北航小型航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗報告材料

1、word航空航天大學(xué)航空航天大學(xué)研究生課程實驗報告小型航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗報告小型航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗報告共 12 頁(含封面)學(xué)學(xué)生生某某某某：學(xué)學(xué)生生學(xué)學(xué)號號：任任課課教教師師：聯(lián)聯(lián)系系方方式式：能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院年月年月word一、試驗簡介一、試驗簡介1.11.1 試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康牧私庑⌒秃娇瞻l(fā)動機(jī)整機(jī)試驗過程，熟悉發(fā)動機(jī)試車臺結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)上下臺架操作步驟，了解發(fā)動機(jī)整機(jī)測試系統(tǒng)掌握發(fā)動機(jī)試車過程操作方法，學(xué)習(xí)發(fā)動機(jī)試驗數(shù)據(jù)處理與總體性能計算。1.21.2 試驗內(nèi)容試驗內(nèi)容a)b)c)發(fā)動機(jī)上下臺架操作；發(fā)動機(jī)試車過程控制操作；發(fā)動機(jī)試驗數(shù)據(jù)處理與總體性能計算。發(fā)動機(jī)、試車

2、臺以與發(fā)動機(jī)、試車臺以與 catcat系統(tǒng)簡介系統(tǒng)簡介本次試驗所用的 wpxx 發(fā)動機(jī)是一臺小型、單軸、不帶加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，主要由以下幾局部構(gòu)成：a)級單面離心壓氣機(jī)組成；b)的甩油盤供油；c)d)渦輪：單級軸流式渦輪；尾噴管：簡單收斂式不可調(diào)節(jié)的尾噴管。燃燒室：軸內(nèi)供油式環(huán)形燃燒室，使用靠離心力甩油壓氣機(jī)：組合式壓氣機(jī)，由一級跨音軸流壓氣機(jī)和一發(fā)動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：海平面靜止最大推力為 850 公斤，空氣流量 13.5kg/s，壓氣機(jī)增壓比 5.5，渦輪前溫度 1200k，轉(zhuǎn)速 22000r/min。發(fā)動機(jī)的主要工作狀態(tài)劃分：word123456最小狀態(tài)慢車狀態(tài)80%狀態(tài)最某某

3、續(xù)狀態(tài)中間狀態(tài)最大狀態(tài)39%48%80%95%98%100%臺系統(tǒng)臺系統(tǒng)a)b)c)d)e)f)燃油系統(tǒng)；數(shù)字控制系統(tǒng)；油濾、油路、起動供油系統(tǒng)；滑油系統(tǒng)；起動系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)測試附件。輔助測試系統(tǒng)輔助測試系統(tǒng)catcat1 1傳感器選型原如此：傳感器選型原如此：a)b)c)最小值不低于 1/3；d)e)動態(tài)特性好；接入測量系統(tǒng)時對測量產(chǎn)生的影響小；靈敏度高，輸入和輸出之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系；噪聲小，滯后、漂移誤差??；常用的測量值大小約為傳感器最大量程的 2/3 左右，2 2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要評定指標(biāo)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要評定指標(biāo)：a)分辨率wordb)c)d)3 3catcat系統(tǒng)：系統(tǒng)：與一

4、般系統(tǒng)相比，cat系統(tǒng)包含了數(shù)采數(shù)據(jù)又高于數(shù)采系統(tǒng)。整機(jī)參數(shù)轉(zhuǎn)速排氣溫度推力耗油率空氣流量發(fā)動機(jī)推動符號ntt5fsfcwakf部件參數(shù)發(fā)動機(jī)進(jìn)口總壓壓氣機(jī)后總壓發(fā)動機(jī)進(jìn)口總溫壓氣機(jī)后總溫滑油壓力滑油溫度部件參數(shù)燃油進(jìn)口壓力尾噴口直徑增壓比涵道比大氣壓力大氣溫度、空氣濕度采集速度線性度誤差限二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理2.12.1 相關(guān)理論知識相關(guān)理論知識發(fā)動機(jī)工作參數(shù)對標(biāo)準(zhǔn)大氣條件的換算公式：a)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速：nc n288 (r /min)；273t0101.325(dan)；p0288 (k)；273t0b)發(fā)動機(jī)推力：fc fc)發(fā)動機(jī)渦輪后燃?xì)鉁囟龋簍t5ctt5發(fā)動機(jī)燃油消耗量：d)wo

5、rdwfcwf101.325288 (kg /h)；p0273t0發(fā)動機(jī)單位推力燃油消耗量：sfc e)wfcfc (kg /dan h)。2.22.2 發(fā)動機(jī)性能曲線發(fā)動機(jī)性能曲線根據(jù)相關(guān)公式將轉(zhuǎn)速、推力、 燃?xì)鉁囟鹊葏?shù)進(jìn)展折合得到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的轉(zhuǎn)速、推力、燃?xì)鉁囟群秃挠吐?，結(jié)果如圖 1 所示。7006005004003002001000折合推力（dan）800010000120001400016000180002000022000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(a)折合推力word640620600折合燃?xì)鉁囟龋ǎ?80560540520500800010000120001400016000180

