[发明专利]航空发动机在室内试车台试车的真实推力测算方法

摘要

本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种航空发动机在室内试车台试车的真实推力测算方法。具体为①确定控制体的空间位置。②在唇口后截面(2)上设置后截面测量点。③在远前方截面(1)上设置前截面测量点。④得到测量点上的风速值和静压值。⑤得到航空发动机在室内试车台试车的真实推力值。本发明合理选取发动机进气截面的面积，采用试车间内气流流动的流管表面为控制面，运用动量定理推导出进气道附加阻力修正公式，计算真实推力。本发明具有控制体划分清晰、修正项少、计算过程简便等优点，能够解决航空发动机在室内试车台试车时真实推力的测算问题。

主权项

一种航空发动机在室内试车台试车的真实推力测算方法，其特征在于：其具体操作步骤如下：步骤一、确定控制体的空间位置；所述控制体为一假想空间；确定控制体空间位置的具体操作步骤为：步骤1.1：将发动机固定于试车间试车台上；发动机轴线位于水平位置；步骤1.2：建立二维平面直角坐标系：以发动机轴线作为X轴，并且在X轴上以发动机前方与发动机唇口平面的距离为发动机唇口(4)直径9倍的位置处为原点，以过原点竖直向上的方向为Y轴；步骤1.3：控制体是由远前方截面(1)、唇口后截面(2)和回转面(3)组成的封闭空间，并且整个控制体位于试车间内部；远前方截面(1)位于发动机的前面，并且远前方截面(1)位于过所述二维平面直角坐标系的原点，并垂直于X轴的平面上；唇口后截面(2)位于发动机的后面，并且唇口后截面(2)位于距离发动机唇口平面a米，并平行于远前方截面(1)的平面上，a值由人为预先设定，且a∈[1.5,2]；所述回转面(3)的轴线与发动机轴线重合；通过上述步骤的操作，即得到控制体的空间位置；步骤二、在唇口后截面(2)上设置后截面测量点；在步骤一操作的基础上，在唇口后截面(2)上设置后截面测量点；具体为：步骤2.1：以唇口后截面(2)的中心点为圆心，以为半径，将唇口后截面(2)划分为K′个区域，其中，t′∈[1,K′‑1]，K′的值由人为预先确定，K′∈[2,5]；R1为唇口后截面(2)的半径；从唇口后截面(2)的中心到边缘的K′个区域分别用符号T1′、T2′、……、T′K′表示；步骤2.2：根据实际测量需要，在步骤2.1中所述K′个区域内分别设置不同数量的后截面测量点；步骤三、在远前方截面(1)上设置前截面测量点；在步骤二操作的基础上，在远前方截面(1)上设置前截面测量点；具体为：步骤3.1：以远前方截面(1)的中心点为圆心，以rt0为半径，将远前方截面(1)划分为T个区域，其中，t∈[1,T‑1]，T的值由人为预先确定，T∈[2,8]；R2为远前方截面(1)的半径；步骤3.2：分别计算远前方截面(1)的K个区域的面积，K个区域的面积分别用符号Ak表示，k∈[1,K]；远前方截面(1)的面积用符号A表示，从远前方截面(1)的中心到边缘的K个区域分别用符号T1、T2、……、TK表示；步骤3.3：根据实际测量需要，在K个区域内分别设置不同数量的前截面测量点，并保证后截面测量点在远前方截面(1)上的投影位置均设有前截面测量点；步骤四、得到测量点上的风速值和静压值；在步骤三操作的基础上，在每个前截面测量点和后截面测量点上均设置风速传感器和静压传感器；然后使发动机工作在预设状态，通过风速传感器和静压传感器测量每个前截面测量点和后截面测量点上的风速值和静压值；步骤五、得到航空发动机在室内试车台试车的真实推力值；在步骤四操作的基础上，对在前截面测量点和后截面测量点测得的风速值和静压值进行处理，得到航空发动机在室内试车台试车的真实推力值；具体为：步骤5.1：通过公式(3)计算得到远前方截面(1)上T1区域的质量流量w1；w1＝ρv1A1  (3)其中，ρ为试车间空气密度；v1为远前方截面(1)上T1区域内所有前截面测量点的风速均值；A1为T1区域面积；步骤5.2：判断|w1‑wJ|≤σ1是否成立，如果成立，则将T1区域设置为预进气流管区域；其中wJ为发动机的进气流量；否则，如果|w1‑wJ|＞σ1并且w1＞wJ，则缩小T1区域的面积，重复步骤5.1至5.2,直到|w1‑wJ|≤σ1成立；如果|w1‑wJ|＞σ1并且w1＜wJ，则扩大T1区域的面积，重复步骤5.1至5.2,直到|w1‑wJ|≤σ1成立；步骤5.3：如果步骤5.2中T1区域的面积发生变化，则重新计算T2区域的面积A2；步骤5.4：通过公式(4)计算得到Tk′区域的质量流量wk′，k′∈[2,K]，Tk′表示T2、T3、......、TK；wk′＝ρvk′Ak′  (4)其中，ρ为试车间空气密度；vk′为Tk′区域内所有前截面测量点风速均值；Ak′为Tk′区域面积；步骤5.5：通过公式(5)计算得到进气道附加阻力FCI；FCI＝w0v0+w'0(v0‑v1')‑(P1'‑P0')A'0‑(P1'‑P0)A0  (5)其中，w0是进入发动机的气流质量流量，w0＝w1；v0是远前方截面(1)预进气流管内平均速度，v0＝v1；w'0是二次流的气流质量流量，v1'是全部后截面测量点的平均速度；P0是远前方截面(1)预进气流管区域内平均静压；P0'是远前方截面(1)除预进气流管以外部分的前截面测量点的平均静压；P1'是全部后截面测量点平均静压；A0是远前方截面(1)上预进气流管面积，即T1区域面积，A0＝A1；A'0是远前方截面(1)上除预进气流管以外的面积，A'0＝A‑A0；步骤5.6：通过公式(6)计算得到航空发动机在室内试车台试车的真实推力值Fg；Fg＝FM+Fcradle+Fbase+Ftailpipe+FCI+F其他  (6)其中，FM是测量推力，通过推力秤测量得到；Fcradle是迎风阻力，可通过公式(7)计算得到；Fbase是底部阻力，可通过公式(8)计算得到；Ftailpipe是发动机尾喷管的附加阻力，可通过公式(9)计算得到；FCI是进气道附加阻力；F其他是其它推力，为人为预先估算值；其它推力包括弹簧片变形、流管变形、摩擦阻力产生的推力；Fcradle=P2ΣiCdiAi′vi2---(7)]]>其中，Cdi是试车台上第i个阻塞物的堵塞系数，i取正整数；Ai′是试车台上第i个阻塞物的堵塞面积；vi是试车台上第i个阻塞物前方的气流速度；Fbase＝(Pnozzle‑P0)·Anozzle  (8)其中，Pnozzle是发动机尾喷管表面静压；P0是远前方截面(1)预进气流管区域内平均静压；Anozzle是发动机尾喷管投影到发动机尾喷管截面的环形外表面积；Ftailpipe＝(Ptailpipe‑P0)·Atailpipe  (9)其中，Ptailpipe是发动机尾喷管的截面静压；Atailpipe是发动机喷管的截面面积。