預定型發動機可以裝在飛機上,在高原、炎熱和嚴寒地區進行地面啟動試驗,考察啟動
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可靠性。發動機在飛機上的位置對啟動亦有很大影響;噴管中的壓力損失降低了渦輪中壓降;進氣道中壓力損失減少了通過發動機的空氣流量,這將導致壓氣機穩定工作裕度的降低,進氣道的布置和形式也影響進口速度場,所以要在飛機上檢查發動機的地面啟動可靠性。
六、防冰系統試驗
"結冰對發動機的影響
發動機在云中工作時絕大多數情況下結冰。結冰會影響飛行安全和正常性,發動機的三個部件:前錐、風扇靜子和核心機壓氣機靜子結冰對發動機性能將有不同的影響。未加熱前的前錐頂部會積成堅冰花,風扇受壓面也能堆積冰。
在核心機壓氣機靜子上,無防護時會產生大面積的堅冰堆積,這可能造成發動機噴管溫升過高。加熱這些靜子就能防止堅冰的生成,延遲供熱也能使這些堅冰快速脫落。試驗表明,堅冰最容易形成的工作狀態是風扇轉速只達到 ,進口空氣溫度為 % &’左右。在很嚴重的結冰環境下,噴管的溫升達 &(’左右。
"在風扇轉速一定時,風扇上堆積冰使發動機推力明顯減少,外涵靜子結冰的影響比風扇影響小 )(。核心機靜子結冰在風扇轉速一定時,對發動機推力的影響相當小,以致可以忽略不計。
前整流錐積冰,影響前錐表面上進氣的光滑流動,但不能明顯減少發動機推力。前錐積結堅冰時會危害風扇的工作安全。
*"常用防冰系統
通常,防冰系統是從高壓壓氣機后抽氣,然后經過高壓轉子和低壓轉子軸中的孔進入前錐和核心機靜子等。抽出的空氣還用于軸承的氣動密封。前錐螺栓開 *放氣孔,該孔延至外表面時被擴孔到 +" ,,這樣能防止螺栓上形成冰帽,至少能使冰帽脫落。一旦冰在前錐表面堆積,前錐表面的去冰作用受到離心力和氣動力的影響就會增加。
當風扇轉速達到 )&以上或進口溫度高于 % ’時,前錐表面就會全無冰;當風扇轉速達到 &(,進口溫度為 % *-’時,表面有輕度霜冰堆積;在接近飛行慢車 ./0 1 +,進口溫度為 % *-’時能在前錐上生成大的冠狀霜冰,約為 *" &23厚。
+"影響結冰過程的主要因素這些因素主要包括單位容積空氣包含懸浮水滴的數量( 45 3+)、空氣溫度、水滴大小和在結冰條件下的停留時間。
云中結冰過程的順序為:當空氣溫度下降到 (’以下,水滴反復被冷卻并穩定的保持液態。隨著空氣溫度降低到 %( 6 %&’,最大的水滴開始逐漸結冰,并在一定的溫度下所有的水滴出現像雪崩似的結晶。這種雪崩似的結晶溫度隨著水滴尺寸的減小而降低,水滴的尺寸取決于空氣中雜質(結晶核心)的含量和冷卻速度; % -(’的溫度是液態水滴存在的臨界值。
發動機工作時進口溫度條件可能與周圍大氣條件不同,例如周圍空氣溫度為 7&6 7 ,’時,發動機以最大轉速在地面或低速飛行時,其進氣道最小截面上的靜溫是負值。根據大量觀察,結冰發生在水滴平均有效直徑為 *( 6+(%3的情況下。在層狀云中,當 •(-•
負溫時遇到水滴的次數及此時結冰的強度比其他云結冰的強度大。
從數學統計的觀點,結冰可以視為一種偶然的現象,對它可以運用概率論的基本原理。在較大的含水量 和空氣溫度 "時,遇到結冰條件的幾率 。等于由給定的氣象條件中每個幾率的乘積:
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式中,"相應于溫度 "結冰時重復率占總機會的百分比(云中飛行結冰的幾率),它由表 ’ ()查出。&為在溫度 "下空氣含水量超過 *時遇到水分的幾率(云中飛行遭遇水分幾率)。
是國家規定標準。蘇聯取該值為 + ,-,這樣可據式(’ (,.)求出 &。
進行防冰系統結冰條件下試驗的計算水量 為
%/+’(")•(/ (01&)
式中,) —計算中采用的初始含水量2 3’,
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(單位 1 )按下式計算:
)%,/+ , 4+ 5’ "
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5+防冰系統試驗
防冰系統試驗可分人工結冰模擬試驗和天然結冰試驗。這些試驗的目的,其一是考查不同大氣條件,下防冰系統的有效性,及時接通防冰系統能使發動機所有飛行工作狀態下不應該結冰;其二是考查關閉或未適時地接通防冰系統時,結冰對發動機工作的影響。
對防冰系統而言的最惡劣的工作狀態要進行仔細研究,在地面慢車狀態工作時,進氣裝置或壓氣機的某些部件可能結冰這亦如前述。人工結冰條件試驗一般在冬季露天試車臺上進行,或在溫壓艙及飛行試驗室進行。
試驗時發動機進口空氣溫度為 (, 7 (/8,飛行速度為 70093 2:高度為 7 0,3;平均有效水滴直徑為 /"3(在進氣道內側量);空氣中液態水含量為 / ;+/,1 23’。在大于 ,-最大連續狀態的所有工作狀態下,推力損失不超過可達到推力的 ,-,耗油率增加不超過 ,-。結冰終止,推力保持不變。
圖 < (’ (/=示出用于防冰試驗的試車臺設備,類似設備還有阿諾德工程發展中心的 > (0試驗臺,?@A@劉易斯結冰試驗風洞,加拿大噴氣發動機結冰試驗臺等。水量按下式計算:
B3C/D %0 (/ @
式中, ———計算(設計)含水量,12 3’,由式(’ (=)計算或由圖 ’ (=5查出;
—
—安裝噴嘴的截面上空氣的質量平均速度,32E;
@———安裝噴嘴的位置上空氣導管截面面積,3/。
噴水集流環 ’中噴嘴的數量根據向發動機氣流均勻供水的條件來確定。要使相鄰噴嘴的噴霧錐角互相交叉以造成霧化水滴條件。從噴嘴到防冰部件的距離是根據把水滴冷卻到氣流溫度所需的時間來選擇。
天然結冰試驗受到條件的限制,主要是缺乏適宜的結冰條件(特別是夏季),水濃度變化,液滴尺寸和自然云的范圍以及結冰時飛行危險可能造成設備破壞。天然飛行結冰試驗的運行是費用、安全性和有效性三者的權衡結果。
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