6、002000022000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(b)折合燃?xì)鉁囟?.5h）折合耗油率（kg/dan3.02.52.01.51.0800010000120001400016000180002000022000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(c)折合耗油率圖圖 1 1 發(fā)動機(jī)性能曲線發(fā)動機(jī)性能曲線2.32.3 發(fā)動機(jī)性能擬合曲線發(fā)動機(jī)性能擬合曲線本文使用 matlab 軟件中的 polyfit(x,y,3)函數(shù)進(jìn)展擬合。該擬合函數(shù)可以使用最小二乘法計算給定數(shù)據(jù)組的多項式關(guān)系，對于本次數(shù)據(jù)處理使用三次多項式進(jìn)展擬合，可以得到三條三次方擬合曲線。詳細(xì)的擬合步驟參見附錄。word通過 matlab 的計算得到三條曲線的

7、函數(shù)關(guān)系式為：a)推力曲線：f 2.474210-10r3-6.6350 10-6r27.40102r 252.4355b)燃?xì)鉁囟惹€：t 2.95241010r31.0461105r2+1.120101r +160.3176c)耗油率曲線：l -2.06191013r3+2.6775108r2-8.4431104r+8.9618折合數(shù)據(jù)以與擬合曲線如圖 2 所示。700擬合推力600折合推力500）na400d（力推300合折2001000800010000120001400016000180002000022000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(a) 推力曲線(1)(2)(3)word6406206

8、00折合燃?xì)鉁囟葦M合燃?xì)鉁囟日酆先細(xì)鉁囟龋ǎ?80560540520500480800010000120001400016000180002000022000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(b) 燃?xì)鉁囟惹€3.5擬合耗油率折合耗油率h）折合耗油率（kg/dan3.02.52.01.51.0600080001000012000140001600018000200002200024000折合轉(zhuǎn)速（rpm）(c)耗油率曲線圖圖 2 2 發(fā)動機(jī)性能擬合曲線發(fā)動機(jī)性能擬合曲線2.42.4 發(fā)動機(jī)性能檢驗發(fā)動機(jī)性能檢驗發(fā)動機(jī)海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下性能參數(shù)為表所示。表表 1 1 發(fā)動機(jī)海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下性能參數(shù)表發(fā)動

9、機(jī)海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下性能參數(shù)表工作狀態(tài)轉(zhuǎn)速推力tt5耗油率wordr/mindankg/dan*h最大(100%)中間推力(98%)最某某續(xù)(95%)80%慢車(48%)最小(39%)22000216002090017600105008600833-30778-20695-20353-1581-851-5740710655555565575將不同工作狀態(tài)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速代入到上一步擬合所得的曲線中可以得到測試發(fā)動機(jī)的不同工作狀態(tài)時發(fā)動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的性能參數(shù)。表表 2 2 發(fā)動機(jī)實測性能參數(shù)表發(fā)動機(jī)實測性能參數(shù)表轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)r/min最大(100%)中間推力(98%)最某某續(xù)(95%)80%慢

10、車(48%)最小(39%)22000216002090017600105008600dankg/dan*h推力tt5耗油率從表中數(shù)據(jù)可以看到發(fā)動機(jī)實測數(shù)據(jù)中推力比標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)稍小，耗油率在高轉(zhuǎn)速時稍大，排氣溫度達(dá)到了要求，其中各狀態(tài)下超標(biāo)參數(shù)參見表 3。表表 3 3 發(fā)動機(jī)實測性能超標(biāo)參數(shù)發(fā)動機(jī)實測性能超標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)r/min最大(100%)22000推力dan-耗油率kg/dan*hword中間推力(98%)最某某續(xù)(95%)80%216002090017600-+2.52.5 原因分析原因分析a)由于發(fā)動機(jī)較長時間使用，發(fā)生老化和性能衰退，例如：葉片葉尖磨損導(dǎo)致其葉尖間隙變大，機(jī)匣變形等。各部件效率下降使得發(fā)動機(jī)熱效率下降，導(dǎo)致耗油率上升，推力下降。b)當(dāng)天進(jìn)氣溫度較高，發(fā)動機(jī)循環(huán)增壓比下降，導(dǎo)致燃燒效率下降，循環(huán)功下降。根據(jù)控制規(guī)律，為保證轉(zhuǎn)速一定，耗油率增加，發(fā)動機(jī)推力減小。c)由于觀測記錄儀器的原因，發(fā)動機(jī)還沒有達(dá)到當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定狀態(tài)就記錄，那么記錄的是過度狀態(tài)或較低轉(zhuǎn)速下的推力和耗油率。因此由于轉(zhuǎn)速不足，推力減小，循環(huán)增壓比擬小，燃燒效率下降，耗油率上升。2.62.6 課程建議課程建議a)希望可以做一些關(guān)于不同控制規(guī)律的試驗，根據(jù)試驗曲線分析是什么控制規(guī)律。b)希望當(dāng)時就可以進(jìn)展試驗數(shù)據(jù)處理，這樣可以當(dāng)時觀測試驗現(xiàn)象，