基于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的試車訓(xùn)練裝置的設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

基于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的試車訓(xùn)練裝置的設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)試車科目訓(xùn)練要求，設(shè)計(jì)一型基于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的試車訓(xùn)練裝置。闡述了該訓(xùn)練裝置的功能、組成、工作原理和使用方法。該裝置經(jīng)濟(jì)性好，操作方便，安全性好，能滿足教學(xué)訓(xùn)練要求。

關(guān)鍵詞：訓(xùn)練裝置;試車;渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)

1引言

發(fā)動(dòng)機(jī)試車是檢測飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種重要、經(jīng)常的手段，是航空維修機(jī)械專業(yè)學(xué)員必須掌握的一項(xiàng)技能。在教學(xué)實(shí)施的過程中，若使用實(shí)裝飛機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試車，則有危險(xiǎn)性高、耗費(fèi)大、保障復(fù)雜、受天氣制約等缺點(diǎn);若使用模擬試車練習(xí)器進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試車訓(xùn)練，則有仿真度不高、設(shè)備故障率高等問題。針對此問題，可使用基于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的試車訓(xùn)練裝置進(jìn)行模擬練習(xí)和實(shí)裝試車之間的過渡訓(xùn)練。該訓(xùn)練裝置具有耗費(fèi)小、相對安全、可在室內(nèi)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。該訓(xùn)練裝置可進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)的檢查，具備使學(xué)員達(dá)到理解發(fā)動(dòng)機(jī)性能衡量標(biāo)準(zhǔn)和會(huì)進(jìn)行參數(shù)檢測教學(xué)目標(biāo)的功能。同時(shí)，該訓(xùn)練裝置還具有外場條件下實(shí)裝飛機(jī)試車所不具備的一項(xiàng)功能，即：能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)推力的測量，繪制出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線，從而加深學(xué)員對發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性的理解。

2主要功能

該裝置的主要功能是實(shí)現(xiàn)小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停車和使發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同的工作狀態(tài)，并能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)溫度、起動(dòng)時(shí)間、停車時(shí)間及各狀態(tài)的轉(zhuǎn)速、排氣溫度、推力等發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的測量。該裝置具有相應(yīng)的安全性和可靠性設(shè)計(jì)。

3組成及工作原理

訓(xùn)練裝置由小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、控制手柄、地面控制單元、推力測量系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、工作臺架組成。訓(xùn)練裝置組成原理如圖1所示：

3.1小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)

小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是訓(xùn)練裝置的核心，也是試車的操作對象。以推力適中、性能可靠的航模用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，利用原有參數(shù)傳感器或增添相應(yīng)的參數(shù)傳感器和接口線路即制作成試車訓(xùn)練用的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。如航模用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)JetCatP130-RX即滿足要求，該發(fā)動(dòng)機(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪組成。

3.2發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的核心部件是單片機(jī)和控制程序。工作時(shí)，采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣溫度及油門桿位置數(shù)據(jù)，根據(jù)控制程序解算后控制發(fā)動(dòng)機(jī)供油量。

3.3控制手柄

控制手柄由油門桿和通信鏈路組成。使用油門桿起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。通信鏈路將油門位置數(shù)據(jù)傳到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。

3.4地面控制單元

地面控制單元包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、排氣溫度傳感器、電路接口和監(jiān)視器。地面控制單元監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)推力，使得試車人員能夠通過監(jiān)視器實(shí)時(shí)觀測到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)。

3.5推力測量系統(tǒng)

推力測量系統(tǒng)由固定支架和推力傳感器兩部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)固定在固定支架上。固定支架放置在滑軌上，并與推力傳感器相連。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)推動(dòng)固定支架在滑軌方向產(chǎn)生與推力大小成比例的位移。該位移經(jīng)推力傳感器測量后即得出發(fā)動(dòng)機(jī)推力。

3.6燃油供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)由油箱、油泵、輸油管路、油濾、關(guān)斷閥組成，將工作用航空煤油穩(wěn)定、可靠地供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)。油箱的功能是儲存燃料。油泵的功能是將燃料增壓后供給發(fā)動(dòng)機(jī)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠。輸油管道的功能是提供燃料流通通道，輸油管道連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元調(diào)節(jié)供油量后再供給發(fā)動(dòng)機(jī)。油濾的功能是保證供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料無雜質(zhì)。關(guān)斷閥的功能是根據(jù)需要將油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的燃料通道斷開。

3.7工作臺架

工作臺架的是其它部件的安裝容器和平臺。燃油供給系統(tǒng)的油箱、油泵、油濾、關(guān)斷閥、部分輸油管路及安全保護(hù)罩布置在臺架內(nèi)部;發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、參數(shù)測量系統(tǒng)、推力測量系統(tǒng)布置在臺架上部。

4使用方法

訓(xùn)練裝置在使用分為準(zhǔn)備工作、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)檢測、發(fā)動(dòng)機(jī)停車、恢復(fù)工作和數(shù)據(jù)處理幾個(gè)步驟。訓(xùn)練裝置在使用過程中要注意安全注意事項(xiàng)。

4.1準(zhǔn)備工作和安全注意事項(xiàng)

（1）實(shí)習(xí)前要檢查臺架是否清潔干凈，務(wù)必清理可能吸入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的雜物。

（2）實(shí)習(xí)前要檢查訓(xùn)練裝置各部附件固定牢靠，防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中出現(xiàn)機(jī)件松脫、漏油等問題。

（3）為防止意外著火，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中滅火瓶必須隨時(shí)準(zhǔn)備好。

4.2發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)

（1）打開控制手柄開關(guān)。

（2）將控制手柄上的油門桿推到最大再拉到最小，此時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出起動(dòng)信號。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制下起動(dòng)電機(jī)開始帶轉(zhuǎn)、點(diǎn)火棒開始加熱、起動(dòng)供油泵開始供油，發(fā)動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制下起動(dòng)結(jié)束

4.3發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)檢測

（1）略推油門桿，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到60000rpm，對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行暖機(jī)。

（2）收油門桿使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到慢車轉(zhuǎn)速。

（3）推油門桿使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后記錄下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、排氣溫度和推力。重復(fù)幾次該過程直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速。

（4）收油門桿使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到慢車轉(zhuǎn)速，對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷機(jī)。

4.4發(fā)動(dòng)機(jī)停車

（1）關(guān)閉操作手柄電源，給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出停車信號。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制下會(huì)帶轉(zhuǎn)工作一段時(shí)間以進(jìn)一步冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，隨后停車。

4.5恢復(fù)工作和數(shù)據(jù)處理

（1）斷電、斷油，清理試車訓(xùn)練裝置。