活塞式航空发动机高空性能提升技术现状及发展趋势
航空发动机试验测试技术
航空发动机试验测试技术 航空发动机是当代最精密的机械产品之一，由于航空发动机涉及气动、热工、结构与 强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科，一台发动机内有十几个部件和 系统以及数以万计的零件，其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机 其它分系统复杂和苛刻，而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很 高的要求，因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。在有良好技术储备的基础上，研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时 的部件及系统试验，需要庞大而精密的试验设备。试验测试技术是发展先进航空发动机的 关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部 件和整机性能的重要判定条件。因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。 从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验， 一般也将全台发动机的试验称为试车。部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面 叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组 件的强度、振动试验等。整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试 验等。下面详细介绍几种试验。 1进气道试验 研究飞行器进气道性能的风洞试验。一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主 要是验证和修改初步设计的进气道静特性。然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的 缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。进气道与发动机是共同工作的，在不同状 态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。实现相容目前主要依靠 进气道与发动机联合试验。 2，压气机试验 对压气机性能进行的试验。压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性 参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等)，以便验证设计、计算是否正确、合理，找出 不足之处，便于修改、完善设计。压气机试验可分为： (1)压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行的试验。 (2)全尺寸压气机试验：用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性，确定稳定工作边界，研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验。 (3)在发动机上进行的全尺寸压气机试验：在发动机上试验压气机，主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验，如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等。 3，燃烧室试验 在专门的燃烧室试验设备上，模拟发动机燃烧室的进口气流条件(压力、温度、流量) 所进行的各种试验。主要试验内容有：燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出 口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等。 由于燃烧室中发生的物理化学过程十分复杂，目前还没有一套精确的设计计算方法。因此，燃烧室的研制和发展主要靠大量试验来完成。根据试验目的，在不同试验器上，采 用不同的模拟准则，进行多次反复试验并进行修改调整，以满足设计要求，因此燃烧室试 验对新机研制或改进改型是必不可少的关键性试验。
航空发动机试验测试技术
航空发动机试验测试技 术 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
航空发动机试验测试技术 航空发动机是当代最精密的机械产品之一，由于航空发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科，一台发动机内有十几个部件和系统以及数以万计的零件，其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机其它分系统复杂和苛刻，而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很高的要求，因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。在有良好技术储备的基础上，研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时的部件及系统试验，需要庞大而精密的试验设备。试验测试技术是发展先进航空发动机的关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。 