国外发动机试验测试技术最新进展
航空发动机试验与测试技术发展分析
航空发动机试验与测试技术发展分析摘要：随着航空事业的快速发展，对航空发动机试验与测试技术的要求也在提高。
航空发动机试验测试技术是集流体力学、热力学、计算机、电子学、控制学、材料学、结构力学等为一体的综合性学科。
无论在研制过程中，还是在批产、使用过程中，发动机试验都是一个至关重要的环节，大多数的技术质量问题可以在这个环节暴露。
关键词：航空发动机；测试技术；发展1航空发动机试验特点航空发动机试验种类很多，试验设备、试验条件和试验环境等也是千差万别。
按试验对象，可分为零部件试验、系统试验、核心机试验、整机试验。
按学科专业，可分为气动、燃烧、换热、控制、机械传动、结构强度、材料、工艺等各类试验。
按最终目的，可分为科学研究试验、型号研制考核试验和批生产发动机试验。
按试验项目，可分为基本性能试验、基本功能试验、可靠性试验、环境试验、生存能力试验。
由于试验种类多、试验项目多，所以航空发动机试车台也迥然不同，整机试车台主要有性能试车台、起动规律试车台、姿态试车台、高空模拟试车台、电磁兼容试车台、轴功率试车台、螺旋桨试车台等。
由于试车台的功能不同，所包含的系统也千差万别，如台架系统、进气和排气系统、液压加载系统、燃油系统、滑油系统、电气系统、测试系统等不尽相同。
2航空发动机试验测试技术发展现状历经多年的发展，我国航天发动机在试验测试技术等方面所取得的成就是显而易见的，作为航空发动机的重要组成部分，测试技术的发展将对其整个航空事业的发展有着极其重要的作用。
尤其是近年来数字模拟技术和仿真技术更是加速了试验测试技术的发展，一定程度上不仅仅减少了试验的次数，更是提高了测试的准确度和精准度。
试验测试技术也已由传统的试验更显迭代得到了较大的进步，这也将是未来航空发动机发展的重要方向。
与此同时测试技术的发展进步离不开相关技术的迅猛发展。
如计算机技术、光电技术、电磁感应技术等，都对其测试技术的发展起到了重要作用。
在以往测试技术的运行过程中主要是依据传统的测试方式进行试验或是数据搜集，大大降低了其数据的准确性，然而利用激光、红外线等技术将原有的信息数据进行实时数据监控，这就大大增强了系统对数据的全面分析，并利用计算机技术形成体系化的网络管理模式，能够在第一时间检测出航空发动机的性能及直观的进行数据分析。
国外的发动机工艺研究
国外的发动机工艺研究
国外的发动机工艺研究涉及到许多方面，包括发动机性能改进、燃烧效率提高、减排减耗技术、材料研究等等。
以下是一些国外发动机工艺研究的例子：
1. 直喷技术：直喷技术可以使燃料更加高效地注入到发动机中，提高燃烧效率，减少尾气排放。
国外一些发动机制造商和研发机构已经在直喷技术方面取得了重要突破。
2. 涡轮增压技术：涡轮增压技术可以通过增加进气压力来增加发动机的动力输出，同时减少燃料消耗。
国外的一些研究机构已经在涡轮增压技术方面做出了很多研究和发展。
3. 轻量化材料应用：使用轻量化材料可以减少发动机的重量，提高整车的燃油经济性。
国外一些发动机制造商已经开始采用轻量化材料，如铝合金和复合材料等，来制造发动机部件。
4. 水冷技术：水冷技术可以帮助降低发动机的温度，提高热效率和可靠性。
国外一些研究机构一直在研究不同的水冷技术，以提高发动机的性能。
5. 混合动力技术：混合动力技术结合了内燃机和电动机，可以提高燃油经济性和减排效果。
国外一些发动机制造商已经开始开发混合动力发动机，如插电式混合动力系统和燃料电池混合动力系统等。
