唐潮

摘要：從發(fā)動機誕生之初，發(fā)動機推力就作為重要的參數(shù)指標(biāo)為廣大工程師們所鉆研。一般來說，航空發(fā)動機的推力由標(biāo)準(zhǔn)臺架試驗測得，整機試車條件下，影響發(fā)動機推力測量準(zhǔn)確度的因素主要包括動架懸掛結(jié)構(gòu)（中心加載與臺架測力的差別、動架位移等）、作用在臺架和發(fā)動機上的氣動參數(shù)（進(jìn)氣沖量、迎風(fēng)阻力、噴口負(fù)壓、動架前后靜壓差、空氣摩擦阻力、進(jìn)氣安全網(wǎng)損失、噴口面積變化等） 和試車環(huán)境的溫濕度變化等因素。因此，整機在試車臺上的推力測量存在損失，尤其是戰(zhàn)斗機，由于裝機而造成的損失更為明顯，因此，測量評估整機試車下的推力校準(zhǔn)和測量技術(shù)成為航空發(fā)動機研制中的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：試驗研究;整機推力試車臺;推力校準(zhǔn);測控系統(tǒng)

1平臺步局

發(fā)動機推力測量臺架是用來固定發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機推力、空氣流量等參數(shù)測量的裝置。將發(fā)動機安裝固定于特定的試車臺架中，有助于更加準(zhǔn)確地測量其推力。發(fā)動機推力測量臺架是用來固定發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機推力、空氣流量等參數(shù)測量的裝置。將發(fā)動機安裝固定于特定的試車臺架中，有助于更加準(zhǔn)確地測量其推力。

試車臺架由動架、靜架及其它一系列附件組成。發(fā)動機安裝在動架中，靜架支撐動架，兩者通過彈性元件連接，動架可根據(jù)發(fā)動機推力大小自由做出響應(yīng)并傳遞至測量系統(tǒng)，最后再傳遞至固定靜架的地面或墻壁在試車臺架上，發(fā)動機通過掛架和動架經(jīng)由前后彈簧片掛裝在靜架上，在靜架和動架之間安裝有推力傳感器。發(fā)動機本身的重量主要由前后彈簧片承擔(dān)。發(fā)動機工作時產(chǎn)生的推力造成使彈簧片微小的形變，并經(jīng)推力傳感器由動架傳遞到靜架上，可通過推力傳感器測得發(fā)動機的推力值。通常發(fā)動機試車臺架上會配備液壓加載裝置，主要用于試車前推力傳感器的現(xiàn)場校準(zhǔn)，如圖 2所示。

2中心加載校準(zhǔn)

中心加載校準(zhǔn)也稱為原位校準(zhǔn)，是在安裝發(fā)動機的位置安裝一臺模擬發(fā)動機，并放置標(biāo)準(zhǔn)推力傳感器，通過安裝固定支架的形式（現(xiàn)在也有墻面斜拉的設(shè)計），將液壓加載裝置安裝在固定支架上，以提供標(biāo)準(zhǔn)傳感器的動力源。工作推力傳感器安裝至臺架動架與靜架之間，調(diào)整頂桿機構(gòu)，使工作推力傳感器與推桿之間留有約5道的間隙（利用塞尺測量）。當(dāng)液壓加載裝置壓力建立，加載裝置的頂桿將力傳遞到標(biāo)準(zhǔn)傳感器上，標(biāo)準(zhǔn)傳感器采集并記錄標(biāo)準(zhǔn)推力，該標(biāo)準(zhǔn)推力又通過模擬發(fā)動機傳遞到工作傳感器上，測力系統(tǒng)測得工作推力，通過對比一個已知標(biāo)準(zhǔn)力和一個測力系統(tǒng)的測量力，并獲得差值，可被認(rèn)為即臺架系統(tǒng)造成的損失，并對該差值進(jìn)行擬合修正，評價測力系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，這個過程就是車臺的中心加載校準(zhǔn)過程。