从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验，一般也将全台发动机的试验称为试车。部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。下面详细介绍几种试验。 1进气道试验 研究飞行器进气道性能的风洞试验。一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。进气道与发动机是共同工作的，在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。实现相容目前主要依靠进气道与发动机联合试验。 2，压气机试验 对压气机性能进行的试验。压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等)，以便验证设计、计算是否正确、合理，找出不足之处，便于修改、完善设计。压气机试验可分为： (1)压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行的试验。 (2)全尺寸压气机试验：用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性，确定稳定工作边界，研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验。(3)在发动机上进行的全尺寸压气机试验：在发动机上试验压气机，主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验，如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等。3，燃烧室试验 在专门的燃烧室试验设备上，模拟发动机燃烧室的进口气流条件(压力、温度、流量)所进行的各种试验。主要试验内容有：燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等。
大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析
第23卷第6期2008年6月 航空动力学报 Journal of Aerospace Pow er Vol.23No.6 J une 2008 文章编号:100028055(2008)0620976205 大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析 刘大响1,金 捷2,彭友梅1,胡晓煜3 (1.中国航空工业第一集团公司科技委,北京100012; 2.北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心,北京100083; 3.中国航空工业第一集团公司发展研究中心,北京100012) 摘 要:对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议. 关 键 词:大涵道比涡扇发动机;综述;需求分析;关键技术;措施途径中图分类号:V231 文献标识码:A 收稿日期:2007208209;修订日期:2008204208 作者简介:刘大响(1937-),男,湖南祁东人,教授、博导、工程院院士,主要研究方向:发动机发展战略、发动机总体、稳定性分析 和评定、发动机数值仿真技术等. Summarization of development status and key technologies for large airplane engines L IU Da 2xiang 1,J IN Jie 2,PEN G Y ou 2mei 1,HU Xiao 2yu 3 (https://www.360docs.net/doc/601494086.html,mittee of Science and Technology of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China ; 2.Aeroengine Numerical Simulation Research Center , Beijing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China ;3.Develop ment and Research Center of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China )Abstract :The develop ment stat us and trends of military and civil high bypass pressure ratio (BPR )t urbofan engines for large airplanes has been summarized in t he paper.In t he as 2pect s of st rategical goals ,importance and marketing foreground of t he high BPR t urbofan engines for national large airplanes engineering in China ,t he requirement s ,stat us and gap s of high BPR t urbofan engines in China have been analysis briefly as well as t he int roduction of t he overall engine scheme for t he high BPR