总的来说，国外的发动机工艺研究在不断进步和创新，主要关注于提高性能、减少排放和燃料消耗，以适应环保和可持续发展的趋势。
这些技术的研究成果有望在未来的汽车行业中得到广泛应用。
MAN L2330H MK3的远程TAT测试成功
彳信息^动态MAN L23/30H MK3的远程TAT测试成功MAN Energy Solutions的MAN L23/30H MK3型发动机在韩国的STX Engine成功通过型式认可测试（TAT）。
船级社团队远程参加了TAT,为与船级社ABS的联合项目贡献了宝贵的经验，以改进远程TAT体系。
受新冠肺炎疫情的影响，TAT于2021年3月上旬由STX和MAN Energy Solutions员工在韩国现场执行。
该活动已在全球范围内转播，来自欧洲、北美和亚洲的观众观看了该活动。
MAN Energy Solutions四冲程部小缸径负责人Finn Fjeldh o j说：“TAT是每台发动机进入市场的重要一步。
我们可以通过远程解决方案来克服新冠肺炎疫情带来的影响，从而成功地使发动机获得批准，这非常令人高兴。
从这次活动中获得的经验将是非常宝贵的。
”MAN Energy Solutions的船级部主管Christian Rasmussen表示："由于当地第二波疫情来袭，出行受限并开始影响物流，该活动于2020年夏天就开始规划。
为此，我们与6个主要的船级社举行了一系列会议，探讨进行远程型式测试的可能性。
以此为基础，我们开发了一个架构以成功执行TAT。
”MAN Energy Solutions还与ABS船级社发起了一个项目，以进一步完善远程测试体系”该特定项目预计将在2021年结束，之后公司将确定远程TAT的最佳流程。
第一个订单Daehan造船公司已经订购了首批3台6L23/30H MK3型发电机组，用于Atlas Maritime（希腊国际航运公司）在建的Aframax号油轮。
该订单还包括另外3台发电机组的选项。
这些发动机将借助SCR技术达到Tier III排放水平，并暂定于2021年8月交付”该发动机的应用范围包括用作油轮、散货船、产品油轮的辅机，以及拖网渔船和发电厂的原动机。
该发动机主要由柴油驱动，液化天然气和生物燃油用于特殊的环境区域”与之前的Mark2变型相比，：L23/30H MK3型发动机的功率输出提高了15%。
美国国家航天局将对J-2X发动机组件进行试验
参 考 文 献
普通 飞机在 亚 声速 时飞行 升 阻 比可达 到 ２ ￣２ ， ０ ５
但 其升 阻 比随着 飞行速 度 的增大 将 急剧减 小 。文献 ［］ ６ 提 出将 乘波 型和 机 翼型 结合 可 实现 飞行 器升 阻 比的稳
定变 化 。文献 【】 一步 指 出要 实现 火箭 发动 机应 用在 ７进 航 空飞行 器上 ，飞行 器在 马赫 数小 于 １时升 阻 比应 当 大 于 ６５ 在 马赫 数达 到 ５ ．， ～６时升 阻 比应 当大于 ５ 。为 便 于分析 ，假设 新 型近 空 间飞行 器升 阻 比恒 定 。 图 ６ 显示 了不 同升 阻 比对近 空 间飞行 器载 荷系数 的影响 。
由图 ６可知 ，在 阻力系数 和初始 水平 速度 一定 的 条 件下 ，升阻 比若小 于 １ ． 行器将 无法起 飞 。 ８飞 显然 升
学 报 ，２ ０ （ ） －． ０ ６ １： ５ １
美 国国家航 天局将对 Ｊ Ｘ 发动机组件进 行试验 － ２
目前 ， 国 为 阿 瑞斯 １ 阿瑞 斯 ５ 箭 研 制 的 Ｊ Ｘ 上 面 级 美 和 火 － ２
