中国大涵道比涡扇发动机整机试验验证规划研究

为满足中国军用运输机和民用大飞机用大涵道比涡扇发动机的研制需求,加速提升中国试验技术能力,根据国外先进大涵道比涡扇发动机整机试验取得的成果,分析并明确了大涵道比涡扇发动机整机试验验证依据,制定了未来中国大涵道比涡扇发动机整机试验验证规划,系统地论证了不同类别整机试验的关注点,总结了中国开展大涵道比涡扇发动机整机试验需突破的关键技术,为开展其整机试验理清思路。     

分开排气大涵道比涡扇发动机高空模拟试验排气布局评估

为评估分开排气大涵道比涡扇发动机高空模拟试验的排气特性,采用数值仿真方法,对分开排气发动机高空模拟试验时配备的排气扩压器的结构进行分析。主要从发动机尾锥与排气扩压器入口距离、排气扩压器结构尺寸、舱内压力模拟偏差及次流四方面影响进行排气特性计算,并以发动机设计推力进行检验。结果表明:该发动机进行高空模拟试验时,排气扩压器直径应不小于3.5 m,排气扩压器直段长度不小于9.0 m,发动机尾锥与排气扩压器入口距离以0.85倍扩压器直段直径为宜;发动机飞行包线的巡航点和左边界点的推力偏差,均随模拟舱压偏差绝对值的增大而增大,但巡航点推力变化斜率较大。     

大涵道比涡扇发动机稳态调节规律分析

归纳总结了大涵道比涡扇发动机稳态调节规律的设计特点,计算分析采用不同调节规律对分开排气的大涵道比涡扇发动机性能影响。计算结果表明,不同调节规律对发动机性能影响有一定差异,需要根据发动机的用途选择合适的调节规律,结合计算分析给出了发动机稳态调节规律的实现方式。     

反推力装置模型试验台的研制及验证

为开展大涵道比涡扇发动机反推力装置的性能试验，设计了涡扇发动机反推力装置模型试验台。该试验台具有六分力 测量、外流场测量、内涵气体加温等功能，以及双涵道喷管矢量推力和性能测量能力。通过直接排气和反推力排气试验对该试验台 的主要功能进行了验证，结果表明：试验台满足最大排气流量60 kg/s 的双涵道喷管直接排气和反推力排气性能试验要求，内涵可 加温到650 ℃，测量精度较高，可用于航空发动机反推力装置及功能喷管、排气装置等部件的基础试验。     

大涵道比涡扇发动机侧风试验方法研究

侧风条件对大涵道比涡扇发动机性能稳定性有重要影响。为开展大涵道比涡扇发动机侧风试验,分析了侧风试验标准要求及侧风发生装置的工作原理与调试标定方法,进行了大涵道比涡扇发动机侧风试验研究,制定了侧风试验数据分析方法。开发了1种用于模拟侧风环境的试验装置,并提出了1种风速标定方法和开展侧风试验的程序。结果表明:该试验装置可有效实现航空发动机侧风试验环境,该标定方法可得到侧风试验装置工作状态与试验所需风速之间的映射关系,具有重要的工程指导意义。     

2011年1-4期总目次

试验与研究改善高空台试验中发动机性能参数不确定度的方法探讨……………………刘志友,马前容,师伟（1—1）民用大涵道比涡扇发动机动态性能模拟研究………………………………………………………李刚团（1-8）     

基于燃气发生器法的小型中涵道比发动机性能计算分析

为了研究小型中涵道比分排涡扇发动机装机性能,建立了基于燃气发生器法的性能计算模型。由CFD数值模拟计算喷管特性,由发动机地面台架试验及针对小型中涵道比的特点发展的修正方法获取内外涵喷管进口总压和总温的修正系数曲线,经高空模拟台试验验证,发动机最大状态下的推力计算误差≤0.5%。再基于飞行试验测试数据,计算得到发动机在装机条件下的空气流量与飞行推力,与发动机设计厂家的模型计算结果相比,发动机各状态下推力最大误差≤1.3%,流量最大误差≤2.5%。结果表明：发展的性能模型修正方法适用于小型中等涵道比涡扇发动机的装机性能确定;同时修正中等涵道比分排发动机的内外涵喷管进口压力可提高模型推力计算精度;同时修正小流量分排发动机内外涵喷管进口温度可提高流量计算精度。     

分开排气涡扇发动机的热力循环分析

基于燃气发生器的概念分析了分开排气涡扇发动机的效率划分。在此基础上，通过理论推导证明了分开排气涡扇发动机的最佳外涵风扇增压比的存在判据，及其单位推力、效率和耗油率极值的等价性。给出的判据可以作为实际分排涡扇发动机设计中的最佳外涵风扇增压比的选择依据。针对两型大涵道比分开排气涡扇发动机热力循环分析的结果表明:当外内涵排气速度的比值与风扇、低压涡轮效率的乘积相等时，发动机的总效率和单位推力最大，耗油率最低，从而证明了本文给出的效率划分和最佳外涵风扇增压比判据是合理的。      

大型航空发动机试验及试验设备研究

分析了大涵道比涡扇发动机的主要技术特点,中国民用航空规章第33部<航空发动机适航标准>(CCAR33)所要求的试验科目和试验设备的特点,针对我国航空发动机大型试验设备的现状,提出了大涵道比涡扇发动机试验设备的建设规划.     

雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响

在发动机性能模拟中引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正，分析了某大涵道比涡扇发动机用作高空长航时无人机动力装置时，雷诺数对调节计划和性能的影响。通过数值计算获得了在高空条件下发动机推力、耗油率、转速以及涡轮前温度等重要特性受雷诺数影响的变化情况，为高空长航时无人机动力选型提供了参考依据。针对该类型发动机特点，提出了改善发动机性能的措施。     

Extending your test without extending your test system

Often a test system developer discovers that there is a need for just a bit more capability than that called for in the original specifications. This paper looks at ways of pulling out that little bit extra, using the spare but less obvious capabilities that are built into all systems.     

