HB 7667-2000 航空发动机燃油喷嘴性能试验.pdf

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中华人民共和国航空工业标准HB7667一2000航空发动机燃油喷嘴性能试验2000一09一20发布2001一01一01实施国防科学技术工业委员会批准 中华人民共和国航空工业标准航空发动机燃油喷嘴性能试验IM7667一2000范围本标准规定了航空发动机燃油喷嘴性能试验的内容和方法，提出了对试验设备、测量方法与测量准确度的要求。本标准适用于燃油喷嘴的常规试验、雾化试验及燃油总管试验。2引用标准本章无条文。3定义本标准采用下列定义。3.1供油压差APfnozzlefuelpressuredrop燃油进人喷嘴与喷嘴出口环境的压力差。3.2雾化空气压差AP,atomizingairpressuredrop喷嘴前后雾化空气的压力差。3.3燃油质量流量q6=fuelmassflowrate单位时间内流经喷嘴的燃油质量。3.4雾化空气质量流量q.=atomizingair~flowrate单位时间内流经喷嘴的空气质量。3.5燃油容积流量q_,fuelvolumeflowrate单位时间内流经喷嘴的燃油容积。3.6喷雾锥角asprayconeangle在雾锥的轴平面内，离喷嘴喷口端面一定距离L处的雾锥截面与锥面相交的两交点和喷口中心的连线之夹角a。如图1所示。3.7燃油分布不均匀度8fueldistributionnon-uniformity一定时间内喷嘴燃油流量在距喷口规定距离处沿圆周分布的不均匀程度。3.8主油路反压dPbbackpressureinprimaryfuelline双级离心喷嘴副油路单独工作时，在主油路中形成的静压。国防科学技术工业委员会2000-09-20发布2001一01一01实施1 HB7667一2000喷嘴蕊交点仁探针图1喷雾锥角示意图3.9气/油比AFRair/fuelratio雾化空气与燃油质量流量之比。3.10雾滴索太尔平均直径SMDsautermeandiameterofdroplets按保持原来雾滴的总表面积不变的原则求得的平均直径。3.11雾滴质量中间直径MMDmassmediandiameterofdroplets指油雾中雾滴的某一特征直径。大于或小于该特征直径的油雾质量之和各占油雾总质量的一半。3.12雾滴尺寸分布指数Ndropletdimensiondistributionexponent雾滴Rosin-Rammler(R一R)分布数学表达式中的N值。它表示雾滴尺寸分布的均匀程度。3.13燃油总管质量流量QZfuelmainfoldmassflowrate燃油总管上所有喷嘴的燃油质量流量的总和。3.14燃油总管流量分布不均匀度Szflowdistributionnon-uniformityoffuelmainfold燃油总管上各喷嘴之间燃油流量的不均匀程度。3.15雾滴数密度dropletsnumberdensity单位容积内的雾滴数目。3.16雾滴速度dropletsvelocity单位时间内雾滴运动的距离。3.17雾滴质量通量dropletsmassflux单位时间内雾滴通过单位截面积上的质量。4试验内容本标准所述试验按内容分为:燃油喷嘴常规试验、燃油喷嘴雾化试验和燃油总管试验。4.1燃油喷嘴常规试验该试验包括:a.燃油流量试验;2 HB7667一2000b.雾化空气流量试验;c.喷雾锥角试验;d.燃油分布不均匀度试验;e.双级离心喷嘴的反压试验;f.密封性试验。4.2燃油喷嘴雾化试验该试验包括:a.雾滴特征直径测量;b.雾滴尺寸分布测量;c.雾滴参数空间分布试验，包括:雾滴数密度、雾滴速度和雾滴质量通量等参数的空间分布的测量。4.3燃油总管试验该试验包括:a.燃油总管流量试验;b.燃油总管流量分布试验;c·密封性试验。