航空发动机试验技术第一章课件
(完整版)航空发动机试验测试技术
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航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一,由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科,一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件,其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻,而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求,因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。
在有良好技术储备的基础上,研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验,需要庞大而精密的试验设备。
试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一,试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据,也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。
因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。
从航空发动机各组成部分的试验来分类,可分为部件试验和全台发动机的整机试验,一般也将全台发动机的试验称为试车。
部件试验主要有:进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。
整机试验有:整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。
下面详细介绍几种试验。
1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验。
一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验,主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。
然后还需在较大的风洞上进行l/6或l/5的缩尺模型试验,以便验证进气道全部设计要求。
进气道与发动机是共同工作的,在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配,相容性要好。
实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验。
2,压气机试验对压气机性能进行的试验。
压气机性能试验主要是在不同的转速下,测取压气机特性参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等),以便验证设计、计算是否正确、合理,找出不足之处,便于修改、完善设计。
压气机试验可分为:(1)压气机模型试验:用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件,在压气机试验台上按任务要求进行的试验。
航空发动机新技术第一章第三节
![航空发动机新技术第一章第三节](https://img.taocdn.com/s3/m/7bd75e543b3567ec102d8aa3.png)
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 5
(4)发动机部件效率 如压气机效率、涡轮效率、燃烧室总压恢复系 数等,均可以提高发动机在最大状态及加力状态的 推力,敏感系数在0.3左右。虽然提高幅度有限,但 在研制高性能发动机时必须注意提高部件效率的思 想。
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 6
(5)发动机空冷系数 由表1-12可见,减小发动机热端部件的冷却 空气系数可以显著提高发动机的最大推力和加力 推力。(p-v图与T-S图 等温等熵) 应用:俄美采用从高压压气机出口引出的涡轮 冷却空气与外涵道冷空气混合后通入热端部件。
三元涡轮气动设计提高单级涡轮做功,改善涡 轮冷却效果和隔热涂层技术
(4)喷管
普遍采用矢量喷管技术,实现短距离起降 和非常规机动,减小红外和雷达特征。
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 14
(5)控制系统 采用新的数字电调技术,大规模集成电路等等 (6)新材料 单晶涡轮叶片,陶瓷基复合材料和碳碳复合材料用 于燃烧室和喷管调节片 (7)新结构 空心风扇和压气机叶片,整体叶盘,无盘转子,封 严、双层火焰筒等等
第三节 对高性能航空发动机发展的一点分析
1, 推重比为10的发动机的循环参数
我国发动机推重比为8,美国F119,F120 推重比11,所以很有必要探讨下提高发动机 性能和推重比的技术途径。 详细性能见表1-10,性能估算见1-11
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 1
2,发动机设计参数对于提高发动机性能的分析
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 9
4,提高发动机性能的技术途径 由前面的内容可知,采用高的发动机气动热 参数和部件效率是必须的,必须在先进的气动热 力学理论和工程设计应用方面取得突破性进展。 其中,提高热端部件材料的耐热性和高效率 空气冷却技术的应用,对发动机性能的提高十分 显著。
(完整版)航空发动机试验测试技术