航空发动机试车台噪声环境测试研究

航空发动机试车台噪声控制是试车台设计的关键技术之一,如何针对现有典型试车台开展噪声环境测试和评估,是航空发动机试车台噪声环境研究的一项重要内容,是设计和评估高品质试车台的重要技术手段。在我国典型试车台上,针对大涵道比涡扇发动机开展噪声测试和综合分析,分别完成了发动机噪声源特性分析、进排气塔消声和隔声分析、周围环境噪声分析等,并对试车台降噪设计关键问题进行了探讨,对今后试车台的降噪设计具有重要借鉴意义。     

Vertical test integration

Today, most every weapon system is electronics intensive. Digital computers are at the core of military aircraft, ship, and vehicle weapons systems. Indeed, each weapon system's performance is largely determined by its digital computers and other electronics. This electronics dependency is necessary in order to provide the speed, functional compliance, and accuracy to achieve the required weapon system performance. Historically, test systems required for the various maintenance levels and also at the manufacturing site have each been uniquely developed, employed, and sustained for only one area of weapon system electronics support. There are a number of reasons for this situation including different organizations responsible for the levels of support, different funding sources, timing limitations, and technical feasibility. In recent years, however, commercial-off-the-shelf (COTS) advances in measurement and stimulation hardware, personal computers, Windows operating systems, flexible test programming languages, and more, have made it technically feasible to develop a family of test systems that provide common weapon system electronics support at all levels. Some use the phrase Vertical Test Integration to describe this concept of factory/field/depot integration     

Built-in test maturation concepts using test program set andrelational database technologies

Continual improvement of avionic built-in test (BIT) is critical to mission readiness and capability. This paper discusses how test program set (TPS) and relational database (RDB) technologies can be used for this purpose. Important aspects for continually improving avionic BIT and TPS operation are discussed     

涡轮喷气式发动机整机环境下折流燃烧室性能试验

采用整机试验的方法,对某型涡轮喷气式发动机从低转速到高转速状态下的燃烧室出口温度进行了测量.结果表明:该折流燃烧室在发动机低转速下性能较差,但各项性能参数随着发动机转速的增加而上升.在发动机设计点状态下,该折流燃烧室各项指标基本符合设计要求,其出口温度分布系数小于0.31,燃烧效率可达98.1%.      

基于飞行试验数据的进气道畸变预测与试验验证

采用响应曲面的试验设计方法,构建了基于试飞数据的进气道压力畸变预测模型,进行不同飞行工况进气道畸变模型预测与飞行试验验证研究。研究结果表明:模型预测与飞行试验结果相比,综合压力畸变指数平均相对误差为421%,稳态周向畸变指数平均相对误差为799%,结果吻合良好,能够满足对该型进气道畸变预测要求;大迎角、侧滑及其组合飞行时,进气道内部附面层气流分离是造成进气道出口畸变的主要因素;进气道出口低压区的位置与飞行姿态角相对应,并在周向上向压气机的旋转方向有小范围偏转,偏转角度与发动机状态相关;采用“模型预测+飞行试验”的模式能够完整、安全高效地考核评估飞机进气道的畸变特性,具有很好的工程适用性。     

一种转子空间弯曲轴线的测试方法及试验验证

提出了一种转子空间弯曲轴线的测试技术。针对某实际弯曲转子，首先，利用电涡流位移传感器测量转子不同截面的弯曲向量，得到了在同一绝对坐标下的各截面形心相对于旋转中心的弯曲向量；然后，应用三次样条函数拟合了转子的空间几何中心线，再利用Visual C++ 编程调用OPENGL图形函数，对弯曲转子进行了三维实体显示；最后利用百分表测量法和所提方法进行了对比试验。结果表明:所提方法测得的弯曲转子各截面轴心轨迹与百分表测得的各截面轴心轨迹基本一致，拟合圆结果也基本重合，其中截面1、截面6的拟合圆结果虽有轻微误差，但误差在可允许范围以内，由此验证了该方法的准确性和可行性。      

Reconfigurable COTS test systems

Automatic Test Equipment (ATE) systems are used to qualify, accept, and troubleshoot electronic products. ATE systems may be in the form of large general-purpose systems that can test a wide variety of products or the more commonly used custom, turnkey systems that are designed for specific test application(s) and requirements. Turnkey ATE systems are labor-intensive; as a result, even a relatively simple turnkey tester is costly and may take months (or even years) to develop, integrate, and deploy. The main reason for this aspect of turnkey ATE systems is that even though the instrumentation may be off-the-shelf components, most everything else is custom and requires design, development, extensive debug and integration. Time and again, systems integrators have tried to find a solution that would combine the cost effectiveness of COTS systems with the flexibility of custom ATE. This paper suggests a solution to this problem and that it is feasible to combine COTS testers with custom requirements. This solution, called CreATE, provides a flexible architecture using COTS components (including instruments, cabling and interfacing products)     

Future test system architectures

An expanding number of test system architectural choices has caused confusion in the test engineering community. This will show the strengths and weaknesses of existing test system architectures including rack and stack systems with GPIB instruments and modular systems like VXI and PXI. It will provide a glimpse into an emerging new architecture: LAN-based test systems. The paper reviews key concerns such as costs, channel counts, footprints, IO speeds, ease-of-integration, and flexibility. The objective of the paper is to provide engineers insight into the most effective test systems for their future applications.