發(fā)動機(jī)性能飛行試驗(yàn)

六問.發(fā)動機(jī)性能試飛發(fā)動機(jī)既然已經(jīng)取得了33部TC證，為何裝上飛機(jī)之后，還需要開展一系列的飛行試驗(yàn)?zāi)兀堪凑?1部的要求，申請航空發(fā)動機(jī)型號合格證的法人必須表明符合33部中適用的條款。為此，發(fā)動機(jī)制造商需要完成一系列地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，可分為性能試驗(yàn)、適用性試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)。發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的“心臟”，在為飛機(jī)提供正反推力的同時(shí)，也與飛機(jī)其他各系統(tǒng)存在廣泛的交聯(lián)。從系統(tǒng)科學(xué)的角度來看，發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)上最關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，通過機(jī)械、電氣、功能接口與燃油系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)等組成了具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體，因此在滿足33部要求的基礎(chǔ)上，還需要表明符合25部中適用的要求。CCAR33部要求做哪些發(fā)動機(jī)飛行試驗(yàn)?zāi)?？發(fā)動機(jī)飛行試驗(yàn)可以分為4類，分別是性能試驗(yàn)(Performance)、適用性試驗(yàn)(Operability)、發(fā)動機(jī)控制試驗(yàn)(Controls)以及短艙完整性試驗(yàn)(NacelleIntegration)。性能試驗(yàn)的目的是采集發(fā)動機(jī)性能數(shù)據(jù)，用于校準(zhǔn)發(fā)動機(jī)性能模型，調(diào)整發(fā)動機(jī)推力管理表，典型試飛科目是飛行中推力確定，也就是IFTD試驗(yàn)。適用性試驗(yàn)的目的是測定發(fā)動機(jī)對油門桿和進(jìn)氣流場變化時(shí)的響應(yīng)，驗(yàn)證在正常和應(yīng)急使用期間不會出現(xiàn)不利工作特性，典型試飛科目有進(jìn)氣兼容性試驗(yàn)和發(fā)動機(jī)工作特性試驗(yàn)等。發(fā)動機(jī)控制試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證發(fā)動機(jī)控制裝置設(shè)計(jì)合理，在正常和應(yīng)急使用期間不出現(xiàn)危險(xiǎn)的故障，典型試飛科目有發(fā)動機(jī)空中起動試驗(yàn)和發(fā)動機(jī)控制與操縱等。短艙完整性試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證發(fā)動機(jī)有足夠的通風(fēng)、除冰能力，在各種可預(yù)期的臨界條件下完成預(yù)定功能，典型試飛科目有短艙通風(fēng)、短艙冷卻等試驗(yàn)。發(fā)動機(jī)性能有什么樣的特性，對飛機(jī)性能有什么影響？發(fā)動機(jī)推力的溫度、高度特性曲線，隨著環(huán)境溫度升高，為了保持飛機(jī)性能，發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)了推力平直段，在拐點(diǎn)溫度前，通過增加供油量，提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以維持推力不變，在環(huán)境溫度超過拐點(diǎn)溫度之后，發(fā)動機(jī)排氣溫度(EGT)達(dá)到限制值，發(fā)動機(jī)推力下降。在不同的高度，發(fā)動機(jī)拐點(diǎn)溫度也不相同。隨著飛行高度的增加，發(fā)動機(jī)推力降低；隨著飛行速度增加，發(fā)動機(jī)推力也降低。發(fā)動機(jī)性能指的就是發(fā)動機(jī)推力和油耗。發(fā)動機(jī)推力決定了飛機(jī)最大飛行速度，剩余推力決定了飛機(jī)的爬升和加速性能，同時(shí)，發(fā)動機(jī)的油耗也對飛機(jī)的續(xù)航性能有重大的影響。因此，分析飛機(jī)性能就需要發(fā)動機(jī)性能數(shù)據(jù)。通過發(fā)動機(jī)性能試飛數(shù)據(jù)所建立起來的發(fā)動機(jī)性能模型，可以為飛機(jī)性能計(jì)算提供數(shù)據(jù)，為發(fā)動機(jī)推力管理提供依據(jù)，并能給出發(fā)動機(jī)平均推力和最小推力，建立發(fā)動機(jī)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。