[發(fā)明專利]渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法和試驗裝置

有效

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• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103630363B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙英;雷鳴;關振宇;陳寶延;蔣紫春
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 賈玉姣

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機領域，尤其涉及一種渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法。

背景技術

高度對渦輪發(fā)動機工作性能的影響主要來自兩方面：隨著高度增加、大氣壓力降低，雷諾數升高，超過臨界雷諾數后發(fā)動機部件效率下降，導致渦輪發(fā)動機性能惡化或喘振裕度降低；另一方面，由于壓力降低，不利于燃燒室組織燃燒，可能導致渦輪發(fā)動機熄火。渦輪發(fā)動機自身的高空工作性能通過高空試驗臺的高空試驗得到驗證和考核，但當渦輪發(fā)動機前安裝埋入式進氣道后，由于埋入式進氣道具有總壓恢復系數低而總壓畸變大、進氣流量小的特點，起動過程中空氣供給不理想，研制中多次發(fā)生飛行器在大馬赫數、小攻角條件下起動時渦輪發(fā)動機燃氣回流、導致起動失敗的現象。

相關技術中研究帶埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機高空點火能力，一般通過推進風洞或空臺帶飛試驗的方式，但是這種方式周期長、保障復雜、耗資巨大。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法，該方法周期短，成本低。

根據本發(fā)明的埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法，包括以下步驟：根據進氣道吹風試驗試驗據數，獲取所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機在不同馬赫數Ma、攻角α、側滑角、流量系數下的進氣道總壓恢復系數σ和總壓畸變度w；根據所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機工作高度H和入口氣流馬赫數q(λ)，獲取所述埋入式進氣道和所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機聯合工作的工作區(qū)間；根據所述工作區(qū)間獲取所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機在工作包線范圍內，各個狀態(tài)下所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機進口的總壓Pt0和總壓畸變度w、噴管背壓Pc；根據所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機進口總壓畸變度w，生成畸變模擬板，并計算所述畸變模擬板產生的畸變度w以及所述畸變模擬板的總壓恢復系數；根據所述畸變模擬板產生的畸變度w以及所述畸變模擬板的總壓恢復系數調節(jié)畸變模擬器出口的氣流速度以確定畸變模擬板出口總壓畸變度與模擬板堵塞面積之間的函數關系；根據環(huán)境溫度ts，確定畸變試驗中所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機的工作狀態(tài)nh；根據所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機的工作狀態(tài)nh和該狀態(tài)下所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機的進口總壓畸變度w，確定所述畸變模擬板的堵塞面積A，并根據所述畸變模擬板的堵塞面積A調節(jié)所述畸變模擬板；以及在所述畸變模擬板調節(jié)完成之后，分別進行高空性能試驗、高空畸變試驗、高空低溫試驗和高原起動試驗。

根據本發(fā)明的埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法周期短，成本低。

畸變模擬板產生的畸變度w符合如下函數關系：w=f（q(λ)，A）。

模擬板的總壓恢復系數滿足以下函數關系：σm=g（q(λ)，A）；通過流場標定可以確定：w=f（q(λ)，A），σm=g（q(λ)，A）。

畸變模擬板出口總壓畸變度w與模擬板堵塞面積A之間滿足函數關系：A=f（q(λ)，w）。

用于所述埋入式進氣道的渦輪發(fā)動機高空點火能力的模擬試驗方法的用于渦輪發(fā)動機的零馬赫數試驗裝置，所述用于渦輪發(fā)動機的高空零馬赫數試驗裝置包括：高空艙，高空艙包括艙體和艙門，艙門可樞轉地設在艙體上以打開或關閉艙體，艙體上形成有艙體進口和艙體出口；穩(wěn)定管，穩(wěn)定管設在艙體內且位于艙體的進氣管安裝口端，穩(wěn)定管包括彼此相連的第一管和第二管，第一管的橫截面的截面積按照從艙體進口朝向艙體出口的方向逐漸增加，第二管為截面積不變的圓柱形管；工藝進氣道，工藝進氣道設在高空艙內且位于穩(wěn)定管的下游側，工藝進氣道具有第一進氣口和第一排氣口，第一進氣口與穩(wěn)定管的出口相對且彼此間隔開，工藝進氣道的中心軸線與穩(wěn)定管的中心軸線重合；渦輪發(fā)動機，渦輪發(fā)動機設在高空艙內且位于工藝進氣道的下游側，發(fā)動機具有第二進氣口和第二排氣口，第二進氣口與第一排氣口相連；尾室，尾室設在高空艙內且位于發(fā)動機的下游側，尾室具有第三進氣口和第三排氣口，第三進氣口與第二排氣口對應且彼此間隔開，尾室具有用于冷卻空氣的冷卻段；進氣管，進氣管的一端從艙體進口伸入到艙體內且與第一管相連；排氣管，排氣管的一端從艙體出口伸入到艙體內且與第三排氣口相連。

用于渦輪發(fā)動機的高空零馬赫數試驗裝置還包括：空氣引射器，空氣引射器設在高空艙外且與排氣管相連。

用于渦輪發(fā)動機的高空零馬赫數試驗裝置還包括：第一支架，穩(wěn)定管設在第一支架上。

用于渦輪發(fā)動機的高空零馬赫數試驗裝置還包括：第二支架，發(fā)動機和工藝進氣道設在第二支架上；第三支架，尾室設在第三支架上。