通常,这三类试验具有同样重要性。但试验的类型各有所侧重。例如,运输机的使用费用很大程度上取决于耗油率。因此,运输机发动机很可能侧重于提高性能和耐久性;战斗机依赖于发动机在宽广的工作状态范围内平稳的操纵性和灵敏性,在这种情况下,操纵性会更加受到重视。然而,必须认识到耐久性的必要性,如果一台发动机经常进行修理和维护,即使发动机的效率高、操纵性好也毫无意义。
从研制发动机的难易程度来讲,机械可靠性是最难的,其次是性能;在性能方面,降低耗油率又是竞争特别激烈的。未来发动机排放物达到规定要求也是一个深入研究的课题。 •"’"-•
 
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