[发明专利]两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台

说明书

本发明公开了一种两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台及方法，该平台对进气模拟低温和低压，排气模拟低压，并可用辅助增压系统和排气背压控制系统在发动机不带增压器时模拟高空的增压边界条件，实现发动机和增压器的独立开发与优化；动力性能采集装置和优化的示踪气体法装置在平台中分别测量高空动力和换气性能。本发明的平台及方法不仅可以在地面模拟测量两冲程航空活塞发动机在高空最高8000米状态下的动力性能指标功率、扭矩、耗油率等，而且可以同时测量模拟高空的换气性能指标捕获率与充气效率，从而可以综合评价两冲程航空活塞发动机的高空性能，为提高高空性能的研究提供重要试验平台，并节约了试验时间与成本。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，涉及航空活塞发动机高空模拟试验技术，具体地说，是指一种两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台及方法。

背景技术

近年来，两冲程航空活塞发动机在无人机和通用航空领域扮演举足轻重的作用。换气性能决定了两冲程发动机废气被清扫的程度和留在气缸参与燃烧的新鲜充量，从而和发动机功率、燃油经济性以及排放有很大的关系；动力性能则是增加航空活塞发动机功重比和续航能力的关键；两冲程航空活塞发动机的换气和动力性能都随高度呈不同程度的下降，高空性能下降的机理和改善高空性能的方法成为了研究热点。因此，开发两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能试验平台和方法是十分必要的。

目前，航空活塞发动机的高空性能试验主要有两种方法。第一种是到海拔较高的地点做对应的真实高空试验，这种方法耗费大量时间与成本，便携式试验装置的精度不高，且受海拔限制无法得到更高如5000米以上的高空试验数据。另一种方法是在地面模拟高空的环境，这种方法成本较低，且能达到试验目的。传统的高空性能模拟试验平台，如中国发明专利CN102023096所公开的试验装置，其装置简单，没有辅助增压系统以至于无法在发动机缺少增压器的情况下模拟增压系统的边界压力温度状态，而且其只能模拟发动机在高空的动力性能，没有测量两冲程发动机换气性能的装置，无法获取两冲程发动机高空状态的换气性能。在换气性能测量试验方面，传统的缸内取样法试验，如CN111140351所公开，其装置较为复杂，需对气缸盖做结构改动，且试验成本较高，不适用于高空性能模拟试验平台；示踪气体法试验，如CN111140350所公开，其装置测量换气品质精度较高、易于实现，但在高空性能模拟试验平台中直接使用时容易出现示踪气体混合不均而影响测量精度，且需较长的进气管路以保证混合，容易改变发动机的进气环境。

上述已公开的试验平台和方法均不能很好地满足两冲程航空活塞发动机同时测量高空换气与动力性能的要求。基于上述原因，本发明提供了一种两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述已有测试技术存在的不足，提供一种两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台及方法，即对进气模拟低温和低压，排气模拟低压，并设有高空增压边界条件模拟装置，分别用动力性能采集装置和优化的示踪气体法在平台中测量发动机的高空动力和换气性能，因此可在地面模拟测量两冲程航空活塞发动机在高空最高8000米状态下的动力性能指标功率、扭矩、耗油率，并可以同时测量模拟高空的换气性能指标捕获率与充气效率，从而可以综合评价两冲程航空活塞发动机的高空性能，为其提高高空性能的研究提供重要试验平台，并节约了试验时间与成本。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台，具体实现方式为：

两冲程航空活塞发动机高空换气与动力性能模拟试验平台，包括：包括进气温度控制系统、辅助增压系统、发动机性能测试系统、排气背压控制系统、以及气体抽吸系统。

所述进气温度控制系统连接辅助增压系统，发动机性能测试系统连接排气背压控制系统，排气背压控制系统连接气体抽吸系统。具体的结构描述如下：

1.1进气温度控制系统