北航小型航空发动机整机试验报告材料

1、word航空航天大学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小型航空发动机整机试验报告共 12 页(含封面)学学生生某某某某：学学生生学学号号：任任课课教教师师：联联系系方方式式：能源与动力工程学院能源与动力工程学院年月年月word一、试验简介一、试验简介1.11.1 试验目的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与总体性能计算。1.21.2 试验内容试验内容a)b)c)发动机上下台架操作；发动机试车过程控制操作；发动机试验数据处理与总体性能计算。发动机、试车

2、台以与发动机、试车台以与 catcat系统简介系统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，主要由以下几局部构成：a)级单面离心压气机组成；b)的甩油盘供油；c)d)涡轮：单级轴流式涡轮；尾喷管：简单收敛式不可调节的尾喷管。燃烧室：轴内供油式环形燃烧室，使用靠离心力甩油压气机：组合式压气机，由一级跨音轴流压气机和一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：word123456最小状态慢车状态80%状态最某某

3、续状态中间状态最大状态39%48%80%95%98%100%台系统台系统a)b)c)d)e)f)燃油系统；数字控制系统；油滤、油路、起动供油系统；滑油系统；起动系统；电气系统测试附件。辅助测试系统辅助测试系统catcat1 1传感器选型原如此：传感器选型原如此：a)b)c)最小值不低于 1/3；d)e)动态特性好；接入测量系统时对测量产生的影响小；灵敏度高，输入和输出之间应具有良好的线性关系；噪声小，滞后、漂移误差小；常用的测量值大小约为传感器最大量程的 2/3 左右，2 2数据采集系统的主要评定指标：数据采集系统的主要评定指标：a)分辨率wordb)c)d)3 3catcat系统：系统：与一

4、般系统相比，cat系统包含了数采数据又高于数采系统。整机参数转速排气温度推力耗油率空气流量发动机推动符号ntt5fsfcwakf部件参数发动机进口总压压气机后总压发动机进口总温压气机后总温滑油压力滑油温度部件参数燃油进口压力尾喷口直径增压比涵道比大气压力大气温度、空气湿度采集速度线性度误差限二、数据处理二、数据处理2.12.1 相关理论知识相关理论知识发动机工作参数对标准大气条件的换算公式：a)发动机转速：nc n288 (r /min)；273t0101.325(dan)；p0288 (k)；273t0b)发动机推力：fc fc)发动机涡轮后燃气温度：tt5ctt5发动机燃油消耗量：d)wo

5、rdwfcwf101.325288 (kg /h)；p0273t0发动机单位推力燃油消耗量：sfc e)wfcfc (kg /dan h)。2.22.2 发动机性能曲线发动机性能曲线根据相关公式将转速、推力、 燃气温度等参数进展折合得到标准大气条件下的转速、推力、燃气温度和耗油率，结果如图 1 所示。7006005004003002001000折合推力（dan）800010000120001400016000180002000022000折合转速（rpm）(a)折合推力word640620600折合燃气温度（）580560540520500800010000120001400016000180

6、002000022000折合转速（rpm）(b)折合燃气温度3.5h）折合耗油率（kg/dan3.02.52.01.51.0800010000120001400016000180002000022000折合转速（rpm）(c)折合耗油率图图 1 1 发动机性能曲线发动机性能曲线2.32.3 发动机性能拟合曲线发动机性能拟合曲线本文使用 matlab 软件中的 polyfit(x,y,3)函数进展拟合。该拟合函数可以使用最小二乘法计算给定数据组的多项式关系，对于本次数据处理使用三次多项式进展拟合，可以得到三条三次方拟合曲线。详细的拟合步骤参见附录。word通过 matlab 的计算得到三条曲线的

7、函数关系式为：a)推力曲线：f 2.474210-10r3-6.6350 10-6r27.40102r 252.4355b)燃气温度曲线：t 2.95241010r31.0461105r2+1.120101r +160.3176c)耗油率曲线：l -2.06191013r3+2.6775108r2-8.4431104r+8.9618折合数据以与拟合曲线如图 2 所示。700拟合推力600折合推力500）na400d（力推300合折2001000800010000120001400016000180002000022000折合转速（rpm）(a) 推力曲线(1)(2)(3)word6406206

8、00折合燃气温度拟合燃气温度折合燃气温度（）580560540520500480800010000120001400016000180002000022000折合转速（rpm）(b) 燃气温度曲线3.5拟合耗油率折合耗油率h）折合耗油率（kg/dan3.02.52.01.51.0600080001000012000140001600018000200002200024000折合转速（rpm）(c)耗油率曲线图图 2 2 发动机性能拟合曲线发动机性能拟合曲线2.42.4 发动机性能检验发动机性能检验发动机海平面标准大气条件下性能参数为表所示。表表 1 1 发动机海平面标准大气条件下性能参数表发动

9、机海平面标准大气条件下性能参数表工作状态转速推力tt5耗油率wordr/mindankg/dan*h最大(100%)中间推力(98%)最某某续(95%)80%慢车(48%)最小(39%)22000216002090017600105008600833-30778-20695-20353-1581-851-5740710655555565575将不同工作状态对应的转速代入到上一步拟合所得的曲线中可以得到测试发动机的不同工作状态时发动机在标准大气条件下的性能参数。表表 2 2 发动机实测性能参数表发动机实测性能参数表转速工作状态r/min最大(100%)中间推力(98%)最某某续(95%)80%慢

10、车(48%)最小(39%)22000216002090017600105008600dankg/dan*h推力tt5耗油率从表中数据可以看到发动机实测数据中推力比标准性能参数稍小，耗油率在高转速时稍大，排气温度达到了要求，其中各状态下超标参数参见表 3。表表 3 3 发动机实测性能超标参数发动机实测性能超标参数转速工作状态r/min最大(100%)22000推力dan-耗油率kg/dan*hword中间推力(98%)最某某续(95%)80%216002090017600-+2.52.5 原因分析原因分析a)由于发动机较长时间使用，发生老化和性能衰退，例如：叶片叶尖磨损导致其叶尖间隙变大，机匣变形等。各部件效率下降使得发动机热效率下降，导致耗油率上升，推力下降。b)当天进气温度较高，发动机循环增压比下降，导致燃烧效率下降，循环功下降。根据控制规律，为保证转速一定，耗油率增加，发动机推力减小。c)由于观测记录仪器的原因，发动机还没有达到当前转速下的稳定状态就记录，那么记录的是过度状态或较低转速下的推力和耗油率。因此由于转速不足，推力减小，循环增压比拟小，燃烧效率下降，耗油率上升。2.62.6 课程建议课程建议a)希望可以做一些关于不同控制规律的试验，根据试验曲线分析是什么控制规律。b)希望当时就可以进展试验数据处理，这样可以当时观测试验现象，