预定型发动机可以装在飞机上,在高原、炎热和严寒地区进行地面启动试验,考察启动
•+*)•
可靠性。发动机在飞机上的位置对启动亦有很大影响;喷管中的压力损失降低了涡轮中压降;进气道中压力损失减少了通过发动机的空气流量,这将导致压气机稳定工作裕度的降低,进气道的布置和形式也影响进口速度场,所以要在飞机上检查发动机的地面启动可靠性。
六、防冰系统试验
"结冰对发动机的影响
发动机在云中工作时绝大多数情况下结冰。结冰会影响飞行安全和正常性,发动机的三个部件:前锥、风扇静子和核心机压气机静子结冰对发动机性能将有不同的影响。未加热前的前锥顶部会积成坚冰花,风扇受压面也能堆积冰。
在核心机压气机静子上,无防护时会产生大面积的坚冰堆积,这可能造成发动机喷管温升过高。加热这些静子就能防止坚冰的生成,延迟供热也能使这些坚冰快速脱落。试验表明,坚冰最容易形成的工作状态是风扇转速只达到 ,进口空气温度为 % &’左右。在很严重的结冰环境下,喷管的温升达 &(’左右。
"在风扇转速一定时,风扇上堆积冰使发动机推力明显减少,外涵静子结冰的影响比风扇影响小 )(。核心机静子结冰在风扇转速一定时,对发动机推力的影响相当小,以致可以忽略不计。
前整流锥积冰,影响前锥表面上进气的光滑流动,但不能明显减少发动机推力。前锥积结坚冰时会危害风扇的工作安全。
*"常用防冰系统
通常,防冰系统是从高压压气机后抽气,然后经过高压转子和低压转子轴中的孔进入前锥和核心机静子等。抽出的空气还用于轴承的气动密封。前锥螺栓开 *放气孔,该孔延至外表面时被扩孔到 +" ,,这样能防止螺栓上形成冰帽,至少能使冰帽脱落。一旦冰在前锥表面堆积,前锥表面的去冰作用受到离心力和气动力的影响就会增加。
当风扇转速达到 )&以上或进口温度高于 % ’时,前锥表面就会全无冰;当风扇转速达到 &(,进口温度为 % *-’时,表面有轻度霜冰堆积;在接近飞行慢车 ./0 1 +,进口温度为 % *-’时能在前锥上生成大的冠状霜冰,约为 *" &23厚。
+"影响结冰过程的主要因素这些因素主要包括单位容积空气包含悬浮水滴的数量( 45 3+)、空气温度、水滴大小和在结冰条件下的停留时间。
云中结冰过程的顺序为:当空气温度下降到 (’以下,水滴反复被冷却并稳定的保持液态。随着空气温度降低到 %( 6 %&’,最大的水滴开始逐渐结冰,并在一定的温度下所有的水滴出现像雪崩似的结晶。这种雪崩似的结晶温度随着水滴尺寸的减小而降低,水滴的尺寸取决于空气中杂质(结晶核心)的含量和冷却速度; % -(’的温度是液态水滴存在的临界值。
发动机工作时进口温度条件可能与周围大气条件不同,例如周围空气温度为 7&6 7 ,’时,发动机以最大转速在地面或低速飞行时,其进气道最小截面上的静温是负值。根据大量观察,结冰发生在水滴平均有效直径为 *( 6+(%3的情况下。在层状云中,当 •(-•
负温时遇到水滴的次数及此时结冰的强度比其他云结冰的强度大。
从数学统计的观点,结冰可以视为一种偶然的现象,对它可以运用概率论的基本原理。在较大的含水量 和空气温度 "时,遇到结冰条件的几率 。等于由给定的气象条件中每个几率的乘积:
%" •&
式中,"相应于温度 "结冰时重复率占总机会的百分比(云中飞行结冰的几率),它由表 ’ ()查出。&为在温度 "下空气含水量超过 *时遇到水分的几率(云中飞行遭遇水分几率)。
是国家规定标准。苏联取该值为 + ,-,这样可据式(’ (,.)求出 &。
进行防冰系统结冰条件下试验的计算水量 为
%/+’(")•(/ (01&)
式中,) —计算中采用的初始含水量2 3’,
("—
(单位 1 )按下式计算:
)%,/+ , 4+ 5’ "
("/)’6"
5+防冰系统试验
防冰系统试验可分人工结冰模拟试验和天然结冰试验。这些试验的目的,其一是考查不同大气条件,下防冰系统的有效性,及时接通防冰系统能使发动机所有飞行工作状态下不应该结冰;其二是考查关闭或未适时地接通防冰系统时,结冰对发动机工作的影响。
对防冰系统而言的最恶劣的工作状态要进行仔细研究,在地面慢车状态工作时,进气装置或压气机的某些部件可能结冰这亦如前述。人工结冰条件试验一般在冬季露天试车台上进行,或在温压舱及飞行试验室进行。
试验时发动机进口空气温度为 (, 7 (/8,飞行速度为 70093 2:高度为 7 0,3;平均有效水滴直径为 /"3(在进气道内侧量);空气中液态水含量为 / ;+/,1 23’。在大于 ,-最大连续状态的所有工作状态下,推力损失不超过可达到推力的 ,-,耗油率增加不超过 ,-。结冰终止,推力保持不变。
图 < (’ (/=示出用于防冰试验的试车台设备,类似设备还有阿诺德工程发展中心的 > (0试验台,?@A@刘易斯结冰试验风洞,加拿大喷气发动机结冰试验台等。水量按下式计算:
B3C/D %0 (/ @
式中, ———计算(设计)含水量,12 3’,由式(’ (=)计算或由图 ’ (=5查出;
—
—安装喷嘴的截面上空气的质量平均速度,32E;
@———安装喷嘴的位置上空气导管截面面积,3/。
喷水集流环 ’中喷嘴的数量根据向发动机气流均匀供水的条件来确定。要使相邻喷嘴的喷雾锥角互相交叉以造成雾化水滴条件。从喷嘴到防冰部件的距离是根据把水滴冷却到气流温度所需的时间来选择。
天然结冰试验受到条件的限制,主要是缺乏适宜的结冰条件(特别是夏季),水浓度变化,液滴尺寸和自然云的范围以及结冰时飞行危险可能造成设备破坏。天然飞行结冰试验的运行是费用、安全性和有效性三者的权衡结果。
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