一种进气道自起动特性检测方法
发动机主要性能指标及特性综述
发动机主要性能指标及特性综述摘要：本文是以发动机的性能指标及特性为对象，通过研究了解动力性指标、经济性指标、发动机速度特性、发动机工况与负荷、发动机性能指标分类、发动机调节特性、发动机性能特性、发动机性能指标的校、指示功率、指示燃油消耗率等概念及数据，让我们直观及更方便的的方法了解发动机的性能和特性，使我在维修、检测及提升性能等一些方面能更快更有效。
一、发动机主要性能指标：1、动力性指标2、经济性指标3、发动机速度特性4、发动机工况与负荷5、发动机性能指标分类二、发动机特性：1、基本概念2、发动机调节特性3、发动机性能特性4、发动机性能指标的校正三、发动机的指示指标：1、指示功和平均指示压力2、指示功率3、指示燃油消耗率一、发动机主要性能指标1.1、动力性指标（1）有效转矩（T+4）（单位N.m）发动机通过飞轮对外输出的转矩（2）有效功率（Pe表示，单位KW）A、定义：发动机通过飞轮对外输出功率称为发动机的有效功率B、计算公式：(3)发动机产品铭牌A、标定功率和标定转速：发动机产品铭牌上标明的功率及相应的转速称为标定功率和标定转速B、标定功率分类：15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率其中，汽车上常用15分钟功率作为标定功率1.2、经济性指标（1）表示方法：燃油消耗率（2）定义：指发动机每发出1KW有效功率，在1小时内所消耗的燃油质量（g为单位）（3）要求：燃油消耗率越低、燃油经济性越好（4）计算公式：1.3、发动机速度特性（1）定义：发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律（2）来源：发动机台架试验（3）发动机外特性：节气门全开时，台架试验所得到的速度特性称为发动机外特性（4）发动机部分特性：除节气门全开外得到的速度特性称为部分特性（5）发动机外特性曲线图1.4、发动机工况与负荷（1）工况（发动机工作状况）：一般用宅的功率与曲轴转速来表征，或也可用负荷与曲轴转速来表示（2）负荷：在某一转速下发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比（%）1.5、发动机性能指标分类发动机的性能主要有两个指标，一个是功率，一个是扭矩。
浅析混合比失调的故障诊断技巧
在汽车维修中，混合比失调是经常被大家忽略的故障。
通常，影响发动机性能的三个主要因素是压缩比、点火正时、混合比。
这三点中，最令修理工头疼的故障就是混合比失调。
汽车一旦出现混合比失调，轻则发动机怠速不稳，加速耸车；重则故障灯亮起，启动困难，污染物排放量增加，进气道回火，排气管轰鸣，易熄火，无法加速，发动机处于跛行状态。
由于混合比失调较难诊断与维修，所以，不少维修工遇到此类故障，在不能及时查找故障原因时，往往直接删除故障码，并告知车主油品质量不良。
然而，车主接车后，没过多久，故障灯再次亮起，如此反复。
混合比失调故障，属于汽车三高故障，即高油耗、高污染、高隐患故障，应当引起维修工作人员的重视。
发动机的电脑，都是利用空燃比反馈信号提取燃油修正量数据，并根据此数据来调整燃油喷射量，维持理想的空燃比。
空气与汽油按质量的理想空燃比为14.7:1，即实际空气量与理论空气量的比值。
过量空气系数λ=1，为理论空燃比（通俗说法是空气和汽油混合后，完全燃烧的最佳比例），小于1为浓（油多气少），大于1为稀（油少气多）。
混合比失调，就是指混合汽稀了或浓了，即偏离了标准14.7:1的比例。
而OBD Ⅱ ECU设置故障码并点亮故障指示灯的目的，是为了防止排放尾气时，有毒有害气体超标，污染环境。
一、汽车燃油监测系统汽车燃油监测系统的程序相当简单，但它却是优先级最高的监测程序之一，无论何时，只要发动机控制系统在闭环模式运行，该程序将连续监测长、短时燃油修正。
一旦出现真空泄漏、空气滤清堵塞或者燃油供油不畅等情况，导致自适应燃油控制变化超过预置的修正限值时，系统将设置偶发故障码。
如果在下一个工作循环中故障不再出现，系统则自动清除偶发故障码；如果故障再次出现，则系统会再次设置故障码并点亮故障指示灯。
燃油修正值在偏离标准混合比14.7:1±15%的范围内波动时，一般认为是正常的。
一般修正值超过±30%时系统就会设置故障码，这是因为修正值变得过大，发动机ECU将失去控制混合比在14.7:1的能力，同时发动机排放的污染物也将急剧增加。
内燃机原理(简)
1、循环特征参数 、 （2） 压力升高比 λ = ）
（1） 压缩比 ）
p p
3 2
v1 ε = v2
ρ =
k
（3）初始膨胀比 ）
v4 v3
2.、热效率 、
η
it
= 1 −
1
ε
k −1
⋅
− 1 ( λ − 1) + k λ ( ρ − 1)
