《涡轮喷气发动机转速特性实验》
实验指导书
发动机控制实验室
2006年3月
涡轮喷气发动机转速特性实验
1试验目的
测定涡喷发动机转速特性.即在地面台架试车条件下(飞行M=0,飞行高度H=0),测量发动机的推力F,耗油率sfc,压气机增压比k*,排气温度T4*,空气流量ma随发动机转速n的变化关系.
2实验设备
2.1实验发动机
本试验所用发动机为MAи-201单轴涡喷发动机.该发动机为莫斯科航空学院在涡轮起动机TC-21的基础上制造的,将涡轮起动机带减速器的自由涡轮拆下,换上收敛喷管,在发动机的进口安装了带测量段的进气装置,改装成涡喷发动机.发动机的压气机为一级带导风轮的离心式压气机,燃烧室为带四个单独头部的环形燃烧室,燃油经过四个离心式喷嘴向燃烧室供油.MAи-2 01发动机采用单级涡轮和收敛形尾喷管.
发动机在最大状态工作时的主要参数如下:
发动机转速:50500rpm
增压比: 2.0
涡轮前温度:850°C
空气流量: 1.2kg/s
2.2试车台架
试验台采用弹簧片式的台架,其构造如图1所示.由活动框架1(动架)和固定底架2(定架)两部分组成,动架和定架靠四片弹簧片3相连接,发动机装在动架上.定架用螺钉与地基相连,测力系统测力计4固定在定架上,活塞杆5与动架相连.当发动机工作时,推力通过两侧支架传到动架,通过动架又传递给测力计,实验时根据推力表指示数据查推力校准曲线,即可得到发动机推力.推力校准曲线是根据对发动机台架的校准结果绘制而成的(见图3).
为了测量空气流量,在发动机的压气机前安装了进气流量管6.
2.3操纵台
操纵台上安装有发动机油门操纵杆,控制和监视发动机工作的开关和仪表,以及测量发动机数据的仪器,仪表.
2.4燃油系统
燃油系统如图2所示,包括油路开关1,油滤2,燃油泵3,油门操纵杆4,油路开关5,油滤6,燃油压力传感器7,测量燃油消耗率的涡轮流量计8等.
2.5监控与测量仪表
推力表:为一个毫伏表,发动机推力通过推力传感器将推力转换为电压信号.
转速表:有指针式和数字式两种,监控用指针式转速表,测量用数字式转速表.
排气温度表:用热电偶及其配套仪表指示排气温度,监控用指针式排气温度表,测量用数字式排气温度表.
离心式压气机出口压力表:为标准压力表.
大气压力计和大气温度表:为动槽式水银大气压力计和温度计.
3实验方法和操作步骤
3.1 开车前准备
(1) 安装好尾喷管排气筒,检查发动机及实验台架的各连接部分是否松动,管路和附件是否漏油.
(2) 开动直流发电机,打开供电开关,燃油箱阀门,检查各电器系统及仪器仪表是否正常工作.
3.2 冷转
将发动机起动系统的转换开关扳到"冷转"位置,并按下发动机"启动"钮进行发动机冷转.冷转的持续时间不应超过10秒,冷转时只接通电起动机,燃油不进入发动机燃烧室,进行发动机气流通道的吹风换气,其目的是排除气流通道中的剩余燃油.
3.3 热起动(开车)
将发动机起动系统的转换开关扳到"热起动"位置,按下发动机"启动"按钮进行发动机热起动.为了在实验时改变发动机工作状态,使用发动机操纵杆来控制供油活门,以改变发动机的供油量.当发动机操纵杆移动时,供油活门通路的截面发生相应变化,因此燃油流量和发动机转速也发生相应变化.
在发生意外事故的情况下,应立即关闭发动机试车台的电源开关.
3.4 实验数据的录取和实验结果的整理
发动机起动后,在不同发动机转速(4～5个转速状态)下测量记录所需数据.每次测量数据时,都要在发动机工作稳定后进行.在实验前后,分别记录大气压力P0和温度T0,取平均值记录.然后按照相似理论,将实验所得数据转换到标准大气条件下的换算参数.
(1)转速n的测定

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