任务是今后为 国际空间站运送人员和货物 、执行重返月球和登 陆火星的任务 。两种火箭 的上面级都将使用阿波罗土星 ５ 箭 火
上面 级 发动 机 的改 进 型 — — Ｊ Ｘ 发动 机 。 －Ｘ 发 动 机 的真 空 推 ． ２ Ｊ ２
力达 １ ０ ． Ｎ。 ３４ｋ ３
发动机组件 已安装在 美国国家航天局 （ Ｓ ＮＡ Ａ）斯坦尼斯航天 中心 Ａ １ ． 试车台上， 计划在 ２ ０ 年 ｌ 月至 ２ ０ 年 ２月期 间进 ０７ １ ０８ 行多次试验。试验件包括 １ 个发生器和 １台发动机涡轮泵 。
大西洋研究公司完成冲压发动机的试验
料 成分 、 烧阀及喷射 器设计 ， 燃 并验证发动机性能的假 设参数 。
ＡＲ Ｃ公 司最近 扩 展 的 冲压 发 动 机 试 验 设 备 用 于模 拟 大 于 Ｍａ＝
２ ５的 海 上 飞行 。根 据 过 去 的发 动 机 设 计 和 试 验 数 据 ，该 公 司能 达 ．
到超过计 划预 期 的性 能水平 。现在要 制造 适于飞行 的硬件 ，并定 于
刘文 叶 摘
美 国 陆 军 研 究 增 程 无 人 机
据《 ｔｅＳ ｎ ｒａｏａ Ｄ ｆｎｅＲ ｖ ｗ＞０ ２年 ４月报 导 ￣ｎ Ｉｔ ｎｔ ｎｌ ｅ ｓ ｅｉ ＞ ０ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ２
美 国陆 军 战 术 无人 机 （ Ｕ Ｖ） 划 办 公 室 正 在 考 虑 研 制 一 种 增 ＴＡ 计
２０ ０ ３年 底进 行 试 飞 。预 计 这将 是 Ｖ Ｄ Ｆ Ｒ发 动 机 的 首 次 飞 行 ，目前 认
为 该发 动 机 可 能 是 满 足 美 国未 来导 弹 推进 要 求的候 选 者 。Ａ Ｃ公 司 Ｒ 正在 执 行 的 这 项 合 同 包括 为 期 ３年 的研 制 与试 飞 计 划 ，以及 有 选 择
一 ． ，
在 正 在 把
ＶＤ Ｆ Ｒ技 术 转 变 为 供 导 弹 系统使 用 的 成 熟部 件 。 ＭＡ Ｃ ８ Ｒ 一 ２ ２冲 巧 ０
・
维普资讯
发 动机 的初 始 试 验 已完 成 ，以确 定 冲 压 燃 烧 室 的 几 何 形 状 、固体 燃
正在 研 制 的 Ｇ Ｍ一６ Ａ是 一 翻 ；模 反 舰 巡航 导 弹 的低 成 本靶 标 Ｑ １３ ｊ 。
Ｍ Ｒ — －８ Ａ ＣＲ２ ２发 动 机 采 嘲 了 变 流 量 冲 压 火 箭 Ｖ Ｄ 发动 机 技 Ｆ Ｒ）
超燃冲压发动机试验研究的国外动态
模块发动机试 验于 １７ ２— １ ７ ９ ７ ９
年 建 立 的．１７ 年 开 始 使 用。 ６ ９
整 体 式 模 型 试 验 ，１ ９ ９ ８年 到 现
在 推 进 了 Ｈｙ ｅ 计 划 （ 见 后 ｐ ｒＸ 详
面 ５ ，２ ０ ） ０ １年 及 以 后 进 行 ｘ ４ ＿３
了 “国 家 空 天 飞 机 计 划 ” （ ＮＡｓ ． 目的 是 发 展 单 级 人 轨 Ｐ） 实 验 型 飞 行 器 （ 一０ １ ８ Ｘ ３ ） ５年 ９ 制 造 并 试 验 了 第 一 个 ＮＡＳ 发 Ｐ 动 机 ９ ０年 代 初 进 行 了 大 尺 寸
（ ４Ｉ ｌ］ ４０ ２ｊ ｌ １ Ｘ ６ｍ ｍ × ３ ６０ ｌ ６ｍ ｍ ）
机 的 自 由射 流 试 验 设 备 ．其 中 两 个是较常用 的缩 比模型试 车 台： １ ）氢 燃 料 补 ０ 燃 烧 加 热 试 车 台