5试验方法5.1燃油流量和空气流量的测量5.1.飞燃油流量测量测量燃油流量的主要方法有:a.容积法在一定供油压差下，测量单位时间内流经喷嘴的燃油容积。b.称重法在一定供油压差下，测量单位时间内流经喷嘴的燃油质量。5.1.2空气流量测量喷嘴雾化空气流量通常比较小，一般用浮子流量计或涡轮流量计进行测量。5.2喷雾锥角的测量测量喷雾锥角宜采用光学法或机械式探针法。光学法有直射式投影法和照相原理成象法，在荧屏上直接读出喷雾锥角;还可通过摄像头采用计算机图象和数据处理技术测出喷雾锥角。通过机械式探针法(如图1所示)，可以直接读出或间接换算出喷雾锥角。5.3燃油分布不均匀度的测量燃油分布不均匀度的测量采用雾锥周向12等分质量收集法。在雾锥下面放置一下12周向等分的圆形分布器(如图2所示)，记录各等分在相同时间内所收集到的燃油量来分析该喷嘴的燃油分布特性并计算其燃油分布不均匀度。54雾化参数的测量雾化参数采用光学诊断法测量。5.4.1米氏散射法将一束平行光通过雾滴区，从正面或某一角度测量其散射光强分布，由此计算出雾滴尺寸和速度。5.4.2相移多普勒(PDPA)测量法 HB7667一2000利用雾滴通过两激光束交点时产生的相移多普勒效应来算出雾滴尺寸及其运动速度。5.4.3全息摄影法用激光全息摄影把油雾场记录下来，通过图象扫描分析仪计算雾滴尺寸。图2分布器示意图6试验设备及技术要求6.1试验设备喷嘴性能试验设备一般包括燃油喷嘴常规试验器、雾化试验器和燃油总管试验器。它应由供油系统、供气系统、抽风系统、电器系统和测试系统等组成。典型的喷嘴试验设备示意图见图306.2测试系统6-2.1燃油喷嘴常规试验器测试系统包括燃油流量测量、雾化空气流量测量、喷雾锥角测量和燃油分布不均匀度测量。6.2.2雾化试验测试系统包括Malvem仪或相移多普勒仪和激光全息摄影仪等。6.2.3燃油总管测试系统包括燃油总管流量测量和流量分布测量。6.3试验设备的技术要求6.3.1所有基本参数的测量应满足规定的计量量值传递要求。6.3.2喷雾锥角的测量宜采用光学法或探针法。光学法要求具有修正图象失真度，提高图象信噪比的功能。6.3.3安装好的喷嘴应能沿喷嘴轴线上下可调，以满足对不同喷嘴测量点所在位置的要求。6.3.4喷嘴应能以喷嘴中心线为轴旋转3600，以观察其喷雾锥的变化。6-3.5喷嘴夹具中心线与喷嘴中心线偏离不应超过2006.3.6应确保分布器的中心线与喷嘴中心线重合;测量光轴与喷嘴中心线垂直。6.3.7应具有微粒校准系统，以保证测量准确度。6.3.8喷雾室应具备取样调节机构，以保证取样适宜。63.9应确保所有管道与管道元件无渗漏现象。6.3.10应有风量调节装置，在保证不影响雾锥的情况下抽风大小应可调。4 HB7667一20006.3.11试验介质的温度宜保持在20℃士2℃范围内，试验间环境温度宜保持在25r-士5℃范围内。6.3.12试验间应保持干燥、无尘。冷却水.油箱2.普通油滤3.阀门4.低压油池5.电机油泵6.储压器7.高压油滤8.安全阀9.调压阀10.电磁阀11.涡轮流量计12.回油管13.单向阀14.侧试系统15.电磁阀16.被测喷嘴或燃油总管17.反压测试系统18.压阻传感器19.压力表20.高压软管21.室内抽风22.空气过滤器23.设备内抽风24.油气分离器25.抽风机26.滤网27.空气调压阀28.油温计图3燃油喷嘴试验设备示意图 HI37667一20007试验状态及数据处理7.1燃油流量7.1.1在喷嘴的性能试验中，一个喷嘴应选择5-8个工况进行试验，作出流量特性曲线。7.1.2对喷嘴涡流器和喷口等零件加工、修正时的检测，或者批量生产的检测，则选择1-2个工况进行测量。7.2喷雾锥角一个喷嘴一般选择1--2个工况进行测量。测量时要求把喷嘴绕其轴旋转不少于900，以观察其角度变化，确定测量位置。7.3燃油分布不均匀度一个喷嘴一般应选择1一2个工况进行测量。