发动机性能飞行试验

1、六问.发动机性能试飞发动机既然已经取得了 33部TC证，为何装上飞机之后，还需要开展一系列的飞行试验呢？按照21部的要求，申请航空发动机型号合格证的法人必须表明 符合33部中适用的条款。为此，发动机制造商需要完成一系列地面 试验和飞行试验，可分为性能试验、适用性试验、耐久性试验、环境 试验和飞行试验。发动机作为飞机的“心脏”，在为飞机提供正反推力 的同时，也与飞机其他各系统存在广泛的交联。从系统科学的角度来 看，发动机作为飞机上最关键的系统之一，通过机械、电气、功能接 口与燃油系统、环控系统、液压系统、飞控系统、航电系统等组成了 具有一定结构和功能的有机整体，因此在满足33部要求的基础上， 还

2、需要表明符合25部中适用的要求。CCAR33部要求做哪些发动机飞行试验呢？发动机飞行试验可以分为4类，分别是性能试验(Performance).适用性试验(Operability)、发动机控制试验(Controls)以及短舱完整性 试验(Nacelle Integration)。性能试验的目的是采集发动机性能数据， 用于校准发动机性能模型，调整发动机推力管理表，典型试飞科目是 飞行中推力确定，也就是IFTD试验。适用性试验的目的是测定发动 机对油门杆和进气流场变化时的响应，验证在正常和应急使用期间不 会出现不利工作特性，典型试飞科目有进气兼容性试验和发动机工作 特性试验等。发动机控制试验的目的

3、是验证发动机控制装置设计合 理，在正常和应急使用期间不出现危险的故障，典型试飞科目有发动 机空中起动试验和发动机控制与操纵等。短舱完整性试验的目的是验 证发动机有足够的通风、除冰能力，在各种可预期的临界条件下完成 预定功能，典型试飞科目有短舱通风、短舱冷却等试验。发动机性能有什么样的特性，对飞机性能有什么影响？发动机推力的温度、高度特性曲线，随着环境温度升高，为了保 持飞机性能，发动机设计了推力平直段，在拐点温度前，通过增加供 油量，提高发动机转速以维持推力不变，在环境温度超过拐点温度之 后，发动机排气温度(EGT )达到限制值，发动机推力下降。在不同 的高度，发动机拐点温度也不相同。随着飞行

4、高度的增加，发动机推 力降低；随着飞行速度增加，发动机推力也降低。发动机性能指的就是发动机推力和油耗。发动机推力决定了飞机 最大飞行速度，剩余推力决定了飞机的爬升和加速性能，同时，发动机的油耗也对飞机的续航性能有重大的影响。因此，分析飞机性能就 需要发动机性能数据。通过发动机性能试飞数据所建立起来的发动机 性能模型，可以为飞机性能计算提供数据，为发动机推力管理提供依 据，并能给出发动机平均推力和最小推力，建立发动机验收标准。而 这一切的基础，就是要通过IFTD试飞，最终得到AFTM模型，也就 是平均飞行试验模型。IFTD试飞如何进行呢？IFTD试飞方法并不复杂，主要是在不同的试验点和相应引气构

5、 型下，保持被试发动机在不同换算转速下稳定，并通过调整非试验发 动机推力保证飞机稳定平飞，然后采集被试发动机的稳态性能数据。 下图给出了在飞机包线内选择的试验点。这里给出了单个转速试验点 的执行流程。记顾居20Sp、Ma、NIK等参数,TBV、 ACC、VBV等阀门位置数据分析检查传感器状态，判断数据有效性稳定飞行35min lACC、TBV.结束进入下f试验点试验点执行流程首先，在试验点要求的高度、速度、引气构型下保持稳定飞行35分钟，在此过程中监控ACC （涡轮主动间隙控制阀X TBV （瞬 态放气阀X VBV （可变放气阀）位置，被试发动机状态稳定后，开 始记录数据20秒，监控飞机高度、

6、速度等在要求的允差范围之内。 最后再检查传感器状态，判断数据有效性，然后进入下一个试验点。 IFTD试飞方法较为简单，但试验过程中对速度、高度等的允差要求 非常严格。IFTD试飞改装如何进行呢？IFTD测试改装主要有以下几部分，发动机各截面总压、拖锥静 压、大气总温、燃油流量、引气流量、VFG提取功率等。以CFM56 发动机示意图为例介绍发动机内改装。在外涵喷管进口截面、内涵喷 管进口截面安装米字型测压耙，然后利用发动机推力计算公式，计算 得到发动机推力值。测压耙结构看起来像“米”字，因此又叫米字耙， 每一支耙上分布有若干压力测点。将米字耙上的气压接入扫描阀，同 时将托锥压力接入扫描阀作为参考

7、压力，扫描阀将此压力差转化成电 信号输出到数据采集系统。在飞行试验中可以使用高精度的双转子燃 油流量计，相比单转子燃油流量计，精度更高。发动机测试改装IFTD试飞的注意事项有哪些？IFTD试飞有几个注意事项，首先就是IFTD必须使用新发，并 且要求在N1转速大于50%的前50个小时内完成。随着发动机工作 时间增加，将出现性能衰退的现象，主要表现为发动机油耗上升EGT 增大。下图表示随着使用时间增加，EGT裕度越来越小，即EGT线 不断向上移动、越来越接近红线。对于飞行试验用发动机，由于需要 在最大功率和慢车之间频繁调节发动机推力，因此性能衰退相对于航 线使用更加显著。在IFTD试飞期间，每隔10个小时安排一次健康 检查试飞，用于监控发动机健康状况。EGT裕度逐渐减小其次，试飞前需要清洁发动机。分析表明，若进气道总压恢复系 数降低1%，发动机推力损失一般在1.5%2%之间、耗油率上升 0.3%0.5%。因此，在IFTD试飞前，需要擦洗发动机进气道、整流 锥、风扇叶片、外涵道等部位。再次，短舱泄漏使发动机推力下降、油耗上升，因此飞行试验前， 需要进行短舱泄