（ ＣＨＳ ＴＦ） ；２）电 弧 加 热 试 车 台 （ ＡＨＳ ＴＦ） 两 者 都 是 为 了 进 行
１ ０的 高 超 声 速 激 波 风 洞 在 ９ Ｏ年 代 初 也 进 行 过 大 尺 寸 ＮＡＳＰ发 动机模型试验 。 ３ 自 由射 流 试 验 中 应 注 意 的 事
１ 从 美 国 研 究 的 历 史 看 超 燃 冲 压 发 动 机 的 发 展 历 程 由于 高 速 飞 行 的 需 要 ，上 世
纪 ６ ０年 代 初 人 们 认 识 到 超 燃 冲 压 发 动 机 作 为 高 Ｍａ数 飞行 的 动
力 装 置 ， 性 能 比 火 箭 更 优 。 因 其
Ｘ ２ ３ ｍ × １ｊ ４ ｍ ）试 验 。 ０ｒ ａ ２ｒ ａ
２ 试 验设 备 建设 情 况 设 备 是 试 验 研 究 的基 础 ，表 ｌ所 列 是 美 国研 究 超 燃 冲压 发 动
先进燃气涡轮发动机测试技术及发展
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎ ｏ ． １ ， ２ ０１ ３
准技 术 的研 究 ，美 国空 军 阿诺 德工 程 发 展 中心及 俄 统 ， 其系统组成复杂 、 涉及 参数多 ， 研究 形成统一 的
发动机测试计 量现状 ，重点研究 了国内新一代发动
（ ２ ） 测试 系统的网络化与智能化 ：
机在测试计 量校准体系 、 量值溯源体系 、 综合测试系
统校准技术 、 专用测试设备校准技术 、 特种测量技术 的校准技术 、 现场校准技术方面的需求 ， 并提出了相
（ ３ ） 测试信息的集成与多信息融合 ；
（ ４ ） 虚拟测试与虚拟仪器广泛应用。
应 的解决方案 ，同时结合我国燃气涡轮发动机行业 ２ 国外 先进燃 气涡轮发 动机 测试计量现 状 现状 ， 提 出了急需发展的关键测试计量技术 。
２ ． １发 动机测 试技 术
１ 概 述
１ ． １ 先 进 燃气 涡 轮 发动 机 技术 特 点及 发展 趋 势
在发动机测试 技术上 ，先进 的测试系统加快了
燃气涡轮发动机 的试验进程 ，也催生 了信息化平 台
先 进燃气 涡轮发动机特别强调 高 的热力性 能 、
的建立 ， 带动 了燃气 涡轮发动机设计 、 仿真技术的发 展。特种测试仪器 、 测试技术 和传感器的应用 ， 为更
可靠性 、 维修性和低寿命费用 。 其采用的新技术主要 加快捷的获取发动机的特性数据提供 了新方法。例 有 ：损伤容限和高效率 的宽弦叶片、三维压气机 叶 如 ， 红外高温计 、 示温漆 、 薄膜 热电偶 测温和 晶体测
料、 纤维增强超基合金等 ； （ ４ ） 控制系统数字化 。
航空发动机试验测试技术发展探讨
国内航空发动机实验测试技术主要应用数字模拟技术、实验仿真技术进行试验。近些年随着自动化技术和智能技术的发展，航空发动机试验测试中逐渐的引入智能传感技术、电磁感应技术、光电监测技术、计算机管理技术等，丰富了航空发动机实验测试的方法，不仅减少了航空发动机试验测试的次数，还提升了试验测试的准确性。目前，航空发动机实验测试的设备主要有飞行试验设备、高空试验设备、地面试验设备3种，满足了不同状态下对于航空发动机性能的测试。此外，还组建了航空发动机实验测试系统。从航空发动机试验测试的设备及其系统来讲，目前我国航空发动机试验测试工具及其管理技术较为全面，满足航空发动机性能试验测试的基本需求。并且航空试验测试技术还在不断的发展和提升中，部分系统中采用红外线、激光技术，结合远程网络控制技术，既方便了航空发动机试验测试过程的实施，同时更进一步的保证了航空发动机性能检测的精确性。
