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时间:2011-02-10 16:03来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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性能,飞机部件(如机尾)与尾喷管喷射流之间的相互作用,外界自由流与喷射流的相互作用等。
发动机风洞试验是将发动机或其部件装在风洞的试验段中,使其处于风洞喷管所产生的超声速射流的“试验菱形区”内。这种试验所需的供气量很大,一般为发动机流量的 " 倍之多。所需设备及其复杂性大大超过自由流试验,但目前为止,只有美国拥有这种设备。
%发动机风洞的组成发动机风洞与一般闭式回路的风洞不同,它应该设有排气的排除系统,因为由于发动机的工作,空气中的氧气含量会有所减少。
发动机风洞的主要部分为喷管、工作段和燃气排气系统及空气供气和排气系统,燃气排气系统与温压舱中相同。把气流加速到所要求的马赫数的喷管是一种组合结构,两块相对喷管壁是柔性的。对每个 &’,所必需的喷管型面是靠每块柔性壁面 ( ")个点上千斤顶的作用力得到的。千斤顶由顺序机构操纵。从一个 &*转换到另一 &’时,千斤顶改变喷管的临界截面 +’和柔性隔的型面,以使面积比 +’, +-能得到所要求的马赫数,而管壁型面是最佳的,它能保证最小的压力损失和喷管出口截面有最好的速度场。
安装发动机的风洞工作段加有开孔的壁,空气通过它抽出。开孔壁和抽气系统能消除试验时激波的干扰和跨声速吹风中工作段的堵塞,没有这些措施,激波会从风洞壁面反射到试在风洞工作段中,发动机被悬挂在与测力装置连接的定位销上,把发动机与试验台设备连接起来的所有管路如燃油管、仪表导线和脉冲管路等都敷设在定位销内。气流绕飞机元件流过而产生的力包括在阻力部分中。
作为例子,美国阿诺德工程发展中心发动机风洞之一的典型尺寸为(.% /.%)01(工作段),马赫数为 %( ".%2(,静压力模拟相当于 )30,进口最高总温 4 为 )126。主
5
压气机的传动功率为 738,开孔壁工作段抽气系统的功率为 7238。 1%有效推力 9-::的确定有效推力 9-::等于内部推力 9;<和外部推力 9*=>之差,
9-::  ? 9;<  @ 9*= 
9;<  ? A5 +-[:( -)@ B -9 B5  @ ]@ C0’ D9
式中E  B5 ———给定飞行高度下按标准大气表查得的大气压力; 
D9  —
—飞行速度; 
:(-)———气流冲量换算密度(喷口截面); 
B -9 —
—喷口截面飞行状态总压; 
+-———喷口截面积; 
F0’ ———流径发动机的空气流量。 
9*=> ? & AG+ H & "GI(7 @ 7)
式中E  & AG9———作用在发动机短舱外表面的压力的合力; 
& "G’ —
—发动机短舱外表面空气摩擦力的合力; 
"———切向摩擦力; 
•7.•

 

" ———发动机短舱外表面的微元面积。
内部推力很少依赖于外部流动,它取决于作用在发动机内表面的压力和摩擦力,并完全可由发动机的内部流动过程来确定。而作用在外表面上的力完全取决于外部流动条件和绕流表面的外形。因此,由发动机和发动机短舱组成的动力装置(带有进气道和尾喷管),在风洞里试验时要带上与动力装置毗邻的那部分飞机结构件,这一点尤为重要。因为在脱离机身和机翼部分的激波中,可由速度头造成很大部分的空气压缩,以致将需要重新调整发动机进气道的调节计划。
二、发动机风洞试验
先进航空发动机与飞机多采用一体化设计。机体与发动机进口和喷管出口流场之间产生相互干扰,在发动机与机体表面之间也会产生流动干扰。特别是安装在机翼附近涵道比大的发动机,其干扰影响甚大,其干扰阻力可达总阻力的 。对于民航飞机,巡航阻力降低 %,每次飞行可节省燃油 &’’—(’’)*,可减少直接使用费约 %+ &。因此,以涡扇发动机为动力装置的民用飞机均要进行装发动机的风洞模型试验,以确定发动机对机体的干扰阻力,增加发动机的安装推力。
%+模拟方法
一个理想的发动机模拟器,以下几个参数应与全尺寸发动机相同:

进口与出口的流量比;


出口气流的压力和温度;


进口和出口的单位推力;


•进口和出口流管的速度和压力分布。堵体整流模型是在模型发动机短舱进气口和排气口加整流堵体;能粗略模拟由于进气流动量变化对飞机气动力和力矩的影响,不能精确模拟流动状况和相互干扰。通气模型可以模拟进、排气口的几何外形,不能模拟起飞状态的进气流和排气流动以及它们之间的相互干扰。喷流模拟模型能较好模拟排气口流动和温度,但不能模拟进气口的几何外流和流动状况。引射器模拟器能模拟进气道和喷管几何外形、排气流动和进、排气之间的相互干扰,能模拟 ,’ -.’的进气流量。
涡轮动力模拟器,简称 /01是当前最先进的发动机模拟器,它除了内涵道排气不是高温燃气、进排气流量比不等于 %外,其他和真实发动机很相似,并能模拟进排气间的相互干扰。对于低涵道比和长涵罩的涡扇发动机可采用引射器模拟器;对于高涵道比和短涵罩涡扇发动机,以采用 /01最佳。
下面将主要论述引射器模拟器和 /01。
&+引射器模型模拟器
图 ( 2, 2&( 3)示出我国和德国 456共同研制的 78,涡扇发动机动力模拟引射器。其
缩尺比为 % 9 %,驱动压力为 :03,内、外涵流量分别为 %+ .)* 9 "和 + .)* 9 "。改变供气压力或引射喷嘴直径可得到不同的进、排气量和内外涵流量比。在内、外涵道分别装 %,个和 ;& •%%,<•
 
个总、静压和温度探头,内、外涵表面开 "个静压测孔。

图 "  %&发动机动力模拟引器图 "  %(’)示出涡喷发动机动力模拟引射器。其长 ()*++,最大直径 (*)++,进口直径 ++。通过尾支承改变引射器的迎角和偏航角。引射器可进行单级和双级引射。后级引射采用单、多个收敛喷嘴;单、多个拉瓦尔喷嘴,直喷嘴、外环形喷嘴及筒形喷嘴等。
 
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本文链接地址:飞机检测与维修实用手册 4(36)