3發(fā)動機安裝節(jié)推力校準(zhǔn)與試車臺測量

發(fā)動機安裝節(jié)推力測量是目前國內(nèi)外發(fā)動機飛行試驗測試領(lǐng)域研究的熱點問題之一。在實際飛行條件下，發(fā)動機的推力最終通過安裝節(jié)直接傳遞給飛機，因此安裝節(jié)對于飛機結(jié)構(gòu)載荷和飛控系統(tǒng)設(shè)計而言至關(guān)重要。安裝節(jié)推力測量的原理就是在發(fā)動機安裝節(jié)上布置應(yīng)變計，在地面通過標(biāo)定試驗獲得推力——應(yīng)變校準(zhǔn)方程。飛行中將實測的應(yīng)變數(shù)據(jù)代入到推力-應(yīng)變校準(zhǔn)方程中，即可獲得安裝節(jié)推力。該方法不依賴于發(fā)動機模型，原理成熟，簡單易行，成本低，特別適合在飛行試驗中開展。推力銷左側(cè)被試車臺安裝節(jié)支座完全包裹，處于全約束狀態(tài)，推力銷中間圓錐段是外露區(qū)，右側(cè)圓柱段被發(fā)動機軸承包裹，承受并傳遞發(fā)動機的航向推力和部分重力。通過測量主安裝節(jié)圓柱截面剪切力的方式可以獲得發(fā)動機推力。

4 試車臺推力測量電信號誤差消除

在航空試車臺測試過程中，為了克服傳感器溫漂帶來的誤差，或者避免傳感器在非額定工作溫度下，需要在傳感器外包裹一層帶電熱絲的保溫罩，若保溫功率較大，其內(nèi)交流電會對傳感器信號產(chǎn)生明顯的干擾，如屏蔽層不接地，則只有屏蔽電場耦合干擾能力，而無抑制磁場耦合干擾能力;此外，靜電感應(yīng)電流便有極大可能流經(jīng)由屏蔽層和信號導(dǎo)線形成的電容而進(jìn)入放大器，對傳感器信號造成破壞。需注意屏蔽層不能兩點接地，否則電流會通過電容形成回路，產(chǎn)生很高的共模噪聲。在一個總系統(tǒng)中，如果將模擬電路和數(shù)字電路都必須放在同一機柜中，那么要盡可能使兩者相距遠(yuǎn)一些。系統(tǒng)中的公共接地板可以放在機柜的中央，或者采用兩塊接地排，一塊供模擬信號接地，一塊供數(shù)字信號接地，這兩塊接地排必須用低電感的連接來緊固，而后再與接地母排連接。

在測量電路中接地點太多，會在試驗儀器、測量電路及大地接地點相互之間形成多個接地回路，這樣，便將產(chǎn)生有害的接地回路電流，故需采用將全部設(shè)備的機柜都在單一點處接地。而除這一點外，全部設(shè)備都被“浮置”起來，所有接地線必須接在同一公共的接地點，而不該在其他接地點與類似的接地線相連。

一般的單端放大器不具備共模抑制的能力，某些受限制的電路結(jié)構(gòu)（放大器和負(fù)責(zé)都與地隔離，且負(fù)責(zé)的泄漏阻抗相當(dāng)大）才具備某種程度的共模抑制能力。在測試系統(tǒng)中最適用的是隔離差分放大器。在放大器的輸入部分有保護屏蔽，其共模抑制能力決定于保護屏蔽的質(zhì)量。隔離差分放大器可以承受輸入端一定的不平衡量，而保持良好的共模抑制能力。在連接時，放大器的輸入保護屏蔽與輸入電纜屏蔽相連接，輸出保護屏蔽應(yīng)該接到輸出電纜的屏蔽上，機殼應(yīng)與系統(tǒng)的接地板相連。

結(jié)語

推力是發(fā)動機最主要性能指標(biāo)之一，試驗過程中準(zhǔn)確地測量出發(fā)動機推力，對于發(fā)動機研制與性能評定具有重要意義，推力臺架作為推力測量中的關(guān)鍵部件，其性能對推力測量精度影響較大，發(fā)動機試車臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號在傳輸?shù)倪^程中，如果缺少相應(yīng)的抗干擾措施會導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確，采集的數(shù)據(jù)雜亂無章甚至影響計算機的正常工作。

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