4.2试验数据分散
航空发动机结构及系统复杂，因此试验测试的数据项目较多，都需要分类整理。一般在试验过程中收集到的数据都较为分散，由于数据较多，常常包括材料可靠性测试、各部件性能测试、声学测试、动力学测试数据等，因此数据整理的难度较大。这要求航空发动机试验测试系统具有较强的数据分类管理能力，同时又具有独立运行的能力，才能确保数据综合整理的条理性和高效利用。
2.2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。
2.3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、空间大小、结构性等方面进行推断，针对试验测试的变化规律推断出符合其测试方法的技术，并要达到一定的准确性，这就要求测试结果及测试方法必须符合运行规律。
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中 图分 类 号 ： Ｔ Ｋ４ ２ ７
文 献标 志码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ２ ２ ２ ２ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ３ — ０ ０ ０ １ — ０ ４
张冬梅 ，张树 勇 ， 裴 伟 ，张 晖 ，张 然治 ， 安 宏伟 ，王 东跃。 ，闫新 力 ，桑 茜 ， 杨 平
（ １ ． 中 国北 方 发 动 机 研 究所 ，山 西 大 同 ０ ３ ７ ０ ３ ６ ；２ ．驻 ５ ５ ９厂 军 代 室 ，江 苏 无锡 ２ １ ４ ０ ３ ５ ； ０ ３ ７ ０ ３ ６ ） ３ ．一 汽 解 放 汽 车 有 限 公 司无 锡 柴 油机 厂 ，江 苏 无 锡 ２ １ ４ ０ ２ ６ ； ４ ．北方 通 用 动 力 集 团有 限公 司 ，山 西 大 同
内的 质 量 。所 以 ， 在 国外 ， “ 试 验测试” 一 词 的 意 义
２ ． １ ． １ 知 识 的积累 与重用 国外利 用试 验验 证发 动机设 计过 程 中遇到 的各 种 难题 ， 并 将获 得 的经验转 变 为知识 和准 则 ， 通 过知
识 的不断 积 累与重用 ， 减 少 了不必要 的重 复性试 验 ，
一
段 时 间 以来 ， 仿 真技术 蓬 勃发展 ， 国外发 动机
增 加 是一个 事 实 ， 但 实物试 验 的必要 性仍 然存在 ， 并 且 在将 来也 要继 续 存 在 下 去 ； 但 为 了降 低 发 动机 的 研 发 成本 ， 是否 要进 行实 物试 验 ， 决定 于 产 品” ［ ４ ］ 。
几年 ， 国外 对试 验测 试 的认识 又发 生 了改变 。
１ 试 验 测 试 认 识 的 改变
德国 Ｆ Ｅ Ｖ公司认为 ， 传 统 的验 证 方 法 是 仅 凭 经 验 对发 动 机 进 行 测 试 ， 而 今 天 的 工 程 师 和 分 析 人 员则 增 加 了对 现 代 分 析 工 具 的应 用 。但 随 着 发 动 机 功率 密 度 的 不 断 提 高 ， 现 在 发 动 机 设 计 要 比 以往 任 何 时 候 都 更 接 近 其 机 械 极 限 ， 仅 仅 利 用 Ｃ Ａ Ｅ工 具 获 取 的发 动 机 安 全 优 势 将 不 复 存 在 Ｌ ４ ］ 。 因此 ， 目前 国外 发 动 机 设 计 的 特 点 是 ： 在 模 型 的 基 础 上 对虚 拟 样 机 进 行 验 证 优 化 ， 之 后 对 更 高 水 平 物 理样 机 进 行 试 验 测 试 ， 以 保 证 产 品 全 寿 命 周 期