t urbofan engines wit h t he main key technolo 2gies for t he engines.In terms of military and civil high BPR t urbofan engines technologies ,international cooperation ,materials and techniques and test facilities ,some suggestion and app roach have been discussed for t he technical challenges wit h t he develop ment of high BPR t urbofan engines in China. K ey w ords :highbypass pressure ratio (BPR )t urbofan engine ;summarization ; requirement s ;key technologies ;app roach
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势 一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与 技术跨越的关键部件，通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，结构重量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高。在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上，风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构，使发动机重量减轻20%~30%，效率提高5%~10%，零件数量减少50% 以上。目前，整体叶盘的制造方法主要有：电子束焊接法；扩散连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法；热等静压法等。在未来推重比15~20 的高性能发动机上，如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET 计划中的推重比20的发动机，将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。2 整体叶环（无盘转子）制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉，就成为整体叶环，零件的重量将进一步降低。在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环，由于采用密度较小的复合材料制造，叶片减轻，可以直接固定在承力环上，从而取消了轮盘，使结构质量减轻70%。目前正
在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。推重比15~20 高性能发动机，如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 叶环，用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例，即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片，此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点，是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。4 发动机机匣制造技术在新一代航空发动机上有很多机匣，如进气道机匣、外涵机匣、风扇机匣、压气机机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣等，由于各机匣在发动机上的部位不同，其工作温度差别很大，各机匣的选材也不同，分别为树脂基复合材料、铁合金、高温合金。树脂基复合材料已广泛用于高性能发动机的低温部件，如F119 发动机的进气道机匣、外涵道筒体、中介机匣。至今成功应用的树脂基复合材料有PMR-15（热固性聚酰亚胺）及其发展型、Avimid（热固性聚酰亚胺）AFR700 等，最高耐热温度为290℃~371℃，2020 年前的目标是研制出在425℃温度下仍具有热稳定性的新型树脂基复合材料。树脂基复合材料构件的制造技术是集自动铺带技术（ATL）、自动纤维铺放
航空发动机仿真测试方案
航空发动机仿真测试方案 挑战 发动机是飞机的心脏，其性能对飞机的发展有着至关重要的影响。由于安全性、经济性和可靠性等原因，在实际发动机上进行实验一般比较困难，而较多的是在实验室设备上进行试验。但是，对于新型的发动机的开发及测试，如发动机供油系统的测试，以及控制系统的测试，基于传统实验测试台架，既无法实现系统部件的性能测试，更无法在闭环的动态环境下进行控制系统综合性能的测试，这样使得开发过程中缺乏必要的测试和验证手段，将会给型号的研发过程造成不可预计的障碍。 基于上述客观条件的限制，提出建设发动机系统设计建模、仿真分析、动态测试和综合验证的一体化设计、分析和验证环境，通过一维离线仿真、半物理实时仿真、三维仿真等对发动机系统进行充分的功能和性能测试，以便在设计阶段就发现和解决潜在的问题与缺陷，减少实机测试和实验次数，缩短型号研发周期，从而节省开发费用、提高工作效率和产品可靠性。 解决方案 针对飞机发动机系统从设计开发到试验验证全过程的解决方案，能够设计飞机发动机系统的整体架构、仿真分析和验证发动机系统的功能和性能需求。解决方案的整体框架如下图所示。 解决方案框架 在管理计算机中，部署了多学科系统设计分析工具PROOSIS及专业的TURBO模型库，TURBO 库中包含超过70个发动机专业元件，如进气道、压气机、燃烧室、涡轮及喷管等，可用于建立涡喷、涡扇、涡轴、涡桨等各种发动机系统的模型，并进行参数化、敏感度分析、优化计算；设计点、非设计点计算；稳态、瞬态计算等，协助进行系统研发初期的动态性能指标确定并作为半实物仿真的环控系统对象模型。PROOSIS完美的多学科耦合分析，可以在同一个模型中综合分析控制、机械、电气、液压等耦合状况；
