航空发动机试验技术第一章课件

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1、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,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：地面试验设备高空试验设备飞行试验设备 地面试验设备：供航空发动机在地面条件下进行试验。,组成：

2、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。 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。,测试设备间：其中布置各种测试设备。 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

3、等试验内容。 第一节 试车台的总体布置 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12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： 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

4、300米 应尽量布置在厂区、住宅区的常年下风方向,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 应注意毗邻的地区有无污染源，并注意其性质、距离和风向 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。 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 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,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

5、易大坡道，小弯道，保证运输的安全 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,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,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

6、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： 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 U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 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,L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,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： 被试发动机的机型、数量及要求 发动机试车台架型式。如支撑式或屋顶悬挂式等等

7、,进气道、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 与发动机试车相适应的各种系统及其电气控制、测量、采集与处理等设备及操纵间、测试间及设备间等尺寸及其位置 按发动机试车工艺流程及有关规定要求的准备间的面积、设备及其位置布置 试车台各种设备及房间所需供电、供气、供油、给排水、采暖通风及空调、防火设备设施而增加的设备及房间 按使用要求需考虑辅助性房间。如机修、电修、仪表控存房间及生活卫生间等,2，典型试车台的布置简图 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

8、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,涡扇发动机试车台布置简图 图示均为推力150KN的涡扇发动机试车，因进气量很大，故试车间为收缩性，它使发动机排气及被引射的气流沿收缩通畅的流入引射间，并可避免试车间内排气回流，气动力及噪声控制均可符合要求。,涡桨发动机试车台布置简图 图示发动机试车，它们的进排气气流通畅、阻力小，消声装置需较长，但结构简便。,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。

9、,本章目录,总目录,1.1.2 试车台空气动力要求,1.室内试车台与露天试车台的气动差异,发动机露天试车台和试车间试车气流流线的差异： 露天试车发动机远前方的气流速度为零，进气流场是对称均匀，气压为大气标准值。室内进气压力小于大气压力 试车间试车时，大量冷空气被吸入引射筒内，降低了高温燃气的温度 室内试车排气截面有限，并且不同程度地存在排气反压，露天则不存在 露天试车时发动机一般离地面很高，对发动机性能的影响可以忽略，而在室内试车时，发动机中心线离地面距离受到限制，会影响发动机试车性能,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：,发动机喷口出于亚临界或临界状态时，有：,2，

10、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： 进气压力损失不应大于50mm水柱（约490Pa） 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表示：,3.试车间空气动力要求 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 进排气截面静压差不超过100pa ,1.1.3 试车台噪声控制 1.试车台噪声控制的措施 根据环境保护的要求，试车台需要降低噪声 尽可能把试车台布置在工厂生产区和生活区的下风向 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 在传播途径上采取减弱声能的

11、措施，详细见书 试车间人员带个人防护用具,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。,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

12、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。,2.涡喷、涡扇发动机试车台架 该台架由与基础刚性连接的定架，安装发动机并传递推力的挂架（支架）和动架，定架与动架连接的弹簧片和推力测量系统等组成，推力测量包括测量装置和校准装置等。 1）对试车台架的要求 推力测量系统精度：室内生产试车台架为0.5，室内基准试车台架为0.25。 主体结构除强度要求外，还应有足够的刚度，减少推力测量附加误差。 推力测量系统的灵敏度：对测量精度为0.5的台架应不大于最大测量值的0.1；测量精度0.25的台架应不大于最大测量值的0.055,发动机施工进气道应伸出其主

13、体结构前缘不小于15倍进气道直径。 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。 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。 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。 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

14、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。,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。,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

15、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。,(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

16、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。,(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。,7)校准装置： (1)液压加载