渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性實(shí)驗(yàn)

1、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書發(fā)動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室2006年3月渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性實(shí)驗(yàn)1試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性。即在地面臺(tái)架試車條件下（飛行M0、飛行高度H0），測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F、耗油率sfc、壓氣機(jī)增壓比pk*、排氣溫度T4*、空氣流量ma隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的變化關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)本試驗(yàn)所用發(fā)動(dòng)機(jī)為MA201單軸渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)為莫斯科航空學(xué)院在渦輪起動(dòng)機(jī)TC21的基礎(chǔ)上制造的，將渦輪起動(dòng)機(jī)帶減速器的自由渦輪拆下，換上收斂噴管，在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口安裝了帶測(cè)量段的進(jìn)氣裝置，改裝成渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)為一級(jí)帶導(dǎo)風(fēng)輪的離心式壓氣機(jī)，燃燒室為帶四個(gè)單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室

2、，燃油經(jīng)過(guò)四個(gè)離心式噴嘴向燃燒室供油。MA2 01發(fā)動(dòng)機(jī)采用單級(jí)渦輪和收斂形尾噴管。發(fā)動(dòng)機(jī)在最大狀態(tài)工作時(shí)的主要參數(shù)如下：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：50500rpm增壓比： 2.0渦輪前溫度：850°C 空氣流量： 1.2kg/s2.2試車臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)采用彈簧片式的臺(tái)架，其構(gòu)造如圖1所示。由活動(dòng)框架1（動(dòng)架）和固定底架2（定架）兩部分組成，動(dòng)架和定架靠四片彈簧片3相連接，發(fā)動(dòng)機(jī)裝在動(dòng)架上。定架用螺釘與地基相連，測(cè)力系統(tǒng)測(cè)力計(jì)4固定在定架上，活塞桿5與動(dòng)架相連。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，推力通過(guò)兩側(cè)支架傳到動(dòng)架，通過(guò)動(dòng)架又傳遞給測(cè)力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)推力表指示數(shù)據(jù)查推力校準(zhǔn)曲線，即可得到發(fā)動(dòng)機(jī)推力。推力校準(zhǔn)曲線是根

3、據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的校準(zhǔn)結(jié)果繪制而成的（見(jiàn)圖3）。為了測(cè)量空氣流量，在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)前安裝了進(jìn)氣流量管6。2.3操縱臺(tái)操縱臺(tái)上安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)油門操縱桿，控制和監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)工作的開關(guān)和儀表，以及測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的儀器、儀表。2.4燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)如圖2所示，包括油路開關(guān)1、油濾2、燃油泵3、油門操縱桿4、油路開關(guān)5、油濾6、燃油壓力傳感器7、測(cè)量燃油消耗率的渦輪流量計(jì)8等。2.5監(jiān)控與測(cè)量?jī)x表l 推力表：為一個(gè)毫伏表，發(fā)動(dòng)機(jī)推力通過(guò)推力傳感器將推力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。l 轉(zhuǎn)速表：有指針式和數(shù)字式兩種，監(jiān)控用指針式轉(zhuǎn)速表，測(cè)量用數(shù)字式轉(zhuǎn)速表。l 排氣溫度表：用熱電偶及其配套儀表指示排氣溫度，監(jiān)控用指針式排氣溫度

4、表，測(cè)量用數(shù)字式排氣溫度表。l 離心式壓氣機(jī)出口壓力表：為標(biāo)準(zhǔn)壓力表。l 大氣壓力計(jì)和大氣溫度表：為動(dòng)槽式水銀大氣壓力計(jì)和溫度計(jì)。3實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟3.1 開車前準(zhǔn)備(1) 安裝好尾噴管排氣筒，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的各連接部分是否松動(dòng)，管路和附件是否漏油。(2) 開動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，打開供電開關(guān)、燃油箱閥門，檢查各電器系統(tǒng)及儀器儀表是否正常工作。3.2 冷轉(zhuǎn)將發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“冷轉(zhuǎn)”位置，并按下發(fā)動(dòng)機(jī)“啟動(dòng)”鈕進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)冷轉(zhuǎn)。冷轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)10秒，冷轉(zhuǎn)時(shí)只接通電起動(dòng)機(jī)，燃油不進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道的吹風(fēng)換氣，其目的是排除氣流通道中的剩余燃油。3.3 熱起動(dòng)（開車