一、指示功和平均指示压力
1、指示功（或循环指示功） 指示功（或循环指示功）
在气缸完成一个循环， 在气缸完成一个循环，工质对活 塞所做的功， 表示。 塞所做的功，用Wi（J）表示。
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
1）定义：发动机单位气缸工作容积每循环做的指 ）定义： 示功。 示功。 Pmi=Wi/Vh (kPa) 2）作用：评价发动机工作循环的动力性。 ）作用：评价发动机工作循环的动力性。
↓=>发动机功率 发动机功率↓ 但P0↓(To↑)=>ρ0↓=>ma↓=>发动机功率↓。
2、结构因素 、
(1)进气系统 进气系统
一般包括进气门、进气管、空滤器、化油器、 一般包括进气门、进气管、空滤器、化油器、进 气道等部件。要尽量减少各部件的流动阻力， 气道等部件。要尽量减少各部件的流动阻力，以增大 进气终了的压力，提高充量系数。 进气终了的压力，提高充量系数。 试验证明，增大进气终了压力比降低残余废气系 试验证明， 数对充量系数的影响大， 数对充量系数的影响大，所以设计成进气门直径大于 排气门直径，气门顶部的形状呈流线型。 排气门直径，气门顶部的形状呈流线型。
B:每小时的油耗量, kg/h］ 有效功率[kW] B:每小时的油耗量,［kg/h］ Pe:有效功率[kW] 每小时的油耗量
汽车电控技术复习题
第1、2章习题一、填空题1. 电控发动机的进气系统在进气量具体检测方式上可分为D型与L型两种。
2.电控点火系统的英文缩写是ESA，怠速控制系统的英文缩写是ISC。
3.传感器的功用是_检测发动机运行状态的电量参数，物理（化学）参数等，并转换成ecu能够识别的电信号输入ecu。
4. 电控燃油喷射系统的类型按燃油喷射部位分缸内直接喷射、进气道喷射及节气门体喷射三种。
5．发动机电子控制燃油喷射氧传感器有二氧化锆和二氧化钛氧传感器两种类型。
6.电子控制单元主要是根据进气量确定基本的喷油量。
7.电控系统由传感器、ECU 、执行器三大部分组成。
8.电控系统有化油器式、汽油喷射式两种基本类型。
9.__传感器_是采集并向ECU输送信息的装置。
10.___ECU__是发动机控制系统核心。
11.汽车电控系统的执行元件主要有喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、_节气门控制电动机_元件。
12、发动机工作时，ECU根据空气流量计及节气门开度信号判断发动机负荷大小。
13、负温度系数的热敏电阻其阻值随温度的升高而_下降。
14、汽车电子控制系统由发动机电子控制系统、底盘电子控制系统、车身电子安全系统和信息通讯系统四大部分组成。
15、一般情况下，电子控制系统由_传感器___、___ECU____和执行器三大部分组成。
16、系统按喷射时序可分为同时喷射、分组喷射、次序喷射17、起动时决定燃油喷射量的传感器信号主要是冷却液温度传感器信号，然后根据进气温度信号和蓄电池电压信号进行修正。
18、电子控制系统按有无反馈信号可分为__开环控制__系统和_闭环控制_系统。
19、高阻值型喷油器的驱动方式可为电流驱动式、电压驱动式，而低阻值型喷油器的驱动方式为电压驱动式。
20、L型电控汽油喷射系统主要根据_发动机转速_信号和_空气流量计信号计算基本喷油量。
21节气门位置传感器有开关式节气门位置传感器、线性式节气门位置传感器两种。
22、电控燃油喷射系统中，间歇喷射方式可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型。
超燃冲压发动机原理与技术分析
本科毕业论文(设计)题目：超燃冲压发动机原理与技术分析学院：机电工程学院专业：热能与动力工程系2010级热能2班姓名：王俊指导教师：刘世俭2014年 5 月28 日超燃冲压发动机原理与技术分析The Principle and Technical Analysis ofScramjet Engine摘要通过对超燃冲压发动机的基本原理与特点的介绍，比较了世界主要国家在超燃冲压理论研究与工程实际中的一些成果；结合高超音速空气动力学以及流体力学的一些基本原理，阐述进气道、隔离段、燃烧室、尾喷管的设计并进行性能分析；列举目前投入应用的几种主流构型及其选择依据；分析主要参数对超燃冲压发动机的影响；最后综合阐述超燃冲压发动机的发展趋势以及用途。
