北航小型航空發(fā)動機整機試驗報告材料

1、標準文檔北京航空航天大學研究生課程實驗報告小型航空發(fā)動機整機試驗報告共12頁（含封面）學生姓名 ：學生學號：任課老師 ：聯 系 方 式： 能源與動力工程學院標準文檔、試驗簡介試驗目的了解小型航空發(fā)動機整機試驗過程，熟悉發(fā)動機試車臺結構和發(fā)動機上下臺架操作 步驟，了解發(fā)動機整機測試系統(tǒng)掌握發(fā)動機試車過程操作方法，學習發(fā)動機試驗數據處 理及總體性能計算。試驗內容a）發(fā)動機上下臺架操作；b）發(fā)動機試車過程控制操作；c）發(fā)動機試驗數據處理及總體性能計算。發(fā)動機、試車臺以及CAT系統(tǒng)簡介發(fā)動機簡介本次試驗所用的WPX發(fā)動機是一臺小型、單軸、不帶加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動機， 主要由以下幾部分構成：a）壓氣

2、機：組合式壓氣機，由一級跨音軸流壓氣機和一級單面離心壓氣機組成；b）燃燒室：軸內供油式環(huán)形燃燒室，使用靠離心力甩油的甩油盤供油；c）渦輪：單級軸流式渦輪；d）尾噴管：簡單收斂式不可調節(jié)的尾噴管。發(fā)動機的主要技術參數為：海平面靜止最大推力為850公斤，空氣流量13.5kg/s ,壓氣機增壓比5.5 ,渦輪前溫度1200k,轉速22000r/min。發(fā)動機的主要工作狀態(tài)劃分：1最小狀態(tài)39%2慢車狀態(tài)48%380%犬態(tài)80%4最大連續(xù)狀態(tài)95%5中間狀態(tài)98%6最大狀態(tài)100%試車臺系統(tǒng)a）燃油系統(tǒng)；標準文檔b）數字控制系統(tǒng)；c）油濾、油路、起動供油系統(tǒng)；d）滑油系統(tǒng)；e）起動系統(tǒng)；f）電氣系統(tǒng)測

3、試附件。計算機輔助測試系統(tǒng)（CAT1）傳感器選型原則:a）靈敏度高，輸入和輸出之間應具有良好的線性關系；b）噪聲小，滯后、漂移誤差小；c）常用的測量值大小約為傳感器最大量程的 2/3左右，最小值不低于1/3;d）動態(tài)特性好；e）接入測量系統(tǒng)時對測量產生的影響??； 2）數據采集系統(tǒng)的主要評定指標:a）分辨率b）采集速度c）線性度d）誤差限 3) CAT系統(tǒng):與一般系統(tǒng)相比，CAT系統(tǒng)包含了數采數據又高于數采系統(tǒng)整機參數符號部件參數部件參數轉速N發(fā)動機進口總壓燃油進口壓力排氣溫度Tt5壓氣機后總壓尾噴口直徑F發(fā)動機進口總溫增壓比耗油率Sfc壓氣機后總溫涵道比空氣流量Wa滑油壓力大氣壓力發(fā)動機推動K

4、f滑油溫度大氣溫度、空氣濕度標準文檔、數據處理相關理論知識發(fā)動機工作參數對標準大氣條件的換算公式:a)發(fā)動機轉速:nc288 273 to(r / min);b)發(fā)動機推力：Fc = F 101.325 (daN)- Poc)發(fā)動機渦輪后燃氣溫度：Tt5c =Tt5 288 (K)；273 t0d)發(fā)動機燃油消耗量：Wfc=Wf 101.325 J 288 (kg/h)； P0 273 te)發(fā)動機單位推力燃油消耗量：sfc = Y% (kg/daNgh)。Fc發(fā)動機性能曲線根據相關公式將轉速、推力、燃氣溫度等參數進行折合得到標準大氣條件下的轉速、 推力、燃氣溫度和耗油率，結果如圖1所示。(a