航空发动机发展史
摘要：航空发动机的历史大致可分为两个时期。第一个时期从首次动力开始到第二次世界大战结束。在这个时期，活塞式发动机统治了40年左右。第二个时期从第二次世界大战至今。60多年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代。 关键词：活塞式喷气式 航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段。 前40年（1903~1945），为活塞式发动机的统治时期。 后60年（1939~至今），为喷气式发动机时代。在此期间，航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机，先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。 一、活塞式发动机统治时期 很早以前，我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔，也曾作过各种尝试，但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试，但因为发动机太重，都没有成功。到19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。 1903年，莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。 在两次世界大战的推动下，活塞式发动机不断改进完善，得到迅速发展，第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW 左右，功率重量比（发动机功率与发动机质量的重力之比，简称功重比，计量单位是kW/daN）从daN提高到daN，飞行高度达15000m，飞行速度从16km/h提高到近800km/h，接近了螺旋桨飞机的速度极限。 20世纪30~40年代是活塞式发动机的全盛时期。活塞式发动机加上螺旋桨，构成了所有战斗机、轰炸机、运输机和侦察机的动力装置；活塞式发动机加上旋
北航小型航空发动机整机试验报告
北京航空航天大学 研究生课程实验报告 小型航空发动机整机试验报告 共12页(含封面) 学生姓名： 学生学号： 任课老师： 联系方式： 能源与动力工程学院 年月
一、试验简介 1.1 试验目的 了解小型航空发动机整机试验过程，熟悉发动机试车台结构和发动机上下台架操作步骤，了解发动机整机测试系统掌握发动机试车过程操作方法，学习发动机试验数据处理及总体性能计算。 1.2 试验内容 a)发动机上下台架操作； b)发动机试车过程控制操作； c)发动机试验数据处理及总体性能计算。 1.3发动机、试车台以及CAT系统简介 1.3.1发动机简介 本次试验所用的WPXX发动机是一台小型、单轴、不带加力燃烧室的涡轮喷气发动机，主要由以下几部分构成： a)压气机：组合式压气机，由一级跨音轴流压气机和一级单面离心压气机组成； b)燃烧室：轴内供油式环形燃烧室，使用靠离心力甩油的甩油盘供油； c)涡轮：单级轴流式涡轮； d)尾喷管：简单收敛式不可调节的尾喷管。 发动机的主要技术参数为：海平面静止最大推力为850公斤，空气流量13.5kg/s，压气机增压比5.5，涡轮前温度1200k，转速22000r/min。 发动机的主要工作状态划分：
1.3.2试车台系统 a)燃油系统； b)数字控制系统； c)油滤、油路、起动供油系统； d)滑油系统； e)起动系统； f)电气系统测试附件。 1.3.3计算机辅助测试系统（CAT） 1）传感器选型原则： a)灵敏度高，输入和输出之间应具有良好的线性关系； b)噪声小，滞后、漂移误差小； c)常用的测量值大小约为传感器最大量程的2/3左右，最小值不低于1/3； d)动态特性好； e)接入测量系统时对测量产生的影响小； 2）数据采集系统的主要评定指标： a)分辨率 b)采集速度 c)线性度 d)误差限 3）CAT系统： 与一般系统相比，CAT系统包含了数采数据又高于数采系统。
我国航空发动机行业现状及发展趋势预测分析
2016年我国航空发动机行业现状及2017市场发展趋势预测分析 中商情报网讯：近年来，我国已经形成较完整的航空发动机产业链和相应的 生产布局。2011年我国整个航空发动机市场规模约为200亿元人民币，其中军 用约占70%；民用约占30%，预计到2020年，我国航空发动机产业市场规模将 突破千亿元大关。 中国航空发动机市场规模及预测，2011年-2020年如下图所示： 一、航空发动机整体情况 航空发动机作为飞机动力源，是决定飞机性能的重要因素。航空发动机集中 了机械制造行业几乎所有的高精尖技术，因此航空发动机技术水平的高低是一个 国家工业实力的重要标志。目前世界上能制造飞机的国家很多，但是能独立研制 航空发动机的只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数几个国家，而全球民 用航空发动机市场基本被欧美企业垄断。 航空发动机产业空间广阔，未来20年全球民用航空发动机市场规模将达到 14,360亿美元，军用航空发动机市场规模将达到4,300亿美元。 二、航空发动机电子技术 随着发动机测试技术和控制技术的快速发展，发动机系统已从传统的机械系 统向机电系统发展，而且发动机电子技术所占比例不断提高。