王冰心

摘 要：我國的航空事業(yè)在近幾年取得了極多的發(fā)展成果，航空系統(tǒng)設(shè)計水平也被提升。航空發(fā)動機屬于熱力機械，其不僅內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，同時具有極高的精密度，一般會被安裝到航空器之中，對其提供航空飛行需要的動力能量，也被稱為"工業(yè)之花"。在開展關(guān)于航空發(fā)動機裝置的整機試驗活動的時候，技術(shù)人員需要對測試技術(shù)進行應(yīng)用，本文對其應(yīng)用當(dāng)前情況以及未來的發(fā)展趨勢進行分析。

關(guān)鍵詞：測試技術(shù)；航空發(fā)動機；整機試驗；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

航空發(fā)動機一般會被安裝到飛機等具有飛行需要的飛行裝置之中，優(yōu)質(zhì)的航空發(fā)動機可以使其所在的飛機具有更好的經(jīng)濟性與可靠性，從綜合國力的角度來看，航空發(fā)動機能夠?qū)揖C合國力以及國防實力進行展現(xiàn)。因此為了使在飛機內(nèi)部裝置之中的航空發(fā)動機具有更為穩(wěn)定的應(yīng)用性能，技術(shù)人員需要在整機試驗環(huán)節(jié)之中應(yīng)用測試技術(shù)，本文根據(jù)對相關(guān)測試技術(shù)的了解，對其應(yīng)用情況與發(fā)展趨勢展開研究。

1 航空發(fā)動機概述

航空發(fā)動機共有3種類型：活塞式航空發(fā)動機是早期在飛機或直升機上應(yīng)用的航空發(fā)動機，用于帶動螺旋槳或旋翼。大型活塞式航空發(fā)動機的功率可達2500千瓦。后來為功率大、高速性能好的燃氣渦輪發(fā)動機所取代。但小功率的活塞式航空發(fā)動機仍廣泛地用于輕型飛機、直升機及超輕型飛機。

燃氣渦輪發(fā)動機：這種發(fā)動機應(yīng)用最廣。包括渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機，都具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機主要用于時速小于800千米的飛機；渦輪軸發(fā)動機主要用作直升機的動力；渦輪風(fēng)扇發(fā)動機主要用于速度更高的飛機；渦輪噴氣發(fā)動機主要用于超音速飛機。

沖壓發(fā)動機：其特點是無壓氣機和燃氣渦輪，進入燃燒室的空氣利用高速飛行時的沖壓作用增壓。它構(gòu)造簡單、推力大，特別適用于高速高空飛行。由于不能自行起動和低速下性能欠佳，限制了應(yīng)用范圍，僅用在導(dǎo)彈和空中發(fā)射的靶彈上。

2 測試技術(shù)研究

從航空發(fā)動機自身來看，其與多種學(xué)科存在直接聯(lián)系，包括機械傳動、材料學(xué)以及熱物理學(xué)等，從其根本屬性來看，航空發(fā)動機設(shè)備制造工程屬于綜合性的工程。其制造環(huán)境的條件也相對比較特殊，不僅具有高壓以及高溫的特點，同時具有高速轉(zhuǎn)動的特性。由于航空發(fā)動機所處的工作環(huán)境比較惡劣，因此技術(shù)人員必須要提升這種核心裝置的可靠程度，并盡可能地通過提升制造成本來嚴懲其使用期限，為了對航空發(fā)動機加以改進，技術(shù)人員需要對該裝置在不同環(huán)境條件下的運行狀態(tài)有所了解，只有通過測試工作開能獲取關(guān)于航空發(fā)動機的各種運行情況。

在整機試驗工作之中，技術(shù)人員需要結(jié)合熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)以及幾何量等多種學(xué)科的知識，同時采用結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、熱力氣動技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集技術(shù)等技術(shù)，不斷地改變參數(shù)，對多種參數(shù)進行確定，包括轉(zhuǎn)速、壓力、推力以及濕度等。

3 當(dāng)前應(yīng)用情況

我國對航空發(fā)動機設(shè)備進行研究的時間已經(jīng)很長，在學(xué)科專家的共同努力下，關(guān)于這種裝置的研究工作也取得了初步成功，相關(guān)的測試技術(shù)的水平也被提升起來，能夠?qū)@種發(fā)動機裝置進行精準度極高的測試，以下為當(dāng)前的測試技術(shù)研究成果：

在高溫測試領(lǐng)域，已經(jīng)發(fā)展出1800 ℃的高溫?zé)犭娕?，并在燃燒室出口溫度場測試成功；以及研制出1250 ℃的最高示溫漆測溫，并在復(fù)雜構(gòu)件表面溫度場測試成功。同時，我國對于高溫應(yīng)變計測量技術(shù)的掌握已經(jīng)達到了1000 ℃，正致力于研究更高溫度的應(yīng)變技術(shù)。而氣動參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)設(shè)計研制出多種氣動探針，其中包括滿足Ma=0.1～1.4 測試要求的氣體壓力探針，已在發(fā)動機整機試驗中成功應(yīng)用。