装置 的安装 和执行测 试 的边界 条件 以及 一些 目标 和 限 制条件 等 。试 验 型 谱 涉 及 的 数 值 和 计 算 结 果 在
摘 要 ：从 国外 现 今 对 发 动 机 试 验 测 试 技 术 的理 解 、 试 验 测 试 技 术 发展 现 状 两 方 面 介 绍 了国 外 发 动 机 试 验 测 试 技 术 的 最新 进 展 。 明确 阐述 了国 外 对 仿 真 试 验 与 实物 试 验 之 间关 系的 看 法 ， 对 当今 国 内 热衷 发 展 发 动 机 仿 真 试 验
的趋 势提 出 了 警 醒 。通 过 对 国外 著 名 发 动 机 公 司试 验 测 试技 术 发 展 现 状 进 行 分析 ， 从 整体和 局部 两个角度 ， 对 近
几 年 发 动 机 试 验 测 试技 术领 域 出现 的 新技 术 、 新 变化 和新 发 展 进 行 了归 纳 总 结 。
关 键 词 ：发 动 机 ； 测 试 技 术 ；信 息 化 ；自动化
２ 国 外 发 动 机 试 验 测 试 技 术 发 展 情 况
以保证 发 动机可 靠性 、 降低 成本 为前 提 ， 近 几年
国外 发动 机试 验在 以下几 个方 面取 得 了长足发 展 。 ２ ． １ 总体 进展
程 中心 （ Ｔ ＡＲ ＤＥ Ｃ ） 都 是 这 一领 域 的先 驱［ １ 。 ］ 。似 乎 出现 了以仿 真计算 代 替实物 试验 的趋 势 。但在 最 近
对应 程 序 ， 按 照该程 序完成 试验。“ 试 验 型谱” 是
Ｆ Ｅ Ｖ 公 司 在 多 年试 验 经 验 基 础上 编写 的一个 试 验
手册 ， 详 细规定 了每 一项 试验 的各 项细 节 ， 包 括测试
已经 发 生 了改 变 ： 试 验 测 试 是 为 了 进 一 步 满 足 产
品品 质 的要 求 ［ ５ ］ 。 为保 证 发动 机 的可靠性 ， 必 须要 进行 实物试 验 ，
第 ３期 （ 总第 ２ ０ ６期 ）
２ ０ １ ３ 年 ６ 月
车
用
发
动
机
Ｎｏ ． ３ （ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ ０ ６ ）
Hale Waihona Puke ＶＥＨ １ ＣＬＥ ＥＮ ＧＩ Ｎ Ｅ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
・
综合 评 述 ・
国 外 发 动 机 试 验 测 试 技 术 最 新 进 展
试 验 测试 开始 从实 物 试 验 转 向模 拟 仿 真 试 验 ， 产 品
寿命 周期 内的检测 诊 断和最 终产 品 的验证 也开 始转
向模 型先 期 预 测 。德 国 ＭＴＵ 公 司 、 Ｆ Ｅ Ｖ公 司、 奥
地利 ＡＶＬ公 司 、 美 国 陆 军坦 克 机 动 车 辆 研 发 与 工
为更 高水平 发 动机 的研发 奠定 了基 础 。随着研 制工 作 的深入 和数 据与 经 验 的 积 累 ， 国外 主要 研 发 机构 和企 业均 致力 于研 发 数 据 库 的建 立 ， 如 今 数 据 库 已 成为 知识 积 累与重用 的基础 。例 如 ： Ｆ Ｅ Ｖ 公 司在 每 项 试 验开始 前 都 会 从 “ Ｆ Ｅ Ｖ试验型谱” 中选 出一 个