在航空发动机领域， 以发动机参数采集器和发动机电子控制系统为代表的发动机电子系统的采用极 大推动了发动机电子技术的发展。 （一）发动机参数采集器基本情况 发动机参数采集器属于发动机状态监视装置。这类设备主要进行发动机重要 参数的采集、处理和存储，发动机气路参数趋势分析，发动使用寿命监视，发动 机振动监视，发动机健康管理等。发动机参数采集器可以跟踪采集航空发动机运 行中的工作状态和故障信息，并进行处理，分析出航空发动机部件的性能退化情 况或者根据处理后的数据对故障进行诊断、分析故障原因、性质、部位及发展趋 势，根据具体情况采取必要的维护措施。这类电子状态监视与故障诊断系统对航 空发动机早期故障诊断征兆的及时发现与及时处理具有重要作用，可以避免相关 事故的发生，保障飞行安全，同时还可以“视情维修”，大大节省维修成本与维修 时间，对使用方和维修商都会带来明显的经济效益。 目前国内外飞机都逐渐采用发动机参数采集器取代传统的发动机仪表，新飞 机制造和老飞机改造产生了较大容量的市场。晨曦航空是国内率先研制发动机参 数采集器的企业之一，是国内直升机发动机参数采集器最大供应商。 （二）航空发动机电子控制领域基本情况
航空发动机直连式高空模拟试车台主要设计技术难点分析
航空发动机直连式高空模拟试车台主要设计技术难点分析 发表时间：2019-07-10T09:49:00.537Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：刘炳伟陈宣任初广宇高福山 [导读] 高空模拟试车台是航空发动机技术探索、试验验证和鉴定定型不可或缺的核心设备，设计过程中存在很多设计技术难点，本文就此进行相应的技术初步探讨。 中国航空规划设计研究总院有限公司 100120 摘要：高空模拟试车台是航空发动机技术探索、试验验证和鉴定定型不可或缺的核心设备，设计过程中存在很多设计技术难点，本文就此进行相应的技术初步探讨。 关键词：航空发动机试验工艺设计 前言 航空发动机是在高温、高压、高转速、高负荷等极为苛刻的条件下工作的复杂装备。虽然设计计算方法与试验技术相辅相成不断进步，但是计算手段仍然无法全面考虑实际工况，取代试验的地位，为保证发动机可靠工作，仍须进行多种严格试验，试验积累的大量经验与数据也是改进设计和计算方法的重要基础。 高空模拟试车台是航空发动机技术探索、试验验证和鉴定定型不可或缺的核心设备，具有准备时间短、测试数据多、准确、可靠，重复性好，周期和费用短，经济可靠等特点，战略意义十分重要。 根据设备型式航空发动机高空模拟试车台可以分为直连式高空模拟试车台、自由射流高空模拟试车台和推进风洞。本文就航空发动机直连式高空模拟试车台的建设主要难点进行初步的技术探讨。 一、航空发动机高空模拟试车台介绍 1、基本概念 航空发动机高空模拟试车台是指在地面设备设施中通过建立进排气条件达到模拟发动机在不同高度和速度的飞行条件下的工作状况的大型复杂系统。 航空发动机高空模拟试车台工艺原理如图1-1所示，一般包括高空舱、冷却器、灭焰段等主体设备及配套的气源系统、空气处理系统、水、电力、燃油、蒸汽系统等。 图1－1 航空发动机高空模拟试车台工艺原理简图 2、主要特点 航空发动机高空模拟试车台核心是可以控制进气条件和环境压力、温度等参数的高空舱。被试发动机置于高空舱内，通过控制进气条件和舱内压力、温度，即可在地面模拟发动机在不同飞行高度和飞行速度下工作的环境，测取发动机性能并考核发动机及其系统的工作可靠性。因此，高空模拟试车台具有模拟飞行包线宽广、试验周期短、试验可重复性好、测试参数种类多、精度高、数据可靠等特点。 二、航空发动机直连式高空模拟试车台主要建设技术分析 1、直连式高空模拟试车台设计总体技术分析 直连式高空模拟试车台（以下简称高空台）建设是一个系统工程，需要就特定发动机和后续能力预留情况，确定主要被试对象的工作包线，进而确定高空台的试车工作包线，以此作为主要的设计依据。 2、直连式高空模拟试车台主要系统技术难点分析 高空台试验过程具有能耗高、间断性、无特别严格规律的特点，因此在设计过程中需要着重考虑这些特点对各个系统和专业的影响，尤其是温度交变工况的影响。 （1）气源系统 气源系统主要是指空压机组和空气管网系统组成的统一整体，按照试验功能分供气和抽气系统两部分。供气系统为发动机进口提供压缩空气，抽气系统建立发动机背压，模拟飞行高度。根据被试发动机需求，气源系统采用串并联组合供抽气方案进行设计。供抽气能力配置遵循“高低搭配”的原则，机组建设考虑一定的预留。 （2）空气处理系统 空气处理及加降温系统主要用于提供发动机进口所需的某一特定压力、温度、湿度的空气，系统包括干燥、除湿、除尘、加温、降温等部分。温度、振动影响需要在设计中重点分析。 （3）高空舱 高空舱是高空台的核心部分，承载着被试发动机的试验、测试任务，主要布置试车台架、被试发动机、排气扩压器、试车设备及相应
【CN209985217U】一种航空发动机试车台尾气后处理装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920431187.9 (22)申请日 2019.04.01 (73)专利权人 华盛企业发展（深圳）有限公司 地址 518131 广东省深圳市龙华新区龙华 街道东环二路48号 (72)发明人 梁敏媛 梁旭豪 周建罗 (74)专利代理机构 深圳市精英专利事务所 44242 代理人 龙丹丹 (51)Int.Cl. B01D 53/94(2006.01) B01D 53/92(2006.01) B01D 53/56(2006.01) B01D 53/50(2006.01) (54)实用新型名称一种航空发动机试车台尾气后处理装置(57)摘要本实用新型公开了一种航空发动机试车台尾气后处理装置，包括：尾气处理组件，尾气处理组件的一端连接有发动机排气入口，另一端连接有排气烟道，尾气处理组件包括催化剂安装段，靠近发动机排气入口的一侧设置有双层圆锥形混合器，双层圆锥形混合器连接有冷却水入口和尿素水入口。