关键词：超燃冲压发动机性能分析一体化设计热循环分析Abstract:Introduction the basic principle and features of scramjet engine, comparison of major powerful countries’ theoretical researches and practical achievements on this project. Expound and analyses the design and property programmes of air inlet、isolator、combustion chamber、tailpipe nozzle with theories of hypersonic aerodynamics and hydrodynamics; Its application in several mainstream configuration and its choice; analysis of the effect of main parameters on the scramjet. Finally, the developing trend of integrated scramjet paper and usesKey words: scramjet engine property analysis integrating design Thermal cycle analys目录1 概述及原理 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2超燃冲压发动机基本原理 (3)1.3国内外相关研究概况 (5)1.4研究内容 (10)2系统一体化研究意义与总体热性能分析 (11)2.1系统一体化研究的意义 (11)2.2 总体热力性能分析 (12)3 超然冲压发动机核心部件设计与性能研究 (17)3.1 进气道设计与性能研究 (17)3.2 隔离段设计与性能研究 (18)3.3 燃烧室设计与性能研究 (20)3.4 尾喷管设计与性能研究 (23)4总结与展望 (28)5结语 (31)6参考文献 (32)1 概述及原理1.1研究背景与意义吸气式高超声速飞行器是指飞行马赫数大于6、以吸气冲压发动机与其组合发动机为动力、而且能在大气层和跨大气层中远程飞行的飞行器。
中国重汽MC发动机无法启动故障排查
中国重汽MC发动机无法启动故障排查中国重汽MC发动机推出几年来，这款发动机性能优越稳定，虽然推出三年多了，但是大家对这款发动机仍较为陌生，很多修理厂，甚至个别服务站谈MC就摇头，不太熟悉，这款发动机坏的太少，没有修过，也不会修。
下来我给大家一起聊聊我个人的一些经验，希望给大家一些启示，不至于见了MC发动就就摇头了！我们经常碰到的问题主要是无法启动和动力不足，今天先说说电路方面导致无法启动的常见故障及排除方法，如果想启动发动机，先要保证电瓶的供电正常，确保电源总开关，发电机30电连接端子，副驾驶前面罩下过线盒30电接线柱，中央接线盒30电接线柱紧固连接良好。
如果30电供电不正常，经常出现的故障现象就是启动发动机，起动机卡塔响一下，仪表变暗，然后就没有反应了，出现这个情况，大家重点检查电瓶电压和30电接线柱和30供电线束，如果上面这些接线柱线束固定不牢固，还经常出现车辆走着走着熄火的情况。
发动机虽然主要由ECU来控制，但是在启动方面还受到MINI控制器或者NANO-BCU的控制。
所以如果车辆无法启动，我们首先排除MINI和NANO是否存在问题。
当MINI或者NANO控制的CAN 启动存在问题时，扭钥匙到启动位置，起动机没有反应，检查的常用方法就是看看你的左右转向灯，雨刮，还有危急报警灯还有没有，能否正常工作，如果这些部件工作异常了，那就是这两个设备存在问题了！如果这两个设备存在问题，检查的思路就是先看30电，15电，地线，以及CAN线是否正常。
下面提到的符号A1指的是MINI控制器的第一个A插接件的第1个针脚，2.6指的是NANO-BCU中第二个插接件的第6个针脚。
数字不同以此类推。
MINI控制器A1是30电，A2地线，A14是15电，A10是PCAN-H，A11是PCAN-L。
NANO-BCU中2.6和2.12是30电，2.9是地线，1.12是15电，1.8是PCAN-H，1.9是PCAN-L。
如果上述两个设备工作不正常，首先看30电和15电24V电压是否正常，地线对地是否通畅，然后测量插头上CAN线两根线是否有60欧姆左右的电阻，设备CAN针脚之间是否保持断开状态。
【国家自然科学基金】_起动性能_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
科研热词 起动 柴油机 冷起动 低温 高超进气道 高稳定性 非常规排放 附面层修正 运行特性 起动过程 起动系统 试验研究 设计参数 蓄电池 花状微球 耦合面径向力 继电保护信息 继电保护 绕组 离散系统 磁链观测器 瞬态仿真 电磁场 电控系统 电动机 电力电子 甲醇发动机 煤层气 热流密度 点燃式发动机 点火正时 滤波电路 混合动力 液压电机叶片泵电机 液化石油气 液体火箭发动机 流线追踪 流固耦合 洪峰流量 泄漏率 水力冲刷 毛细泵环 模型 机械效率 数字控制系统 数值计算 数值仿真 散粒体 故障录波 损伤量 感应电动机 开槽泄流
