《教育用微型涡喷发动机的测试实验系统》
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摘 要 微型涡喷发动机实验系统是代替大中型燃气轮机实验系统的可行方案.为研究发动机的压气机、涡轮效率特别是绘制特性曲线,搭建了实验系统,探讨微小传感器探头等问题,该实验可作为燃气涡轮课程的综合实验.
关键词 微型涡喷发动机;测试实验;数据采集;电子控制单元ECU
前言
随着燃气轮机越来越广泛的应用,许多能源电力、航空航天等专业需要进行实验.但并非所有学校都有能力通過运行发动机提供实际操作经验.建立大中型燃气轮机测试实验系统投资巨大.实验系统的要求与发动机的尺寸成正比,微型喷气发动机是很好的替代品,这样可以大大降低测试实验系统的成本.
1 实验台
（1）微型涡喷发动机.发动机成本与获得的压力比和推力成正比,本文采用的发动机在海平面静态条件下具有14公斤的最大推力.所选发动机的规格为：单级离心压气机、蒸发管逆流环形燃烧室、单级向心涡轮、收敛形尾喷管、空气流量0.4千克/秒、压比4、最大推力140牛 （转速12万转/分）、怠速推力4牛 （3万转/分）、最高排气温度600℃、耗油率330克/分、Jet A1煤油燃料、一杆油启动、Mobil Jet2或Exxon 2380润滑油、燃油润滑混合比20：1、?115mm×320mm.此外,还有供油、启动、电子控制单元（ECU）等系统[1].
（2）测试实验硬件系统.整个发动机试验台有上中下3个区域,包括显示器、发动机固定和推力测量台、防爆屏、进排气管系统、在线监测系统、数据采集系统、传感器和电源系统以及电子控制器、燃料以及数据记录系统.如图1所示.
在发动机气流中安装了皮托管、热电偶、压力、流量等传感器.测量的数据有：发动机转速、推力、排气温度、大气压力、温度、湿度、压气机进出口压力温度、涡轮进出口压力温度、油门量、油泵电压、耗油量、油箱油量等.
发动机平台采用悬吊方式,保证推力的测量精度在0.1%.采用微型温度和压力传感器,保证流道堵塞在总流动面积的1%以下,减少探头对发动机气流的影响,在最大发动机转速下,总压测量误差小于0.05%.
（3）测试软件系统.数据采集系统可以获得发动机的转速特性曲线,包括：转速与各部件效率、转速-进气量、转速-压力、转速-推力、转速-油耗等曲线,还能产生部件效率与上述量的衍生关系曲线.如图1所示.图形界面显示发动机的工作点和控制状态,自动生成的稳态运行线,界面还包括控制参数、操作限制和文件名.
2 数据处理
压气机和涡轮的特性曲线是发动机制造商的核心数据,不会给用户,单由数据采集不能直接获得,需要特殊的方法才能够获得.本文采用类比法获得压气机特性曲线,该方法需要实验过程加以配合,即需要发动机在多个转速值下获得稳定测量值,以取得非设计工况下的参数值,同时需要取一个类似已知的压气机的特性曲线图,利用已知特性曲线按照非设计工况下的值进行缩放,得到被测发动机中压气机.如图2所示.发动机涡轮的特性曲线通过相同的方法取得[2].
实验表明,该方法生成的压气机和涡轮特性曲线与实验数据吻合的较好.
3 结束语
设计并搭建了微型喷气发动机测试实验系统,用于研究和本科进行综合实验室.该测试实验系统获取的进气流、压比、推力和油耗量等随转速的变化趋势与预期一致.该发动机测试系统为大中型商用发动机试验系统提供了一个经济的很好的替代品.本文还通过反求方法得到了压气机和涡轮特性曲线,并验证了该方法的准确性.另外,为了降低操作人员所处的噪声水平,设计了发动机安装台与操作台分开的远距离操作方案,它们之间可以无线连接.
参考文献
[1] 陈巍.某微型涡喷发动机地面试车故障分析及措施[J].航空动力学报,2011,26（4）：752-759.
[2] 杨欣毅.小型涡喷发动机地面试验系统的设计和实现[J].实验技术与管理,2008,25（4）：71-75.
作者简介
王庆五（1978-）,男,湖北襄阳人;学历：博士研究生,讲师,现就职单位：华北电力大学,研究方向：微型涡轮喷气发动机.
该文结论：上文是一篇关于对写作发动机论文范文与课题研究的大学硕士、涡喷发动机本科毕业论文涡喷发动机论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.
涡喷发动机引用文献:
[1] 涡喷发动机论文范文检索 关于涡喷发动机毕业论文格式范文5000字
[2] 英语学习动机与课堂焦虑研究 论文大纲格式范本
[3] 动机论文范文 动机方面有关硕士论文开题报告范文8000字