5、）將發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“熱起動(dòng)”位置，按下發(fā)動(dòng)機(jī)“啟動(dòng)”按鈕進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熱起動(dòng)。為了在實(shí)驗(yàn)時(shí)改變發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，使用發(fā)動(dòng)機(jī)操縱桿來(lái)控制供油活門，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱桿移動(dòng)時(shí)，供油活門通路的截面發(fā)生相應(yīng)變化，因此燃油流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也發(fā)生相應(yīng)變化。在發(fā)生意外事故的情況下，應(yīng)立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)的電源開關(guān)。3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄取和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（45個(gè)轉(zhuǎn)速狀態(tài)）下測(cè)量記錄所需數(shù)據(jù)。每次測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，都要在發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定后進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)前后，分別記錄大氣壓力P0和溫度T0，取平均值記錄。然后按照相似理論，將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的換算參數(shù)。（

6、1）轉(zhuǎn)速n的測(cè)定由數(shù)字式轉(zhuǎn)速表直接讀數(shù)。數(shù)字轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)n（測(cè)），換算轉(zhuǎn)速ncor為： (r/min)（2）推力的測(cè)定根據(jù)操縱臺(tái)上的毫伏表讀出的電壓值V，再查推力校準(zhǔn)曲線圖3（或按根據(jù)推力校準(zhǔn)曲線擬合的公式進(jìn)行計(jì)算）獲得推力的測(cè)量值F（測(cè)），換算推力為： (N)（3）單位燃油消耗率sfc的測(cè)定用渦輪燃油流量計(jì)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗油率。從頻率計(jì)上記錄燃油流經(jīng)渦輪流量計(jì)的頻率值f，根據(jù)記錄的頻率值f查燃油流量和頻率的關(guān)系曲線（圖4），便可算出燃油消耗的體積流量V，再根據(jù)測(cè)定的燃油密度r（煤油的密度r780kg/m3），即可計(jì)算出燃油消耗率sfc（測(cè)），即： (kg/N.h)換算sfccor為： (k

7、g/N.h)（4）空氣流量ma的測(cè)定由數(shù)字式壓力表讀出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量管測(cè)量段的靜壓Pm，然后根據(jù)流量公式計(jì)算出空氣流量ma（測(cè)）， （kg/s）式中：k 氣體物理性質(zhì)常數(shù)，對(duì)于空氣k0.0404m 進(jìn)氣管流量系數(shù)，m0.98A 進(jìn)氣流量管測(cè)量段截面積，A0.01767m2P0 大氣壓力T0 試車間空氣溫度q(l) 氣體密流函數(shù)，取決于氣動(dòng)函數(shù)p (l)=Pm/P0Pm 測(cè)量截面靜壓換算空氣流量為： （kg/s）（5）壓氣機(jī)出口空氣壓力P2*和增壓比pk*的測(cè)定從操縱臺(tái)上的標(biāo)準(zhǔn)壓力表讀出P2*（表）， 壓氣機(jī)增壓比pk*（6） 壓氣機(jī)出口氣體溫度T2*的測(cè)定從操縱臺(tái)上的數(shù)字式溫度表讀出t2*（測(cè)

8、），則換算溫度為： （K）（7）排氣溫度T4*的測(cè)定從操縱臺(tái)上的數(shù)字式溫度表讀取，測(cè)量值為t4*（測(cè)），按下式換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即換算排氣溫度為： （K）（8）測(cè)量大氣溫度t0的單位為°C，計(jì)算時(shí)換算成絕對(duì)溫度T0 = t0+273 (K)4實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性圖，即下列關(guān)系圖：Fcor = f(n) sfccor = f(n) pk* = f(n) T2cor* = f(n) T4cor* = f(n) macor = f(n)（2）回答下列問(wèn)題：a) 發(fā)動(dòng)機(jī)試車數(shù)據(jù)為什么要進(jìn)行換算？若要求今天試車的換算轉(zhuǎn)速為35000rpm，做實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？b) 發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度T3*比較難測(cè)，試問(wèn)至少應(yīng)測(cè)量哪些參數(shù)才能計(jì)算出T3*？c) 在計(jì)算空氣流量時(shí)，為什么乘上流量系數(shù)m？發(fā)動(dòng)機(jī)試車數(shù)據(jù)記錄整理表發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 試車目的 大氣溫度 大氣壓力 燃油密度 噴口直徑 試車日期 序號(hào)轉(zhuǎn)速（rpm）推力（N）耗油率（kg/N.h）壓氣機(jī)出口壓力(N/m2)n測(cè)ncorF表(mV)F測(cè)Fcorf(Hz)Sfc測(cè)sfccorP2*表P2*pk*123456發(fā)動(dòng)機(jī)試車數(shù)據(jù)記錄整理表發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 試車目的 大氣溫度 大氣壓力 燃油密度