科研热词 柴油机 起动转速 结温 热阻 永磁同步电动机 排放 大功率led 回路热管 冷起动 黄河口 高压断路器 饱和效应 静液传动 邻域拓扑粒子群优化算法 进气预热 运动方程 转子结构 超高速电机 起动过程 起动转矩 起动电机 起动特性 起动功率 试验研究 粒子群算法 空气加热器 磁场分析 相位差 电液伺服系统 电机设计 电机操动机构 甲醇发动机 生物洞穴扰动土样 环境温度 燃烧 热面点火 滑动轴承 温度补偿 添加剂 混合动力车辆 液压冲击 涡轮叶片 流量校正 流体压缩性 汽车工程 汽油机 残余废气 时步有限元 断路器操动机构 改进型袋式轴承 摩擦转矩补偿 控制输入序列
推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
一维超声速进气道运动激波的动态仿真
一
个 基本 要求 是 实现燃 烧 室 的性 能和 来流 参 数 的协调
态 的强非线性 ，因此这些模型不能表征激波位置大范 围变化 过程 的动 态 行 为 。有鉴 于此 ，通 过直 接 求解 一 维非定常流动方程，模拟激波位置大范围变化的动态
Ｃ ａ ｇ ｕ ｔｏ ｈ ｎ ｎａ ，Ｂａ ｎ，Ｙ ｒｎ Ｊ ｏＷｅ ， ｕＤａｅ ，Ｑｕ ｉ ｇ ａ Ｌ ｎ
汽车电子控制技术练习题(附答案)
汽车电子控制技术练习题（附答案）一、单选题（共36题，每题1分，共36分）1.造成自动变速器换档延迟故障，其原因是_( )。
A、液压系统的主油压偏高B、换档电磁阀线圈开路C、节气门位置传感器信号不良D、换档电磁阀阀芯卡滞正确答案：A2.关于自动变速器的液力变矩器，下列说法中正确的是( )。
A、导轮与涡轮之间通过单向离合器连接B、能将发动机的转矩传递给变速器C、导轮由发动机直接驱动D、涡轮与发动机转速相同正确答案：B3.发动机运转中，用小锤轻敲爆震传感器附近处，点火提前角应 ( ) 。
A、不知道B、变小C、变大D、不变正确答案：B4.在EMS中，所有减振器上变阻尼执行元件的电路均为（）连接A、混联B、并联C、包含D、串联正确答案：B5.电控自动变速器的控制系统中，使用最广泛的、反映发动机负荷的传感器是_( )。
A、进气流量计B、节气门位置传感器C、进气歧管绝对压力传感器D、发动机转速传感器正确答案：B6.汽油喷射系统按照喷油器的安装部位可分为（）。
A、机械式、机电式、电控式B、连续喷射、间歇喷射C、单点汽油喷射、多点汽油喷射D、同步、非同步喷射正确答案：C7.甲说：汽车低速时车速上不去，中高速时一切正常是变矩器单向离合器坏了。
乙说：汽车低速时加速良好，中高速时车速上不去，也可能是变A、两人都正确B、乙正确C、两人都不正确。
D、甲正确正确答案：B8.对于汽车传动系中的万向联轴器，其中不正确的说法是( )_。
A、能减少因输出转矩波动产生的振动B、联轴器的角度能随后桥的运动而改变C、能有效地增大输出转矩D、随汽车载重不同而改变传动角度正确答案：C9.凸轮轴位置传感器产生两个G信号，G1信号和G2信号相隔（）曲轴转角。
A、270°B、180°C、90°D、360°正确答案：D10.在自动变速器采用单行星齿排的液力变矩器中，其内部_( )。
A、没有油液B、有受车速控制的油压C、有高于主油压的油液D、有低于主油压的稳定油压正确答案：D11.点火闭合角主要是通过（）加以控制的。
CFM56-5B发动机起动系统常见故障分析
CFM56-5B发动机起动系统常见故障分析学生：余佳琦指导教师：魏武国摘要航空发动机是飞机的心脏，CFM56系列发动机时CFM公司已研制成功并投入使用的新一代发动机。
CFM56-5B发动机采用的是空气涡轮起动机，主要包括空气涡轮起动机以及起动关断活门。
空气涡轮起动机属于无压气机的涡轮起动机，具有输出扭矩大、重量轻、结构简单、工作可靠、使用方便等各种优点。
目前民用航空发动机大多采用空气涡轮起动机。
本文主要讲述了A320飞机上CFM56-5B发动机的起动系统组成以及工作原理，起动系统的几种主要运行方式，起动系统的主要部件的功能以及工作原理。
并对部件进行FMEA分析，将可能出现的故障模式进行分析，给出排除故障的方法。
在故障发生时，通过FMEA可以迅速确定故障原因，采取措施消除故障或隐患。