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航空发动机试验测试技术航空发动机是当代最精密的机械产品之一,由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科,一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件,其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻,而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求,因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。
在有良好技术储备的基础上,研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验,需要庞大而精密的试验设备。
试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一,试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据,也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。
因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。
从航空发动机各组成部分的试验来分类,可分为部件试验和全台发动机的整机试验,一般也将全台发动机的试验称为试车。
部件试验主要有:进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。
整机试验有:整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。
下面详细介绍几种试验。
1进气道试验研究飞行器进气道性能的风洞试验。
一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验,主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。
然后还需在较大的风洞上进行l/6或l/5的缩尺模型试验,以便验证进气道全部设计要求。
进气道与发动机是共同工作的,在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配,相容性要好。
实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验。
2,压气机试验对压气机性能进行的试验。
压气机性能试验主要是在不同的转速下,测取压气机特性参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等),以便验证设计、计算是否正确、合理,找出不足之处,便于修改、完善设计。
压气机试验可分为:(1)压气机模型试验:用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件,在压气机试验台上按任务要求进行的试验。
航空发动机概述精品PPT课件
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4、涡轮轴发动机
➢ 涡轮轴发动机用于直升机,与涡桨发动机相类似, 将燃气发生器产生的可用功几乎全部从动力涡轮 轴上输出,带动直升机的旋翼和尾桨。
➢ 涡轮轴发动机简图
发动机在飞机上的位置
机身内后部
发动机在飞机上的位置
机翼根部
发动机在飞机上的位置
机翼下(多用于旅客机)
发动机在飞机上的位置
机身后部平尾根部
冲压空气喷气发动机
脉动式空气喷气发动机
(2)燃气涡轮喷气发动机
发动机工作时,空气的压缩除了利用冲压 的作用外,主要依靠专门的压气机来完成。
燃气涡轮喷气发动机的分类
用于飞机的航空燃气轮机: 涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机
用于直升飞机的航空燃气轮机: 涡轮轴发动机
1、涡轮喷气发动机
一、航空活塞式发动机
按混合气着火的方法区分 点燃式发动机
电嘴产生电火花点燃混合气 压燃式发动机
不装电嘴
一、航空活塞式发动机
按冷却发动机的方法区分 气冷式发动机
直接利用飞行中的迎面气流来冷却气缸 液冷式发动机
利用循环流动的冷却液来冷却气缸
一、航空活塞式发动机
按气缸排列的方式区分 直列型发动机
二、喷气发动机
火箭发动机
固体火箭发动机
液体火箭发动机
无压气机式空 气喷气发动机
冲压式喷气发动机 脉动式喷气发动机
空气喷气发动机
涡轮喷气发动机
有压气机式空气喷 气发动机
涡轮风扇发动机 涡轮螺旋桨发动机
涡轮轴发动机
1、火箭发动机
火箭发动机自身带有氧化剂,燃料燃烧时 不需要外界输入空气来助燃,可以在真空 中飞行,飞行高度不受限制。
根据采用的燃料不同,分为固体燃料火箭 发动机和液体燃料火箭发动机两种。
发动机原理完整版:第一章2、3、4、5节
![发动机原理完整版:第一章2、3、4、5节](https://img.taocdn.com/s3/m/dbfbd1c77375a417876f8fb2.png)
发动机推力大小仅仅反映飞机的推力需求, 不能反映不同推力级发动机之间的性能优 劣
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2021/7/13
整理课件
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位:N ·s/kg
• V9 V0 0 p 1 (0.5~0.75)
• 有效功 推进功的转换必有“损失”
2021/7/13
整理课件
38
三、推进效率
• 损失 = 有效功推进功 = 1 (V V )2
29 0
• 绝对坐标系中气流以绝对速度(V9 V0)排出 发动机所带走的能量,称为“余速损失”
•
若V0 =0,则全部可用能以动能 损失在空间,不产生推进功。
飞行速度变化时,只能用总效率表示经济性
飞行速度为零时,只能用耗油率表示经济性
2021/7/13
