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

《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定渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性。即在地面臺架試車條件下（飛行 M=0、飛行高度H=0），測量發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F、耗油率sfc、壓氣機(jī)增壓比**、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mau-201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)TC-21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， 燃油經(jīng)過四個(gè)離心式噴嘴向燃燒室供油。MAu-201發(fā)動(dòng)機(jī)采用單級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試車臺架試驗(yàn)臺采用彈簧片式的臺架， 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，測力系統(tǒng)測力計(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)，推力通過兩側(cè)支架傳到動(dòng)架，通過動(dòng)架又傳遞給測力計(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)曲線是根據(jù)對發(fā)動(dòng)機(jī)臺架的校準(zhǔn)結(jié)果繪制而成的（見圖 3）。為了測量空氣流量，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操縱臺操縱臺上安裝有發(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、測量燃油消耗率的渦輪流量計(jì)8等。2.5監(jiān)控與測量儀表推力表：為一個(gè)毫伏表，發(fā)動(dòng)機(jī)推力通過推力傳感器將推力轉(zhuǎn)換為電壓信號。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，測量用數(shù)字式轉(zhuǎn)速表。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表，測量用數(shù)字式排氣溫度表。離心式壓氣機(jī)出口壓力表：為標(biāo)準(zhǔn)壓力表。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）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)）下測量記錄所需數(shù)據(jù)。每次測量數(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 P。和溫度「，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)。（1）轉(zhuǎn)速n的測定由數(shù)字式轉(zhuǎn)速表直接讀數(shù)。數(shù)字轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)ncor二（（測）288/T0n（測），換算轉(zhuǎn)速門妙為：（r/min）（2）推力的測定根據(jù)操縱臺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）獲得推力的測量值 F（測）FCOr-F（測）101325/P0，換算推力為：(N)（3） 單位燃油消耗率sfc的測定用渦輪燃油流量計(jì)測量發(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, （kg/N.h）再根據(jù)測定的燃油密度 P（煤油的密度片780kg/m3），即可計(jì)算出燃油消耗率sfc ，即：sfc測=3600Vr/F （kg/N.h）換算SfCcor為：sfCcor=sfc（測）J288/T0 Pm,然后根據(jù)流量公式計(jì)算出空氣流（4） 空氣流量ma的測定由數(shù)字式壓力表讀出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量管測量段的靜壓量ma （kg/s）mA=kq（兀） AAR/jTo式中：k一氣體物理性質(zhì)常數(shù)，對于空氣 k=0.0404i—進(jìn)氣管流量系數(shù)，=0.982A一進(jìn)氣流量管測量段截面積， A=0.01767mP°一大氣壓力T°一試車間空氣溫度q（）一氣體密流函數(shù)，取決于氣動(dòng)函數(shù) -：（）=Pm/P0Pm一測量截面靜壓換算空氣流量為：m換算空氣流量為：macorma.288 金丁元(kg/s)（5）壓氣機(jī)出口空氣壓力P2*和增壓比7k*的測定從操縱臺上的標(biāo)準(zhǔn)壓力表讀出P2*（表）**p2=P2表+P0壓氣機(jī)增壓比「k*7：k=p2/P06 壓氣機(jī)出口氣體溫度T2*的測定從操縱臺上的數(shù)字式溫度表讀出 t2*（測），則換算溫度為:(K)T2C0r—二(t2(測)273)288/T(K)⑺排氣溫度t4*的測定從操縱臺上的數(shù)字式溫度表讀取， 測量值為t4*（測），按下式換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)， 即換算排氣溫度為：t4cor=(t4(測)273)288/T。(K)(8)測量大氣溫度t。的單位為C,計(jì)算時(shí)換算成絕對溫度To=to+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)..**=f(n) T2coL=f(n) T4co^=f(n) macor=f(n)(2)回答下列問題：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？發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度T3*比較難測，試問至少應(yīng)測量哪些參數(shù)才能計(jì)算出 T3*?在計(jì)算空氣流量時(shí)，為什么乘上流量系數(shù) 占發(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轉(zhuǎn)速(rpm)推力(N)耗油率(kg/N.h)壓氣機(jī)出口壓力2(N/m)n測ncorF表(mV)F測Fcorf(Hz)Sfc測Sf%rP2*表P2*Hk*123456發(fā)動(dòng)機(jī)試車數(shù)據(jù)記錄整理表發(fā)動(dòng)機(jī)型號試車目的