关键词：CFM56-5B发动机，起动系统，FMEA分析The Common Faults Analysis of The Starting System of CFM56-5BEngineAbstractAviation engine is the heart of the aircraft ,the series of CFM56 engine as a new generation of engines which is successfully developed by CFM International and have been put into operation for several years.The starting system CFM56-5B use is air turbine system,it mainly includes air turbine starter and starter shut off valve.Air turbine starter has no compressor,with the advantages of large output torque,light weight ,simple structure,reliable operation,easy to maintenance and so on.At present,air turbine starter is used in most of civil aviation engine.This article mainly represents the composition and working principle of the starting system of CFM56-5B engine which applied in A320 aircraft,the main operation modes of the system,and the functions and working principle of the components of the system. It also make FEMA analysis to the components ,and analyses the failure it may take place ,gives the methods for the trouble shooting.When the faults occur,through the FEMA we can assign the reason for the faults,and take steps to eliminate the faults or risk.Key Words: CFM56-5B,starting system,FMEA analysis目录前言 (1)第1章 CFM56-5B发动机简介 (2)1.1 CFM56-5B发动机的背景 (2)1.2 CFM56-5B发动机的工作原理 (2)1.3 CFM56-5B发动机的结构 (3)第2章起动系统 (7)2.1 概述 (7)2.1.1 起动基本概念 (7)2.1.2 CFM56-5B发动机起动系统介绍 (7)2.1.3 空气起动机和活门系统 (9)2.2 起动过程 (13)2.2.1 自动启动 (13)2.2.2 手动起动 (14)第3章故障模式分析 (15)3.1 FMEA分析方法 (15)3.2 故障原因分析 (15)3.2.1 空气起动机故障模式分析 (16)3.2.2 起动关断活门故障模式分析 (20)3.3 其他原因导致的起动失效 (20)3.3.1 辅助动力装置 (21)3.3.2 工作环境 (21)第4章常见故障分析 (22)4.1 发动机起动时活门打不开 (22)4.1.1 故障影响 (22)4.1.2 故障原因 (22)4.1.3 故障排除方法 (23)4.1.4 排故流程图 (23)4.2 发动机起动完成后活门无法关闭 (25)4.2.1 故障影响 (25)4.2.2 故障原因 (25)4.2.3 故障排除方法 (26)4.2.4 排故流程图 (26)4.3 发动机点火前起动慢 (28)4.3.1 故障影响 (28)4.3.2 故障原因 (28)4.3.3 故障排除方法 (29)4.3.4 排故流程图 (29)总结 (31)参考文献 (33)致谢 (34)前言CFM56-5B发动机是当前应用比较广泛的发动机之一，特别是在A320系列飞机上。
