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1、推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13推力最大的航空发动机航空发动机推力的测量和确定方法13第12卷 第4期1997年10月航空动力学报JournalofAerospacePowerVol.12No.4Oct. 1997航空发动机推力的测量和确定方
2、法中国航空燃气涡轮研究所 杜鹤龄**【摘要】 从推力的定义和表达式及其导出的条件出发,讨论了航空发动机地面与飞行状态下在各类试验设备上推力的确定方法和程序以及必须进行的发动机部件与模型试验、整机地面试验和模拟高空试验乃至飞行试验,并分析了模拟高空试验在正确确定飞行推力中的重要作用。主题词: 航空发动机 推力 测量方法分类号: V235.1111 评定航空发动机推力等性能的基本条件航空发动机推力的一般定义为:远离尾喷管出口截面00上排气流的动量与进口远前方截面0上内流动量之差[1]。假设:(1)不考虑航空发动机尾喷管出口(9-9
3、)下游内外流滑流表面的摩擦,也不计及内外两股气流之间的质量交换、动量交换和能量交换,尾喷管后足够远的00截面上的动量损失计入动力装置的阻力;(2)重力、磁力、电动力等实体力和流体静力可以忽略不计;(3)0至00截面之间流动为定常的一元流动;(4)0和00截面流速分布均匀、压力分布均匀且等于未扰动的大气压P0,推力方向与自由流方向平行;(5)航空发动机外部无气流流动。推力表达式为:FN=W9V9+A9(PS9-P0)-W0V0(1)式(1)中的前两项之和称为总推力FG9,W0V0是自由流动量FR。发动机海平面静止状态试验FR为零;
4、飞行试验和模拟高空试验中,都是用测出的空气质量流量Wa=W0和飞行速度V0计算确定FR。以下着重研究发动机总推力的测量与确定问题。评定航空发动机推力等性能的基本条件一般可归纳为:(1)按国标GB1920《标准大气》;(2)工质为理想的干空气;(3)按设计点确定的发动机进气总温,其偏差不大于±3℃13;(4)地面试车时,发动机进口和出口(或距进出口足够远处)为未扰动的静止大气;(5)发动机试验时外部无气流流动或可修正外流影响;(6)无进气畸变;(7)进气压力恢复einl按型号规范规定或按1.35公式:Ma从0至1.0,einl-1
5、.0,Ma从1.0至5.0,einl-1.0-0.075(Man-1);(8)指定主排气管和喷管以及风扇排气管和喷管,并用面积不可调尾喷管;(9)无飞机系统引气和功率分出。要保证上述基本条件,用高空模拟试车台的直接连接式高空试验舱(以下简称高空台)比较理想;地面状态习惯用理想的地面露天试车台;其他如地面室内试车台以及原型机试飞,都受到一定的限制,难以满足上述基本条件。;1996月收到修改稿390航空动力学报第 12 卷2 地面试车由于地面室内试车台空间有限和发动机排气冷却的需要,一般有2-3倍于发动机空气流量的空气流过试车间,发
6、动机前试车间内气流速度不为零,发动机外部有空气流动。利用动量定理可推得发动机总推力表达式:FG9=FM+WaVa13+HB+HD(2)式中,FM为测力系统测得的(推)力,WaVa为发动机前试车间内的气流动量,HB=A1(Psa-Psb)为压力面积力或浮力,Psa为发动机进口前足够远的试车间静压,Psb是尾喷管出口环境静压,HD是作用于发动机外表面和支承结构上外流阻力。一般地面室内试车台,WaVa小于FG9D小于FG9的0.5的5%,HD小于FG9的2%,H%。实践证明,发动机在地面室内试车台试验[1]时,由测力系统测得的推力与发
7、动机总推力最大可能相差7.5%[1]。显然,地面室内试车台测出的推力必须进行修正。英国叫做动量修正,美国则用一个试车间因子来修正,这些修正值一般由理想的露天试车台对比校准试验得出,其大小与地面室内试车台的气动布局、结构形式以及发动机的结构形式与大小等因素有关。由(2)式可知,要FG9=FM的条件是(2)式等号右边后三项零,即发动http://www.wenku1.com机进口前试车间气流速度为零,绕发动机流过的气流速度为零,发动机进口前足够远处和发动机尾喷管出口环境的压力相等,冲压比为1.0。由此可见,发动机地面试车,只有外部流
8、动的影响可忽略不计时,才可能用直接测量力的办法确定发动机的推力;否则,在有外流的情况下测得推力总有阻力成份。这样,一方面要有理想的地面露天试车台;如在空旷的露天,试车台地形要特别选择和处理,并经过空气动力吹风确定。按60年代国外推荐的数据,至少排气方向50米以内