5、)折合推力標準文檔(b)折合燃氣溫度(c)折合耗油率圖1發(fā)動機性能曲線發(fā)動機性能擬合曲線本文使用Matlab軟件中的polyfit(x,y,3)函數進行擬合。該擬合函數可以使用最小二乘法計算給定數據組的多項式關系，對于本次數據處理使用三次多項式進行擬合，可 以得到三條三次方擬合曲線。詳細的擬合步驟參見附錄。通過Matlab的計算得到三條曲線的函數關系式為：a)推力曲線：F =2.4742 10-1Or3-6.6350 10-6r2 7.40 10r - 252.4355(1)標準文檔b)燃氣溫度曲線:T =2.9524 10 J0r3 -1.0461 102+1.120 101r +160.3

6、176(2)C)耗油率曲線:L =-2.0619 10 J3r3+2.6775 10、2-8.4431 10%+8.9618(3)折合數據以及擬合曲線如圖2所示。7006005004003002001000800010000120001400016000180002000022000折合轉速(Pm)微溫氣燃合折(a)推力曲線640620600580560540520500480800010000120001400016000180002000022000折合轉速(rPm )(b)燃氣溫度曲線標準文檔折合轉速(rpm)(c)耗油率曲線圖2發(fā)動機性能擬合曲線發(fā)動機性能檢驗發(fā)動機海平面標準大氣條件下

7、性能參數為表所示。表1發(fā)動機海平面標準大氣條件下性能參數表工作狀態(tài)轉速(r/min )(daN)Tt5(C)耗油率(kg/daN*h )最大(100%)22000833-307401.12中間推力(98%)21600778-207101.12最大連續(xù)(95%)20900695-206551.1180%17600353-155551.26慢車(48%)1050081-85652.80最小(39%)860051-55753.60將不同工作狀態(tài)對應的轉速代入到上f 擬合所得的曲線中可以得到測試發(fā)動機的3。不同工作狀態(tài)時發(fā)動機在標準大氣條件下的性能參數。表2發(fā)動機實測性能參數表工作狀態(tài)轉速(r/min

8、 )可(daN)Tt5(C)耗油率k kg/daN*h )最大(100%)22000798.8P 704.91.15中間推力(98%)21600743.8674.21.14最大連續(xù)(95%)20900654.7627.01.1380%17600P 343.6P 500.71.27慢車(48%)1050079.5524.82.81最小(39%)860050.6537.63.55從表中數據可以看到發(fā)動機實測數據中推力比標準性能參數稍小，耗油率在高轉速時稍大，排氣溫度達到了要求，其中各狀態(tài)下超標參數參見表標準文檔表3發(fā)動機實測性能超標參數工作狀態(tài)轉速(r/min )可 (daN)耗油率(kg/daN

9、*h )最大（100%）22000-4.2+0.03中間推力（98%）21600-14.2+0.02最大連續(xù)（95%）20900-20.3+0.0280%17600一+0.01原因分析a）由于發(fā)動機較長時間使用，發(fā)生老化和性能衰退，例如：葉片葉尖磨損導致其葉 尖間隙變大，機匣變形等。各部件效率下降使得發(fā)動機熱效率下降， 導致耗油率 上升，推力下降。b）當天進氣溫度較高，發(fā)動機循環(huán)增壓比下降，導致燃燒效率下降，循環(huán)功下降。根據控制規(guī)律，為保證轉速一定，耗油率增加，發(fā)動機推力減小。c）由于觀測記錄儀器的原因，發(fā)動機還沒有達到當前轉速下的穩(wěn)定狀態(tài)就記錄，那 么記錄的是過度狀態(tài)或較低轉速下的推力和耗油

10、率。因此由于轉速不足，推力減 小，循環(huán)增壓比較小，燃燒效率下降，耗油率上升。課程建議a）希望可以做一些關于不同控制規(guī)律的試驗，根據試驗曲線分析是什么控制規(guī)律。b）希望當時就可以進行試驗數據處理，這樣可以當時觀測試驗現象，直接分析原因或解決問題標準文檔三、附錄3.1數據導入將數據以變量形式導入 matlab ,顯示在 workspace中。| WJIVI#bLI ftepifflE m rwpDrtBble 與 -呷一卜, +ly孫3 FIK41M w /# Me5 鏟* FT*J Hjl-2*1LOQUiK3*CuIGHIIKLM同niMraSMtiwnvCglu岫角口OilLlNilhEah

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