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一种进气道自起动特性检测方法 李祝飞;高文智;李鹏;姜宏亮;杨基明 【摘 要】A new test method was developed to examine the self-starting ability of hypersonic inlets in a shock tunnel. It adopted a light obstacle as a flow plug, which could be rapidly blown out of the duct, to choke the inlet flow for unstarting at the initial stage of the shock tunnel operation. Simultaneous high speed schlieren imaging and surface pressure measurements were applied to determine whether the inlet would be restarted after the obstacle action. The initiations of uristart and restart processes were observed. A generic hypersonic inlet which exhibited self-starting characteristic was achieved in the shock tunnel. With the help of the newly developed test method, the flow characteristics in the starting/unstarting dual-solution area were also observed in an inlet with a large internal concentration ratio. The results indicate that various flow characteristics in the inlet can be performed in shock tunnels.%发展了一种应用于激波风洞中快速检测高超声速进气道自起动能力的实验方法.该方法通过在隔离段内预先设置轻质堵块,迫使进气道在风洞运行初期不起动,待堵块被吹出后,流道恢复畅通,进而考察进气道是否具有起动能力.实验采用高速纹影拍摄同步壁面压强测量的手段,对二元高超声速进气道的起动特性进行了研究.通过对纹影照片以及相应的壁面压强信号的分析,对所发展的自起动检测方法的可靠性进行了考核,并进一步研究了内收缩比对进气道起动特性的影响.在激波风洞中获得了进气道自起动过程以及起动/不起动双解区的流场特征和相应的壁面压强变化历程. 【期刊名称】《实验流体力学》 【年(卷),期】2013(027)002 【总页数】6页(P14-18,23) 【关键词】高超声速进气道;自起动;激波风洞;压力测量;纹影图像 【作 者】李祝飞;高文智;李鹏;姜宏亮;杨基明 【作者单位】中国科学技术大学,合肥230027 【正文语种】中 文 【中图分类】V211.48
0 引言 进气道能否自起动，关乎整个吸气式高超声速飞行器飞行试验的成败。2011年6月美国进行了X-51A第二次飞行试验，超燃冲压发动机在由乙烯燃料转换到JP7碳氢燃料的过程中，出现了进气道不起动。虽然飞行器试图调整到有利于进气道再起动的状态，但没有奏效，最终导致试验未能达到预期目标［1］。高超声速进气道在设计过程中，为了获得良好的自起动性能，普遍采用经典的Kantrowitz起动界限［2］作为进气道自起动的内收缩比(ICR)界限，造成进气道效率的大大降低而失去其实用价值［3］。Kantrowitz界限假定进气道入口前存在一道正激波，因而不适用于高超声速进气道。由于高超声速进气道几何形式的多样性和内部流动的复杂性，目前还没有较好的理论对高超声速进气道的起动特性进行准确和全面的预报［3-4］。风洞实验无疑成为重要的研究手段之一。文献［5-6］的风洞实验结果表明，Kantrowitz自起动界限对于高超声速进气道往往过于保守。研究高超声速进气道自起动特性的快速实验检测方法，对预报进气道的自起动性能具有重要意义。 开展定几何进气道自起动实验的关键是在有效的试验时间内先迫使进气道不起动，然后移除导致不起动的因素，考察进气道能否再起动。进气道的再起动是认定进气道在类似条件下，具有自起动能力的直接证据［7-8］。在常规风洞中，由于试验时间足够长(10s量级)，多采用依据节流原理设计的机构，调节流道的出口面积迫使进气道不起动。这些机构有时兼做流量计使用，如文献［7］使用的流量计、文献［8］使用的堵塞锥，而文献［9-10］则直接使用较为简易的节流挡板。在脉冲设备中，路德维希管风洞试验时间相对较长(数百毫秒量级)，文献［11］使用可控装置喷射高压气体产生流动堵塞，迫使进气道不起动。激波风洞以其灵活的运行方式、较为低廉的运行费用，在地面实验设备中占有重要地位。在激波风洞短暂的试验时间内(10ms量级)，若能迫使进气道不起动，将为进气道起动特性的研究提供快速的测试方法和丰富的实验结果。 本项研究正是在激波风洞中对高超声速进气道进行实验，探究进气道的起动特性。