该装置处理结构合理、处理效率高，适用于处理排放量大、温度、流速高的航空发动机尾气，降低对大气的污染，可广泛应用于涡桨、涡轴、涡扇、涡喷等航空发动机试车台，以及以燃油为燃料的燃气轮机试车台和以燃气轮机为动力的发电机组，用以降低尾气中的有害气体排 放。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 209985217 U 2020.01.24 C N 209985217 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209985217 U 1.一种航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，包括：尾气处理组件，所述尾气处理组件的一端连接有发动机排气入口，另一端连接有排气烟道，所述尾气处理组件包括催化剂安装段，所述尾气处理组件靠近发动机排气入口的一侧设置有混合器，所述混合器连接有冷却水入口和尿素水入口。 2.根据权利要求1所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述催化剂安装段包括沿远离所述发动机排气入口方向顺次设置的第一级三元催化剂载体安装段、第二级三元催化剂载体安装段和脱硫剂载体安装段。 3.根据权利要求2所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述尾气处理组件还包括天方地圆进气段和天方地圆出气段，所述天方地圆进气段连接于所述发动机排气入口，所述天方地圆出气段连接于所述排气烟道，所述催化剂安装段设置于所述天方地圆进气段和天方地圆出气段之间。 4.根据权利要求3所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述混合器为双层圆锥形混合器，所述双层圆锥形混合器壁面分布有通孔，所述双层圆锥形混合器与所述发动机排气入口连接。 5.根据权利要求4所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述天方地圆出气段和排气烟道之间设置有排气过渡段，所述排气过渡段底部设置有排水阀。 6.根据权利要求5所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述天方地圆进气段和天方地圆出气段分别安装有温度传感器和压力传感器。 7.根据权利要求6所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述第一级三元催化剂载体安装段、第二级三元催化剂载体安装段均包括第一吊挂机构，所述第一吊挂机构底部顺次连接有护板和载体保护套，所述载体保护套内设置有载体防震棉和三元催化剂载体。 8.根据权利要求7所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，脱硫剂载体安装段包括第二吊挂机构，所述第二吊挂机构底部设置有吊篮所述吊篮顶部设置有工艺挡板。 9.根据权利要求8所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述发动机排气入口、天方地圆进气段、催化剂安装段、天方地圆出气段顺次通过螺钉连接。 10.根据权利要求9所述的航空发动机试车台尾气后处理装置，其特征在于，所述尿素水入口连接有尿素泵；所述第一级三元催化剂载体安装段、第二级三元催化剂载体安装段和脱硫剂载体安装段底部设置有滚轮。 2
航空发动机试验与测试技术的发展
航空发动机试验与测试技术的发展 郭昕，蒲秋洪，宋红星，黄明镜 （中国燃气涡轮研究院，成都６１０５００） 摘要：试验与测试技术是航空发动机预研和工程发展阶段中的主要内容。通过对国内外航空发动机试验与测试技术现状与发展趋势的分析，提出了发展我国航空发动机试验与测试技术的方向。 关键词：航空发动机：试验与测试技术；发展 １引言 １９０３年，美国人莱特兄弟驾驶自制的活塞式发动机作动力的“飞行者１号”飞机，完成了人类首次有动力飞行。一百年前，人类实现了飞翔的梦想，一百年后，人类拥有了整个天空。 航空发动机是飞行器的动力，对飞行器的性能、可靠性、安全性至关重要。航空大国美国、俄罗斯、英国、法国等都十分重视航空发动机的试验工作，政府研究机构拥有许多大型试验设备，各公司的研究部门，一般也都有独立的试制车间和强大的试验室。新品研制强调走一步试验一步，从部件到整机要通过设计一试制—试验的几个循环才能达到实用阶段，甚至投入使用后仍在试验，使设计的薄弱环节充分暴露，并予以改进。根据统计，国外在研制发动机过程中，地面试验和飞行试验最少需５０台发动机，多则上百台才能最后定型。其中地面试验要上万小时，最高达１６０００小时以上，飞行试验需５０００小时以上。研制总费用中，设计占１０％，制造占４０％，而试验要占５０％。 经过半个多世纪突飞猛进的发展，航空燃气轮机技术日见成熟，要求减少和简化各种试验考核项目的压力越来越大，希望将发动机试验从传统的试验——修改——试验过程转变为模型——仿真——试验——迭代的过程。但目前地面试验仍然是发动机研制中的主要内容，而且试验考核的要求越来越严格。值得注意的是，美国新一代军用发动机研制中，在高空台上的试验时数比以前有大幅度的上升。美国历史上投资最大（达５０多亿美元）的发动机预研计划——ＩＨＰＴＥＴ计划（综合高性能涡轮发动机技术计划）有一个突出特点，就是强化了新技术的试验验证，新技术的验证和综合贯穿于部件、核心机和技术验证机三个阶段，这是美国航空发动机技术发展的成功经验。可见，只有重视试验研究，航空发动机技术发展才有坚实的科学基础。 发动机测试技术是航空推进技术发展的支撑性技术，它随第一代发动机研制而产生，随需求牵引和技术进步的推动而发展，已经历了半个多世纪的发展历程，已从稳态测试、动态测试向着试验——仿真一体化方向发展。
