[发明专利]一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法

说明书

本申请属于发动机试验技术领域，特别涉及一种一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法。通过气源控制装置驱动空气涡轮起动机转动，由所述空气涡轮起动机驱动发动机起动，所述功率传动轴上设置有扭矩测量装置；标定发动机起动过程的气源条件，并利用已标定的气源条件，进行发动机点火起动试验；在发动机起动成功至起动完成时间段内，获取功率传动轴的的剩余扭矩，以及获取对应的若干时间节点的发动机转速；确定发动机带转起动过程中涡轮功。本申请通过对发动机起动过程多个时间节点的阻力矩的测量，能够更精准的获取发动机起动过程试验数据，试验操作简单便于实现，能够获得真实的动机带转起动过程中涡轮功测量结果。

技术领域

本申请属于发动机试验技术领域，特别涉及一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法。

背景技术

航空发动机的起动过程是发动机进入到工作状态的一个复杂的过渡过程，起动过程涉及到发动机结构参数、发动机供油系统、起动控制规律、燃油雾化与燃烧、起动机的带转功率、发动机部件的不稳定气动热力过程，对于军用作战飞机来说，快速、可靠、高效的起动对航空发动机的研制至关重要，而发动机带转起动过程中的涡轮功率大小，对于发动机起动供油特性、起动控制规律设计以及起动机与发动机起动功率的最佳匹配均有非常重要的影响，而发动机本身起动系统作为发动机鉴定的重要环节，在GJB 241A-2010、GJB2187A-2015、HB 6630-92中都由详细的规定。

传统发动机设计过程中由于发动机涡轮功与带转发动机转子部件克服摩擦力、气动阻力等所需的功率无法拆分，导致无法准确的获得涡轮功的数值大小，主要会存在以下几个方面的问题：

1、传统的发动机带转过程中的涡轮功计算均是采用间接计算的方式获得的涡轮功率。但发动机气动热力参数通常都是在台架上直接测量，而测量参数一般由于传感器测量精度以及总体布置的限制，无法获得该截面的平均热力参数，仅仅是传感器所布置某一点的特性参数，且间接计算获得涡轮功而非直接试验获得，因此计算结果与实际使用过程中存在较大的偏差；

2、传统航空发动机起动过程均是有燃气涡轮起动机进行带转起动，发动机的带转能力由燃气涡轮起动机的输出功率决定，由于燃气涡轮起动机的带转能力限制，因此在发动机冷态(不点火)情况下仅能带转到较低转速，一般不超过n_2发动机＝25％左右，无法带转至起动机脱开转速n_2发动机＝50％以上，造成n_2发动机＝25％—50％以上发动机涡轮功的参数无法获得；

3、发动机的涡轮功大小是决定发动机起动过程加速性能的关键指标参数，同时也会决定发动机转子部件特性参数的设计和匹配，因此快速精确的测量和标定涡轮功数值大小对于发动机起动系统设计至关重要；

4、起动机设计过程中与发动机涡轮功的数值、发动机转子部件起动过程中的消耗功率、发动机起动负载功率等对起动机最佳功率匹配点设计起到决定作用，在起动机最佳功率状态希望以较大的剩余功率完成发动机起动，否则容易出现超温、热悬挂、失速等问题造成发动机起动失效。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法，主要包括：

步骤S1、通过气源控制装置驱动涡轮起动机转动，由所述涡轮起动机驱动附件传动装置的齿轮轴旋转，并通过功率传动轴连接发动机传动装置，从而带动发动机传动装置启动，所述功率传动轴上设置有扭矩测量装置；

步骤S2、标定记录发动机起动过程的气源条件，分别记环境压力为 p₀，气源流量为W_a空气、总压为p_t空气、总温为T_t空气，空气管路系统(含控制阀)效率为η_空气，空气涡轮起动机效率η_ATS，空气涡轮起动机入口总压为p_tst，传动系统效率为η_传动，并利用已标定的气源条件，发动机点火带转起动试验；