7.3.1将按5.3条所收集到的燃油，用公式(1)计算喷嘴的燃油分布不均匀度S。h0w、一hm,丹=—x10096(1)h==,式中:h二—收集到的燃油量最大值;h，—收集到的燃油量最小值;S—燃油分布不均匀度。7.3.2一般以喷嘴周向任意位置为扩，测量00,150，或者00,100,150的S值，以其中的最大值为该喷嘴的真实S值。7.4雾化特性参数7.4.1根据目前的技术要求与设备功能，一般规定雾滴平均直径(SMI〕或MMD)和雾滴分布指数(N)为必须测取的参数。其它参数(如雾滴数密度、雾滴速度、质量通量等)能测取的尽量测取。7.4.2一般说来，对于常规试验中合格的同一批喷嘴，选择一、二只喷嘴作雾化特性试验即可。对于一般工作喷嘴只选择1-2个工况作雾化特性试验;对于研制的新型喷嘴，应选择5_8个工况作雾化特性试验，作出有关特性曲线，如SMD(或MMD)和N随AP=AP_AFR变化的特性曲线等。7.5燃油总管试验参数一般应选择5-8个工况作总管流量特性试验曲线;选择1-2个工况作分布不均匀度测量。在相同时间内收集总管各喷嘴的燃油量，以此来分析燃油总管流量分布特性，并按公式(2)计算燃油总管流量分布不均匀度。=9f-止4f}x100'%................···，···⋯⋯(2)9f_式中:8Z-燃油总管流量分布不均匀度;qfo_—收集到的总管上各喷嘴中燃油量的最大值;9，二—收集到的总管上各喷嘴中燃油量的最小值。6 FIB7667一20007.6试验状态参数7.6.1燃油压力和雾化空气压力是喷嘴试验的重要参数，应精确测量。特别注意测量位置应尽量靠近喷嘴，以免失真。7.6.2对双油路喷嘴，在副油路单独工作时，需测出它的反压。7.6.3除上述参数外，试验时须将试验条件同时记录下来。如油温、室温、介质型号与物性等。8系统校准和测量参数的测量误差8.1系统校准8.1.1各种测量仪器仪表和计量器具应按有关规定进行计量检定。8.1.2应用标准角规和标准粒子对相应设备进行校准。8.1.3应用标准喷嘴对常规和雾化试验设备进行校准。8.2测量参数的测量误差测量喷嘴性能时，各测量参数的允许误差应满足表1给出的范围。表1性能参数允许误差燃油质鱼流量9s}簇1.00b雾化空气质量流量%1镇1.096喷雾锥角a士10燃油分布不均匀度S廷2.046燃油总管流量不均匀度8,镇l.5%供油压力差AP,成0.5%雾化空气压差AP,镇0.5%雾化性能参数SMD(MNI)),N55.0%9试验程序9.1试验准备9.1.1试验文件准备试验文件应包括试验任务书(含试验技术要求)、试验大纲、试验卡片、设备点检表及试验原始记录表等。所有文件应按签署制度签署。9.1.2试验件准备试验件应具备加工检验合格证。9.1.3试验设备准备除按8.1条作好校验工作外，还应对设备各系统按点检表进行检查，并签名。9.2试验操作试验应按试验操作规程进行，按试验卡片进行状态调节和数据采集。7 BB7667一20009.3试验后检查试验后，按设备点检表对设备各系统进行检查，并签名。9.4试验原始记录整理9.5试验重做在试验中或数据分析中若发现试验数据异常，应找出原因，排除故障，部分或全部试验重做。9.6试验报告的编写和归档试验报告的编写应包括下列内容:9.6.1前言前言一般包括试验任务书来源、试验对象、本次试验所依据的标准和试验概况等。9.6.2符号表示及单位9.6.3试验目的9.6.4试验条件试验条件包括时间、设备型号名称、试验介质与性能、油温、室温等。9.6.5试验件简介9.6.6试验内容试验内容应包括试验项目、工况与主要参数的录取等。9.6.7试验结果结果中一般应包括数据整理、绘制各项性能参数图表。9.6.8试验结果的分析与讨论该讨论应为对试验结果的分析意见、测量准确度说明和需要进一步验证的问题，并对试验件提出技术评估和改进意见等。9.6.9文件归档最后将试验报告和试验原始记录一并归档。