航空发动机试验测试及数据管理技术研究
航空发动机试验测试及数据管理技术研究 摘要：航空发动机作为航空技术的重要研究项目是一项比较复杂的技术工艺， 它不仅仅涉及到空气动力学、工程物理学等方面的知识，更加涉及到传热传质、 机械、电子、自动化等多种科学，是一门比较复杂的综合性学科。作为一名航空 作业人员，必须要掌握多种学科的专业知识，同时还要掌握最前沿的科学技术以 便更好地指导航天事业的发展进步。 关键词：航空发动机；数据管理；测试 我国航空发动机技术经过多年的发展，取得了巨大的进步，已经积累了大量 的试验经验和测试数据，但是新时代航空发动机对测试技术提出了更高的要求， 积极推动试验测试技术的发展势在必行。 1航空发动机试验测试技术发展现状 航空发动机测试技术是航空航天技术发展的重要保障组成部分，经过半个多 世纪的快速发展，航空发动机测试技术取得了巨大的进步。数字模拟和试验仿真 技术应用于航空发动机测试，减少了试验次数，保证试验质量的同时加快了研究 进度。测试技术正在从传统的试验、修改、试验的迭代过程到建模、仿真、实验、改进的过程转变，但是目前地面测试依然是航空发动机研发的主要方式。 随着光电检测、计算机技术、电磁感应技术、传感器技术的迅猛发展，更多 的新技术被应用到航空发动机测试中，大大促进了测试技术的升级。新技术让测 试手段多样化，让以往不能实现的测试项目变为可能，主要表现在激光、薄膜传 感器、红外、超声波和射线等手段加入到试验测试。依赖于集散式的数据采集技 术发展，动态测试、测试数据库管理和信号处理技术都取得了较大的发展。数据 采集功能的强大让发动机的各项参数更加直接快速的反馈到试验者手中，通过建 立完整的信息分析系统，形成交互的一体化网络，让发动机的性能特征直观的反 应出来。 2航空发动机试验测试技术的特点 发动机是航空动力装置的重要组成部分，对飞机运行的安全性及可靠性都有 着不可忽视的重要影响，各国航天在发展的同时都将其发动机作为重点项目进行 大量的数据研究与分析，则是希望可以通过简化发动机装置来进行航空飞行的操作，这样不仅仅可以降低成本，更能在一定程度上提升系统的安全性和可操作性。一定意义上来讲航空发动机是由进气道、压气机、燃烧室等部件组成的，是一个 相对比较复杂的动力系统。所以在进行试验测试的过程中，必须做好充足的准备，从其自身性能出发，要确保各部件都要符合技术要求。 （1）综合性。不言而喻，航空发动机是一项比较复杂的系统作业，同时也是一门综合性比较强的学科。它不仅仅涉及到专业的航空技术知识，更是对流动力学、热力学、机械学等方面的研究有着更高要求，作为一名航空作业人员必须对 其进行熟练掌握。能够运用多种技术方式进行测试技术的诊断，发现问题利用科 学有效的管理方式加以解决。 （2）测试参数多样。由于航空试验测试技术是一项比较复杂的作业，所以在进行此项测试的过程中，要针对其每项数值进行科学的诊断及梳理、记录。通过 试验测试结果显示的数据能够分辨出发动机的转速、压力、气流运速等方面的问题，而不是单一的进行数据统计。 （3）测试要求高。作为测试人员要事先对航空发动机的性能有所了解，能够从温度、转速、范围等方面进行判断，甚至能够对运行中的发动机进行压力值、
航空发动机燃烧室的现状和发展
航空发动机燃烧室的现状和发展 田明 （航空工程系飞动1601 学号：1240801160145） 摘要：燃烧室（又称主燃烧室）是用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度。燃烧室是航空发动机三大核心部件之一，其性能直接影响整个发动机性能。本文将介绍航空发动机燃烧室发展的现状和未来，涵盖对燃烧室的设计要求、一些先进的创新燃烧室、燃烧室的一些技术特点和先进的低污染燃烧技术以及对与未来航空发动机燃烧室方面的展望。 关键词：航空发动机；燃烧室；主动燃烧控制；氢燃烧；低污染燃烧技术 0 引言 现代航空发动机燃烧室建立在高性能、高可靠性、宽稳定工作范围的设计基础上。由于发动机的发展要求不断提高推重比，因此，它必须在更高压比和燃烧室进、出口温度下工作，同时期望高功率下热力循环更有效，这将使未来的发动机工作循环不可避免的产生较高的NOx 和烟排放，因此，低污染设计就成为燃烧室性能的关键指标之一。[1]本文主要论述现代军用发动机燃烧室和新型燃烧室，并简明论述传统燃烧室的重要改进和设计思想、方法的变化，提出研发的主要框架。 1 现代燃烧室的技术特点 燃烧室是由进气装置（阔压器）、壳体、火焰筒、喷嘴和点火器等基本构件组成，根据主要构件结构形式的不同，燃烧室有分管（单管）环管和环形三种基本类型。 燃烧室的工作条件十分恶劣，而燃烧室的零组件主要是薄壁件，工作时常出现翘曲、变形、裂纹、积碳、过热、烧穿等故障。[2]为此，燃烧室的设计应满足以下要求： （1）在地面和空气的各种气象条件和飞行条件下，启动点过迅速可靠。 （2）在飞行包线内，在发动机一切正常工作状态下，燃烧室应保证混合气稳定的燃烧，具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数。 （3）保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧，燃气的火舌要短，特别是不能有余焰流出燃烧室，还应减少排气污染物的产生。 （4）出口的燃气温度场沿圆周要均匀，沿叶片应保证按涡轮要求的规律分布。 （5）燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性，以及良好的冷却和可靠的热补偿，减小热应力。 （6）燃烧室的外轮廓尺寸要小，轴向尺寸要短，重量要轻，具有高的容热强度。燃烧室的结构要简单，有良好的使用性能，维护检查方便，使用期限长。 2 燃烧室设计和研究方法的进展 2.1 燃烧室设计的重要改变 （1）火焰筒是燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所。由于燃烧室进、出口温度的提高使火焰筒主燃区温度很高，火焰筒壁面温度相应升高，因此，需要更多的冷却空气用于火焰筒壁面冷却，这相应减少了火焰筒头部的进气量。 （2）火焰筒按其制造方法，可以分为机械加工和钣金焊接两种类型；按其冷却散热方式，又可分为散热片式和气膜式。火焰筒进气规律的创新设计与传统设计不同。传统设计是指主燃孔、掺混孔和气膜孔的进气规律；创新设计是指采用火焰筒头部和喷嘴的进气占总进气量的80%~85%，其余为气膜冷却进气的进气规律，基本上无主燃孔和掺混孔，以此实现足够的温升和保证发动机循环工作中的燃烧效率。这更减少了火焰筒的冷却空气，与长寿命设计有很大矛盾。
