图 ’ () (%.涡喷 +发动机 温度场
&
涡轮后总压 / 采用周向均布的 )支带引导套的 0点梳状总压测针测量,为了减小堵
&
塞及压力脉动等影响,总压测针安置在涡轮出口下游 &-11处。考虑到叶尖间隙的影响,人为地将涡轮出口截面分成两个环面,内环布置六个测点,外环布置一个测点,着重测量由叶尖间隙通过的那股气流的总压。
(&)尾喷管总压恢复系数及加力温度尾喷管出口具有速度大、温度高以及流场不均匀等特点,由于处于临界,对堵塞十分敏感,如堵塞比达 %",便可使 & 上升 %-2左右,为此采用沿水平移动的水冷单点热电偶及水冷 +点带套总压测针进行测量,尾喷口边界参数用安装在鱼鳞片上的边界热电偶及边界总压测针测量。
(*)试验机的换算转速特性
试验在保持发动机的几何尺寸不变,转速为设计转速 34的条件下进行。试验时的大气温度从 )02变化到 5 &2,即相当于发动机相对换算转速 367 8-59+:5-%),在此范围内多次录取设计喷口位置的数据,并进行回归处理。
发动机设计状态各特征截面的气动参数、主要过程参数和部件效率、损失系数随换算
•-*)•
转速变化如下: 随 "增大, 、、’",成线性关系增加; 、 和 ) 亦随 "增加而增加。
和 ) )
%"&"("%"&"’"
"随 "增加, 增加, 下降;燃烧室总压恢复系数 % 增加、燃烧效率 下降;涡
******
轮落压比 )和涡轮效率 +基本不变。(,)节流特性在接近标准大气温度下, ). /(0,测量了发动机的节流特性。测定了各类参数随物
-
理转速变化的规律以及放气系统、调节截面(喷管出口面积)变化对发动机主要参数的影响。
二、进气道与发动机相容性试验
进气道和发动机的相容性是推进系统发展过程中极重大的问题。为了保证发动机有足够的稳定裕度,世界各航空发达国家都开展了发动机进口流场畸变试验。我国在 /11’年发布了 234 56,’ 71’《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机总压畸变评定指南》,要求在方案设计阶段、型号研制阶段、定型阶段、试飞和使用阶段都应进行发动机与进气道相容性的研究和评定。
/8进气畸变产生原因及影响
进气畸变是限制飞机完成机动飞行包线的决定因素之一。进气畸变时会造成压气机稳定性裕度大大下降,全台失速,喘振,叶片折断,燃烧室熄火,空中停车。进气畸变的原因主要包括进气总压畸变和进口总温畸变。
(/)总压畸变源
发动机进口产生总压畸变的主要因素有:
•
飞机机动飞行产生的紊流进入发动机;
•
发动机进口导弹爆炸产生的冲激波;
•
雨和雪进入发动机;
•
超声速进气道激波系与压缩面附面层干扰形成的分离气流进入发动机;
•
进气道吸入了飞机前机身附面层的溢流;
•
进气道吸入了上游的脱体波;
•进气道
9形扩压管的分离流进入发动机;
•
一定迎角条件下皮托进气道的唇口分离进入发动机;
•机身上的凸起物的扰动、皮托管及静压管的尾流、起飞着陆时短舱干扰及装在后机身上的发动机吸入了机翼上的低能流等。
(%)总温畸变源
发动机进口产生总温畸变的主要因素有:
•飞机在发射导弹时吸人了导弹排出的废气;
•飞机在格斗区吸入了导弹或发动机排出的废气,编队飞行时吸人了前面飞机排出的燃
气,发动机吸入了短舱回流的气体;
•/-(’•
•
装有反推力装置的发动机吸入了本身的回流气体;
•
直升机贴地飞行时,发动机排气受到旋翼下洗气流的影响回流到发动机进口;
•垂直
短距起飞时排气再吸人;
•
舰载弹射飞机起飞时吸入了蒸气。
•
飞机飞过火灾区时吸入了热燃气;
•飞机越过闪电区。(")畸变对发动机性能及部件的影响流场畸变对发动机性能影响:其一是流场畸变导致发动机进口压力下降;其二是改变了压气机特性,从而引起发动机推力下降,空气流量减少,耗油率上升。进气畸变引起发动机各特征截面的气流参数分布不均匀,这将影响发动机控制信号。进而影响发动机及其部件的性能。
气流通过风扇或压气机时,周向总压畸变逐级衰减,转速越高,衰减率越大;总压周向畸变伴随周向静压畸变。进口总压周向畸变能在第一级后的压缩系统各截面产生幅值逐级增大的总温周向畸变,转数越高,总温畸变生成率越大。进口总压周向畸变使涡轮后温度升高。例如,对某涡扇发动机利用网格产生周向总压畸变 %&,使总推力下降 ’&。耗油率上升 (&。
"风扇和压气机受进气畸变影响很大。有周向总压畸变时,将使其换算流量明显减少,尤其是靠近稳定工作边界时。轮毂低压区的径向畸变对风扇和低压压气机性能产生不利的影响。
进气畸变会影响发动机内部气流参数的分布。如果发动机的控制器能感受到畸变流场参数的局部信号,则发动机额定状态性能将因受感部与进口畸变谱的相对周向位置不同而有重大变化。如果将单一传感器感受的涡轮后温度作为最大温度限制的控制信号,则发动机的额定状态性能将随传感器的相对位置不同而变化,这样会造成当地控制温度变化 )& *’&,耗油率增加 ’&,总推力下降 %&或升高 +&,空气流量减少 "&,压气机转速改变
,"& *’&。
发动机进口总温畸变会引起发动机熄火,并降低压气机稳定裕度,引起发动机性能恶化,功率减少。在温升率作用下,发动机进口面上平均温度随时间将不断增大,从而导致发动机换算转速的不断降低,最终将引起换算流量与压比的降低。图 ," ,-示出三种温升率情况下的瞬态工作线,它们都位于稳态工作线的上方,从而减少了发动机的稳定工作裕度。
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