整理课件
42
四、总效率
• 对于涡喷发动机存在矛盾 0 t h p
– 涡喷发动机将热力循环获得的 机械能全部转换为气体的动能 增量,进、排气速度差大,可 提高热效率和增加推力
– 但排气速度差大,推进效率低 ,总效率低经济性差,耗油率
整理课件
23
一、性能指标
3、推重比 FW = F / W
• 无量纲量 • 综合性指标: 反映气动热力循环的设计水平(如高单位推
力),反映结构设计水平。 • 统计:W增加1kg导致飞机重量增加2.5kg。
2021/7/13
整理课件
24
一、性能指标
3、推重比
发动机测试技术教学讲座PPT
![发动机测试技术教学讲座PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/e65c6441ba68a98271fe910ef12d2af90242a8bd.png)
物联网技术
02
03
人工智能技术
通过物联网技术实现发动机测试 设备的远程监控和管理,提高测 试的灵活性和便利性。
利用人工智能技术进行智能故障 诊断和预测,提高发动机的可靠 性和安全性。
06 发动机测试技术教学与实 践建议
加强理论与实践相结合的教学方法
理论教学
确保学生掌握发动机测试的基本原理、测试方法和数 据分析技巧。
监测与诊断系统
在线监测与诊断系统包括各种传感器、数据采集器、分析软件等,能够实时采集、处理和分析发动机的 工作参数,对发动机的性能和故障进行预警和诊断。
04 发动机测试技术案例分析
案例一:某型号发动机台架试验案例
总结词
台架试验是发动机测试的重要环节,通过模拟实际运行工况,对发动机性能进行全面检测。
详细描述
该案例介绍了某型号发动机的道路试验过程,包括试验准备、试验路线、试验数据采集和整理等方面的内容。通 过道路试验,该发动机在实际运行中的性能表现得到了充分验证,为产品的优化和改进提供了有力支持。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
案例三:某型号发动机在线监测与诊断案例
总结词
在线监测与诊断技术是现代发动机测试 的重要手段,能够实时监测发动机运行 状态,及时发现和解决潜在问题。
发动机测试技术教学讲座
目录
• 发动机测试技术概述 • 发动机测试技术基础知识 • 发动机测试技术实践应用 • 发动机测试技术案例分析 • 发动机测试技术发展趋势与挑战 • 发动机测试技术教学与实践建议
01 发动机测试技术概述
发动机测试的定义与目的
定义
发动机测试是指通过一系列试验和测 量,对发动机的性能、状态和可靠性 进行评估和检测的过程。
按测试目的分类
航空发动机试验技术绪论
![航空发动机试验技术绪论](https://img.taocdn.com/s3/m/cc9c190ade80d4d8d15a4fd1.png)
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。
总目录
本章目录
一、航空发动机试验的分类:
(1)科学研究试验:研究发动机附件和部件之间的特性 (2)试制试验:长久试车,考验其可靠性和耐久性 研制试验可分为: (a)性能试验:主要检验发动机的空气流量、推力、燃油消耗 率和稳定性裕度;部件性能试验则主要检验部件的性能特性。 (b)适用性试验:测定发动机对油门和进口气流流场条件变化 的响应。 (c)耐久性试验:包括低周疲劳寿命、应力断裂或蠕变寿命、振 动特性、抗外来物损伤、包容能力等机械结构的强度试验。
(3)批生产发动机试车:每一台批生产发动机都要在地面试车 台上进行两种试车: (a)工厂试车 (b)检验试车。
从航空发动机各组成部分的试验来分类,可分为部件试 验和全台发动机的整机试验,一般也将全台发动机的试验称 为试车。 部件试验主要有:进气道试验、压气机试验、平面叶栅 试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试 验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。 整机试验有:整机地面试验、高空模拟试验、环境试验 和飞行试验等。
2)吞鸟试验
随着飞行速度的提高,飞机鸟装事件不断增多,据 美国空军统计自1964年以后破坏性鸟装事故显著增加, 平均每年达350次,被撞最多的部位就是发动机,约占 32%.撞入发动机的鸟类范围很广,按其重量分我国分为: 大鸟(2KG以上)、中鸟(1KG左右)、小鸟 (50~100G)三类。 试验要求: 中小鸟群撞入发动机不应破坏发动机结构完整性, 也不停车,但会引起短暂的推力下降或压气机不稳定。 大鸟撞入发动机应能安全停车且不发生危及发动机 故障。
航空发动机试验技术绪论
![航空发动机试验技术绪论](https://img.taocdn.com/s3/m/a8694a20001ca300a6c30c22590102020740f2f5.png)
航空发动机需要在各种复杂环境下进行试验,如高海拔、 高速飞行、极端温度等,如何模拟这些环境条件是试验技 术的另一大挑战。
试验数据采集与处理
航空发动机试验会产生大量的数据,如何快速、准确地采 集和处理这些数据,以得出准确的试验结果是技术挑战之 一。
管理对策与建议
建立严格的试验标准与规范
01
航空发动机试验技术绪论
目 录
• 航空发动机试验技术概述 • 航空发动机试验类型与内容 • 航空发动机试验技术方法 • 航空发动机试验技术应用与案例 • 航空发动机试验技术面临的挑战与对策
01 航空发动机试验技术概述
定义与特点
定义
航空发动机试验技术是指通过一系列 试验手段,对航空发动机的性能、可 靠性、耐久性等进行全面检测和评估 的技术。
特点
航空发动机试验技术具有高精度、高 效率、高安全性的特点,能够为发动 机的研发、改进、生产和使用提供重 要的技术支持和保障。
试验目的与意义
目的
通过航空发动机试验,获取发动机的性能参数、运行状态、 可靠性等数据,为发动机的设计、优化和使用提供依据。
意义
航空发动机试验技术是发动机研发、改进和生产过程中不可 或缺的一环,对于提高发动机性能、降低故障率、保障飞行 安全具有重要意义。