LMS航空发动机虚拟试验解决方案
1 解决方案摘要1 2 LMS航空发动机虚拟试验解决方案9 2.1发动机燃油及其控制系统性能虚拟试验9 2.2发动机引气及相关气体循环系统性能虚拟试验16 2.3发动机润滑系统性能虚拟试验19 2.4发动机转子动力学性能虚拟试验23 2.5发动机调节机构性能虚拟试验30 2.6发动机疲劳耐久性虚拟试验32 2.7发动机振动与噪声虚拟试验35 2.8虚拟试验与物理试验的结合41 3 LMS航空发动机虚拟试验软件配置方案45 1
1 解决方案摘要 航空发动机是航空器最关键的组成部分，是航空器飞行的动力，也是整个航空工业发展的推动力，航空发动机的研制水准对航空器的性能和整个航空工业的发展水平有着决定性的影响。 航空发动机具有高温、高压、高速的工作特点，在航空发动机中流体、燃烧、热、电磁、机械、噪声等多物理现象和物理场耦合，同时由于航空发动机具有极高的可靠性要求和堪称工业界最为复杂的组成结构，使航空发动机的研发和制造的难度极大。在过去相当长的一段时间，航空发动机的设计主要是依赖于各种物理试验，使得航空发动机的研制周期长、耗资多、风险高。20世纪90年代以来，由于信息技术特别是计算机辅助工程仿真技术（CAE）的发展以及大量试验数据的积累，在西方航空发达国家引发了一场设计技术的革命，初步实现了从传统设计向依靠计算机数学模型进行虚拟现实仿真并进行“预测设计”和优化的转变，从而大大减少了试验工作量，提高了设计的成功率，既节约了经费，又缩短了研制周期。虚拟仿真技术的成功应用，使航空发动机的研制周期从过去的10～15年缩短到6～8年甚至4～5年，试验机也从过去的40～50台减少到10台左右。 作为全球工程试验和虚拟仿真技术的翘楚，LMS国际公司一直致力于为航空发动机工业提供最先进的产品开发技术，包括物理试验技术和虚拟试验技术。随着虚拟仿真技术在航空发动机开发过程中广泛深入的引用，为满足航空发动机制造商对于虚拟仿真技术越来越高的需求，LMS公司不断整合其仿真分析软件产品和世界范围内的技术资源，并通过与航空发动机厂商的紧密合作，推出了全 1
航空发动机叶片材料及制造技术现状
航空发动机叶片材料及制造技术现状 在航空发动机中，涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件，并被誉为“王冠上的明珠”。涡轮叶片的性能水平，特别是承温能力，成为一种型号发动机先进程度的重要标志，在一定意义上，也是一个国家航空工业水平的显著标志【007】。 航空发动机不断追求高推重比，使得变形高温合金和铸造高温合金难以满足其越来越高的温度及性能要求，因而国外自7O年代以来纷纷开始研制新型高温合金，先后研制了定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新材料；单晶高温合金已经发展到了第3代。8O年代，又开始研制了陶瓷叶片材料，在叶片上开始采用防腐、隔热涂层等技术。 1 航空发动机原理简介 航空发动机主要分民用和军用两种。图1是普惠公司民用涡轮发动机主要构件；图2是军用发动机的工作原理示意图；图3是飞机涡轮发动机内的温度、气流速度和压力分布；图4是罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温度和材料分布；图5为航空发动机用不同材料用量的发展变化情况。 图1 普惠公司民用涡轮发动机主要构件 图2 EJ200军用飞机涡轮发动机的工作原理
图3 商用涡轮发动机内的温度、气流速度和压力分布 图4 罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温度和材料分布 图5 航空发动机用不同材料用量的变化情况
1变形高温合金叶片 1.1 叶片材料 变形高温合金发展有50多年的历史，国内飞机发动机叶片常用变形高温合金如表1所示。高温合金中随着铝、钛和钨、钼含量增加，材料性能持续提高，但热加工性能下降；加入昂贵的合金元素钴之后，可以改善材料的综合性能和提高高温组织的稳定性。 1.2 制造技术 生产工艺。变形高温合金叶片的生产是将热轧棒经过模锻或辊压成形的。模锻叶片主要工艺如下： （1）镦锻榫头部位； （2）换模具，模锻叶身。通常分粗锻、精锻两道工序；模锻时，一般要在模腔内壁喷涂硫化钼，减少模具与材料接触面之阻力，以利于金属变 形流动； （3）精锻件，机加工成成品； （4）成品零件消应力退火处理； （5）表面抛光处理。分电解抛光、机械抛光两种。 常见问题。模锻叶片生产中常见问题如下： （1）钢锭头部切头余量不足，中心亮条缺陷贯穿整个叶片； （2） GH4049合金模锻易出现锻造裂纹； （3）叶片电解抛光中，发生电解损伤，形成晶界腐蚀； （4） GH4220合金生产的叶片，在试车中容易发生“掉晶”现象；这是在热应力反复作用下，导致晶粒松动，直至剥落。 发展趋势。叶片是航空发动机关键零件．它的制造量占整机制造量的三分之一左右。航空发动机叶片属于薄壁易变形零件。如何控制其变形并高效、高质量地加工是目前叶片制造行业研究的重要课题之一。