[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110609805.6
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113323732B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志偉;馬松;劉嬌;韓冬;龍振軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F02C7/268;F02C7/264;F02C7/36;G01M15/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準(zhǔn)

本申請屬于發(fā)動機試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一種航空發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功的測量方法。通過氣源控制裝置驅(qū)動空氣渦輪起動機轉(zhuǎn)動，由所述空氣渦輪起動機驅(qū)動發(fā)動機起動，所述功率傳動軸上設(shè)置有扭矩測量裝置；標(biāo)定發(fā)動機起動過程的氣源條件，并利用已標(biāo)定的氣源條件，進行發(fā)動機點火起動試驗；在發(fā)動機起動成功至起動完成時間段內(nèi)，獲取功率傳動軸的的剩余扭矩，以及獲取對應(yīng)的若干時間節(jié)點的發(fā)動機轉(zhuǎn)速；確定發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功。本申請通過對發(fā)動機起動過程多個時間節(jié)點的阻力矩的測量，能夠更精準(zhǔn)的獲取發(fā)動機起動過程試驗數(shù)據(jù)，試驗操作簡單便于實現(xiàn)，能夠獲得真實的動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功測量結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于發(fā)動機試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種航空發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功的測量方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機的起動過程是發(fā)動機進入到工作狀態(tài)的一個復(fù)雜的過渡過程，起動過程涉及到發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、發(fā)動機供油系統(tǒng)、起動控制規(guī)律、燃油霧化與燃燒、起動機的帶轉(zhuǎn)功率、發(fā)動機部件的不穩(wěn)定氣動熱力過程，對于軍用作戰(zhàn)飛機來說，快速、可靠、高效的起動對航空發(fā)動機的研制至關(guān)重要，而發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中的渦輪功率大小，對于發(fā)動機起動供油特性、起動控制規(guī)律設(shè)計以及起動機與發(fā)動機起動功率的最佳匹配均有非常重要的影響，而發(fā)動機本身起動系統(tǒng)作為發(fā)動機鑒定的重要環(huán)節(jié)，在GJB 241A-2010、GJB2187A-2015、HB 6630-92中都由詳細的規(guī)定。

傳統(tǒng)發(fā)動機設(shè)計過程中由于發(fā)動機渦輪功與帶轉(zhuǎn)發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件克服摩擦力、氣動阻力等所需的功率無法拆分，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的獲得渦輪功的數(shù)值大小，主要會存在以下幾個方面的問題：

1、傳統(tǒng)的發(fā)動機帶轉(zhuǎn)過程中的渦輪功計算均是采用間接計算的方式獲得的渦輪功率。但發(fā)動機氣動熱力參數(shù)通常都是在臺架上直接測量，而測量參數(shù)一般由于傳感器測量精度以及總體布置的限制，無法獲得該截面的平均熱力參數(shù)，僅僅是傳感器所布置某一點的特性參數(shù)，且間接計算獲得渦輪功而非直接試驗獲得，因此計算結(jié)果與實際使用過程中存在較大的偏差；

2、傳統(tǒng)航空發(fā)動機起動過程均是有燃氣渦輪起動機進行帶轉(zhuǎn)起動，發(fā)動機的帶轉(zhuǎn)能力由燃氣渦輪起動機的輸出功率決定，由于燃氣渦輪起動機的帶轉(zhuǎn)能力限制，因此在發(fā)動機冷態(tài)(不點火)情況下僅能帶轉(zhuǎn)到較低轉(zhuǎn)速，一般不超過n_{2發(fā)動機}＝25％左右，無法帶轉(zhuǎn)至起動機脫開轉(zhuǎn)速n_{2發(fā)動機}＝50％以上，造成n_{2發(fā)動機}＝25％—50％以上發(fā)動機渦輪功的參數(shù)無法獲得；

3、發(fā)動機的渦輪功大小是決定發(fā)動機起動過程加速性能的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，同時也會決定發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件特性參數(shù)的設(shè)計和匹配，因此快速精確的測量和標(biāo)定渦輪功數(shù)值大小對于發(fā)動機起動系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要；

4、起動機設(shè)計過程中與發(fā)動機渦輪功的數(shù)值、發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件起動過程中的消耗功率、發(fā)動機起動負載功率等對起動機最佳功率匹配點設(shè)計起到?jīng)Q定作用，在起動機最佳功率狀態(tài)希望以較大的剩余功率完成發(fā)動機起動，否則容易出現(xiàn)超溫、熱懸掛、失速等問題造成發(fā)動機起動失效。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N航空發(fā)動機帶轉(zhuǎn)起動過程中渦輪功的測量方法，主要包括：

步驟S1、通過氣源控制裝置驅(qū)動渦輪起動機轉(zhuǎn)動，由所述渦輪起動機驅(qū)動附件傳動裝置的齒輪軸旋轉(zhuǎn)，并通過功率傳動軸連接發(fā)動機傳動裝置，從而帶動發(fā)動機傳動裝置啟動，所述功率傳動軸上設(shè)置有扭矩測量裝置；

步驟S2、標(biāo)定記錄發(fā)動機起動過程的氣源條件，分別記環(huán)境壓力為 p₀，氣源流量為W_a空氣、總壓為p_t空氣、總溫為T_t空氣，空氣管路系統(tǒng)(含控制閥)效率為η_空氣，空氣渦輪起動機效率η_ATS，空氣渦輪起動機入口總壓為p_tst，傳動系統(tǒng)效率為η_傳動，并利用已標(biāo)定的氣源條件，發(fā)動機點火帶轉(zhuǎn)起動試驗；