研发低排放、低噪音、高能效的 发动机试验技术,推动航空工业 的绿色可持续发展。
虚拟与仿真技术
结合虚拟现实和仿真技术,构建 发动机试验的虚拟环境,降低试 验成本和风险,提高试验的安全 性和可重复性。
05 航空发动机试验技术面临 的挑战与对策
技术挑战
发动机性能参数测量精度
在试验过程中,如何准确测量发动机的性能参数,如推力、 油耗率、排气温度等,是试验技术的关键挑战之一。
航空发动机试验技术一课件
![航空发动机试验技术一课件](https://img.taocdn.com/s3/m/2f9db240376baf1ffc4fadcf.png)
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
④L型试车台:进气道是垂直的,试车间和排气道是水平 或进气道和试车间是水平的,排气道是垂直的
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。
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。
2)试车台架的型式
动架固定方法
支撑式:发动机固定在动架上部
悬挂式
壁柱挑梁悬挂式 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。
4,按发动机推力级和功率级分类 如表1.1
四、试车台的布置及其简图
1,试车台布置 考虑以下内容: ①被试发动机的机型、数量及要求 ②发动机试车台道、试车间及排气道的尺寸、型式、气动及消声 设施,如导流片、引射筒、消声装置等以及相互间的 位置
航空发动机试验
![航空发动机试验](https://img.taocdn.com/s3/m/2861f12ba66e58fafab069dc5022aaea998f419f.png)
按照发动机有关标准、规范及指南中涉及的试验要求,发动机的零部件、系统试验主要划分为3类。
(1)部件性能与稳定性验证试验。该类试验指对核心机、风扇、压气机和涡轮等部/组件及控制系统等开展 的试验,包括调节能力试验、加力燃烧室稳定性试验,控制系统的半物理模拟试验等,为确定部件和系统稳定性 提供了依据。
测试系统由传感器、信号变换器、显示或自动记录设备等组成。它们之间可以用导线连接,有时需要采用遥 测系统。发动机测试系统除有精确度要求外,还必须具有远距离传输测取信息并与计算机联机操作的能力。装在 飞机上的测试装置,要求体积小并有承受大的过载和在各种环境条件下工作的能力。发动机试验中被测物理量种 类繁多,有压力、温度、气流速度、燃油和空气流量、转速、推力或扭矩、应变和振动等。这些物理量分为稳态 的(大小基本不随时间变化)和动态的(大小随时间变化)两类。后一类参数如高频脉动的压力、振动、应变等, 需要用高频率响应的传感器测量,用示波器显示或磁带机记录,并用动态信号处理仪进行数据处理和分析。在发 动机内不宜安装大量的传感器,因此需要利用非接触式测量方法(如激光、光学和 X射线)测量正在转动的零件 与静止件间的间隙等。发动机试验,特别是调试试验,输出的信息量很大,可达1000条通道。这样大的信息量必 须利用电子计算机按预先编制的程序进行自动化的数据采集和处理。
此外,一些先进发动机国家建立了完善的发动机试验测试技术体系和标准体系。
未来发动机技术的发展要求发动机具有更高的涡轮进口温度、效率和可靠性,以及更低的排放和噪声,这些 都对发动机试验测试技术提出了新的挑战。新一代智能发动机将采用更多的主动控制技术和健康管理技术,这对 传感技术提出了更高要求。
未来航空发动机试验测试技术发展的需求主要包括:高性能测试仪器、小型传感器设计、长寿命高可靠传感 器设计、嵌入式传感、高温燃气温度测量及校准、高温构件表面温度测量及校准、涂层状态监测、高温气体流量 测量校准、燃油流量动态测量校准、叶尖间隙测量与校准、整机和部件应力和振动测量、遥测、噪声测量校准分 析、排放测试、滑油品质在线监测、气路监测诊断、气动稳定性及动态压力测量、空气系统测量、流场精细测量 等试验测试技术研究工作、专用测试设备校准技术及试验测试结果的准确度提高技术等。
航空航天技术概论 第一章-2(网上课件)
![航空航天技术概论 第一章-2(网上课件)](https://img.taocdn.com/s3/m/a9d7381f6edb6f1aff001ff7.png)
➢ 我国研制了一系列近程、远程及洲际导弹, 并掌握着可用于实战的核导弹。
2020年3月3日星期二
北京航空航天大学
第30页
➢ 1982年10月12日,我国常规动力潜艇成功 地从水下发射了我国第一枚固体推进剂战略导 弹。
2020年3月3日星期二
北京航空航天大学
第28页
1.4.1 我国的航天工业
➢ 新中国的航天工业起步于1956年。
➢ “两弹一星”工程辉煌和40多年来, 我国在航天领域取得的巨大成就。
➢ 航天工业为我国的国防建设做出了巨 大的贡献。
2020年3月3日星期二
北京航空航天大学
第29页
导弹武器
➢ 1956年10月8日,我国第一个导弹研究院, 即国防部第五研究院正式成立。
“长征” 2号F等。
2020年3月3日星期二
北京航空航天大学
第12页
弹道导弹的特点
➢ 弹道导弹发射后,除开始的一小段有动力 飞行并对其弹道进行制导外,其余全部沿着 只受地球重力作用的椭圆轨道飞行。
➢ 弹道导弹的飞行特点:主要飞行段在大气 层外,最后再入大气层攻击目标。
➢ 弹道导弹的发展,“三位一体”核战略的 形成。
➢ 我国第一架拥有自主知识产权、适用于私人 商务活动的轻型飞机“小鹰-500”于2003年10月 26日首飞成功。
2020年3月3日星期二
北京航空航天大学
第25页
➢ 我国与美国合作生产MD-82等大型客机,共 生产了35架,其中10架返销美国。还承担了波 音、空中客车多种型号客机的零部件生产工作。
航天器发展概况
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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。