而這一切的基礎(chǔ)，就是要通過IFTD試飛，最終得到AFTM模型，也就是平均飛行試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。IFTD試飛如何進(jìn)行呢？IFTD試飛方法并不復(fù)雜，主要是在不同的試驗(yàn)點(diǎn)和相應(yīng)引氣構(gòu)型下，保持被試發(fā)動機(jī)在不同換算轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定，并通過調(diào)整非試驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力保證飛機(jī)穩(wěn)定平飛，然后采集被試發(fā)動機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)。下圖給出了在飛機(jī)包線內(nèi)選擇的試驗(yàn)點(diǎn)。這里給出了單個(gè)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)點(diǎn)的執(zhí)行流程。記錄數(shù)據(jù)20sp、Ma、記錄數(shù)據(jù)20sp、Ma、NIK等參數(shù),TBV、ACC、VBV等閥門位置數(shù)據(jù)分析檢查傳感器狀態(tài)，判斷數(shù)據(jù)有效性穩(wěn)定飛行5mMTBV.試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)束進(jìn)入下T試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)點(diǎn)執(zhí)行流程首先，在試驗(yàn)點(diǎn)要求的高度、速度、引氣構(gòu)型下保持穩(wěn)定飛行3?5分鐘，在此過程中監(jiān)控ACC（渦輪主動間隙控制閥1TBV（瞬態(tài)放氣閥入VBV（可變放氣閥）位置，被試發(fā)動機(jī)狀態(tài)穩(wěn)定后，開始記錄數(shù)據(jù)20秒，監(jiān)控飛機(jī)高度、速度等在要求的允差范圍之內(nèi)。最后再檢查傳感器狀態(tài)，判斷數(shù)據(jù)有效性，然后進(jìn)入下一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。IFTD試飛方法較為簡單，但試驗(yàn)過程中對速度、高度等的允差要求非常嚴(yán)格。IFTD試飛改裝如何進(jìn)行呢？IFTD測試改裝主要有以下幾部分，發(fā)動機(jī)各截面總壓、拖錐靜壓、大氣總溫、燃油流量、引氣流量、VFG提取功率等。以CFM56發(fā)動機(jī)示意圖為例介紹發(fā)動機(jī)內(nèi)改裝。在外涵噴管進(jìn)口截面、內(nèi)涵噴管進(jìn)口截面安裝米字型測壓耙，然后利用發(fā)動機(jī)推力計(jì)算公式，計(jì)算得到發(fā)動機(jī)推力值。測壓耙結(jié)構(gòu)看起來像“米”字，因此又叫米字耙，每一支耙上分布有若干壓力測點(diǎn)。將米字耙上的氣壓接入掃描閥，同時(shí)將托錐壓力接入掃描閥作為參考壓力，掃描閥將此壓力差轉(zhuǎn)化成電信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在飛行試驗(yàn)中可以使用高精度的雙轉(zhuǎn)子燃油流量計(jì)，相比單轉(zhuǎn)子燃油流量計(jì)，精度更高。發(fā)動機(jī)測試改裝IFTD試飛的注意事項(xiàng)有哪些？IFTD試飛有幾個(gè)注意事項(xiàng)，首先就是IFTD必須使用新發(fā)，并且要求在N1轉(zhuǎn)速大于50%的前50個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。隨著發(fā)動機(jī)工作時(shí)間增加，將出現(xiàn)性能衰退的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為發(fā)動機(jī)油耗上升EGT增大。下圖表示隨著使用時(shí)間增加，EGT裕度越來越小，即EGT線不斷向上移動、越來越接近紅線。對于飛行試驗(yàn)用發(fā)動機(jī)，由于需要在最大功率和慢車之間頻繁調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)推力，因此性能衰退相對于航線使用更加顯著。在IFTD試飛期間，每隔10個(gè)小時(shí)安排一次健康檢查試飛，用于監(jiān)控發(fā)動機(jī)健康狀況。EGT裕度逐漸減小其次，試飛前需要清潔發(fā)動機(jī)。分析表明，若進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)降低1%，發(fā)動機(jī)推力損失一般在1.5%?2%之間、耗油率上升0.3%?0.5%。因此，在IFTD試飛前，需要擦洗發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道、整流錐、風(fēng)扇葉片、外涵道等部位。再次，短艙泄漏使發(fā)動機(jī)推力下降、油耗上升，因此飛行試驗(yàn)前，需要進(jìn)行短艙泄漏