前期开展的研究表明，激波风洞运行初期的非定常效应有助于进气道起动［12-13］。考虑到激波风洞有限的试验时间，不易实现对进气道的主动控制。发展了一种在隔离段内设置轻质堵块的方法，来抑制激波风洞的这种助起动效应，并迫使进气道在风洞运行初期不起动。借助于所发展的检测方法，获得了进气道自起动以及起动/不起动双解区［14］的流动特征。 1 实验设备及实验模型 1.1 实验设备 实验在中国科学技术大学的KDJB500反射型激波风洞中进行，来流Ma数为5.9。风洞(见图1)由内径0.14m的激波管、出口直径0.3m的型面喷管、截面积0.5m×0.5m的试验段和体积约10m3的真空罐组成。激波管驱动段长10m，被驱动段长14m。采用平衡接触面运行方式［15］，利用氮气驱动空气，平衡后来流总压约1MPa，总温约800K，试验时间约为40ms。 图1 KDJB500激波风洞示意图Fig.1 Schematic of the shock tunnel 风洞配备有高速摄影系统、数字延时器、64通道程控测压放大器和数据采集系统。实验时，由安装在喷管喉道上游激波管壁上的压电式压力传感器CH1输出的电信号经电荷放大器放大后，进入数字延时器。在t=20ms时刻，数字延时器同步触发高速摄影系统和数据采集系统。所有传感器输出的电信号及同步触发信号都被数据采集系统采集。实验中设置的高速摄影系统的典型拍摄频率为20k fps，曝光时间1/216 ms。数据采集系统的信号采样率为1MHz，实验记录系统覆盖风洞运行全过程，并且能够清晰地捕捉进气道内强非定常的流动特征。 1.2 实验模型 高超声速进气道实验模型为二元混压式进气道(如图2)，由两级压缩外压缩段、水平唇罩、等直隔离段和无压缩的侧板组成，流道宽度为54mm。为了研究内收缩比对进气道起动性能的影响，模型唇罩的装配位置可以沿流向调节，隔离段的下壁面也可以衬入平板减小隔离段的高度，以获得不同的内收缩比。在实验来流条件下，内收缩段入口平均Ma数为4.1，据此设计进气道模型的内收缩比可调范围为1.40～2.21，以获得从自起动到不起动等多种丰富的流动现象。不过，为了突出重点和分解难点，这里主要关注内收缩比分别为1.65和2.06两种典型状态。模型侧板上安装有光学玻璃，便于对进气道的内部流动进行纹影观测。沿唇罩中心线布置有压阻式压力传感器，监测壁面压强的动态变化。实验前隔离段内可以设置轻质的可吹除堵块，迫使进气道在风洞运行前期出现不起动。 图2 高超声速进气道实验模型Fig.2 The test model of hypersonic inlet 2 实验结果与分析 2.1 自起动过程 实验前ICR=1.65的进气道隔离段内放置了一个轻质堵块。由于观察范围的限制，实验过程中堵块不能完全被观测到，连接于堵块上的标记物可以监测堵块的移动。 图3给出了堵块作用过程的纹影照片序列。t=24.25ms气流进入进气道，由于堵块的存在，下游流动很快发生壅塞，压强急剧升高(见图5)，进而形成向上游传播的激波(t=24.50ms)。这一过程中，一方面气流在不断地流入进气道，上游的流场逐渐建立，唇口激波逐渐形成，肩部的分离区也在缩小；另一方面，下游流动壅塞产生的激波继续向上游传播，进气道内压强迅速升高，堵块的位置也在加速后移。t=24.80ms上游流场建立过程形成的波系与下游壅塞产生的向上游传播的波系相互干扰并融合，肩部的分离区逐渐扩大，分离激波被向上游推出。t=25.00ms分离激波被推出内收缩段，唇口出现脱体激波。随着分离区的不断扩大，分离激波继续向上游移动，气流从唇口上方溢出，进气道的捕获流量下降，进气道不起动，进气道内的压强开始逐渐下降。t=25.50ms进气道内无明显的波系特征，表明进气道内主要为亚声速流动。t=26.00ms标记物的大幅移动表明堵块已经被吹出隔离段，进气道的流通能力开始恢复。 随着进气道内压强的下降，分离区逐渐缩小，分离激波开始回撤(如图4)。t=27.20ms分离激波进入内收缩段，随着分离区的缩小，分离激波被吞入，进气道起动。t=28.15ms进气道内流场的波系结构已经建立，唇口激波在隔离段上下壁面间多次反射，并引起激波/边界层干扰。与不起动时相比，进气道内的压强也下降到较低的水平(见图5)。 图3 Run T024，ICR=1.65进气道堵块作用过程纹影图Fig.3 Schlieren images of the obstacle action 图4 Run T024，ICR=1.65进气道自起动过程纹影图Fig.4 Schlieren images of the inlet self-starting 图5 Run T024，ICR=1.65进气道唇罩壁面不同测点压强-时间历程Fig.5 Pressure time history of the inlet self-starting