在航空發(fā)動機整機試驗動態(tài)壓力測試技術(shù)領(lǐng)域中，已經(jīng)成功地開發(fā)和研制出多套動態(tài)采集設(shè)備及分析工具。其中，約200 kS/s的最高采樣率和控制在100 kHz內(nèi)的信號測試分析，能夠?qū)Υ蟀l(fā)激波測試、畸變旋渦尺度、消喘、整機氣動極限參數(shù)等工作提供強有力的支撐。同時應(yīng)用遙測系統(tǒng)和引電器等進行參數(shù)測量，并具有根據(jù)試驗要求設(shè)計和制造特殊結(jié)構(gòu)的能力。 在葉尖間隙測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，采用多種技術(shù)手段對發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和間隙進行測量，擴大測量范圍，提高測量精度，其中傳感器端面耐溫為1400 ℃?；跀?shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對大量的試驗數(shù)據(jù)進行管理和分析。

4 未來發(fā)展趨勢分析

以測試技術(shù)的現(xiàn)有研究情況以及航空發(fā)動機的設(shè)計狀況來看，該裝置的可靠性設(shè)計要求不斷地變得更為嚴苛，為了飛機等航空工具更安全性，航空發(fā)動機必須也要具有更強的可靠性，技術(shù)人員需要對渦輪進口的原有溫度進行保持，同時還需要提升航空發(fā)動機的當(dāng)前運行效率。從一般發(fā)動裝置應(yīng)當(dāng)具有的環(huán)保性能來看，技術(shù)人員在尋求降低發(fā)動機裝置在運行時發(fā)出的噪聲的強度的途徑，盡量降低其排放的有毒物質(zhì)的含量。從幾種全新的設(shè)計要求來看，應(yīng)用在其整機試驗活動之中多種測試技術(shù)均需要被改進，測試項目需要被細化，一些研究人員在測試體系之中引入了健康管理技術(shù)，將這項技術(shù)與現(xiàn)代傳感技術(shù)結(jié)合使用之后，可以使測試數(shù)值更為精準。

由于航空發(fā)動機的工藝要求比較高，其應(yīng)用的材料也更為昂貴，因此在對這種發(fā)動機裝置進行全方位改進時，還需要尋求節(jié)省設(shè)計成本的方法。由于自動控制系統(tǒng)與裝置健康管理系統(tǒng)均需要應(yīng)用到傳感裝置，因此在開展測試工作時，技術(shù)人員需要將發(fā)動裝置系統(tǒng)之中傳感裝置當(dāng)做重點測試對象。

未來航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)致力于傳感器小型化設(shè)計、高性能測試儀器、高溫燃氣溫度測量、嵌入式傳感、高溫構(gòu)件表面溫度測量、長壽命高可靠傳感器設(shè)計、滑油品質(zhì)在線監(jiān)測、噪聲測量校準分析、空氣系統(tǒng)測量、葉尖間隙測量與校準、燃油流量動態(tài)測量校準、流場精細測量等測試技術(shù)研究工作。

結(jié)束語

本文首先對航空發(fā)動機的基本分類進行了研究，又對可用于其整機試驗階段的測試技術(shù)的基本情況進行了研究。在選擇測試技術(shù)的時候，必須要先對航空發(fā)動機的類型有所來哦接，以便于明確測試活動的側(cè)重點。本文著重介紹了相關(guān)測試技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用效果以及未來研究方向，技術(shù)人員需要把握好航空發(fā)動機的現(xiàn)有問題，將其加以優(yōu)化，提升對航空發(fā)動機的整體測試的精準度，同時還需要完善測試技術(shù)規(guī)范，推動航空發(fā)動機技術(shù)水平快速提升，從航空事業(yè)方面提升我國的整體實力。

參考文獻

[1]賈世俊.航空發(fā)動機整機試驗性能故障診斷系統(tǒng)設(shè)計.工程技術(shù)：引文版，2017（2）：00245-00245.

[2]孔慶珊，喬黎，張帥，王宏偉.基于x射線數(shù)字成像技術(shù)的航空發(fā)動機的無損檢測技術(shù)實現(xiàn)[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品2016（2）.

[3]趙斌，陳果，馮國全.航空發(fā)動機整機振動半實物建模方法研究.推進技術(shù)，2016，37（2），346-353.

[4]陳昊洋.航空發(fā)動機燃油與控制系統(tǒng)測試技術(shù)研究.中國科技縱橫，2016（7）.