[发明专利]航空用涡轮增压内燃机全环境高空试验系统及试验方法

摘要

本发明涉及一种航空用涡轮增压内燃机全环境高空试验系统及试验方法，属于模拟试验技术领域。本发明将被测动力系统置于密封舱体内，利用低温供气系统制造低温气体，并通过气路输送至试验舱内，用以营造舱内与海拔高度相适应的低温环境；采用引射系统强制将试验舱内的气体排出，进行高空低压环境模拟，使试验环境模拟地更加接近发动机真实高空工作环境，为航空用涡轮增压内燃机高空性能验证提供了一种高效、可靠的模拟试验手段。

主权项

一种利用航空用涡轮增压内燃机全环境高空试验系统进行全环境高空试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据发动机设计状态，设计制造发动机安装基座，以支撑被测动力系统，确保被测动力系统在试验舱的轴心线上；S2、根据飞行器飞行状态，计算发动机运行时的外部风速变化范围，根据计算结果确定试验舱进气管路直径，并选用相应的电磁阀用于控制空气流量；S3、在发动机机体上加装整流罩，模拟飞行过程中机体运行环境，并将试验舱进气管路上的进气分支管路直接连接整流罩；S4、采用中冷恒温系统代替中冷器，以测试发动机在不同进气温度下的性能特性；采用水冷换热器代替风冷滑油、冷却液散热器，用以测试发动机在不同滑油、冷却液温度下发动机性能的变化情况；所述水冷换热器包括水冷滑油换热器、水冷冷却液换热器；S5、将水冷滑油换热器、水冷冷却液换热器、中冷恒温装置、燃油箱、信号采集箱布置于试验舱外部；S6、根据试验需求，在发动机上安装布置发动机运行参数传感器，通过信号采集箱，将发动机运行参数传感器采集的信号输入发动机运行参数监测系统的显示模块；S7、根据试验舱的参试传感器的工作特性及安装位置，在处于高温辐射区的参试传感器加装冷却气路；S8、完成硬件连接后，检查测控系统的工作状态，确保其运行正常；确认各系统工作正常后，关闭试验舱盖，试验准备工作结束；S9、在地面大气状态进行发动机暖车及性能试验，开启引射系统和冷却系统，使其处于小流量工况下运行；S10、完成地面状态试验内容后，开启低温气供给装置，将试验舱内温度降低至预设值后，提高引射系统工作状态，根据飞行速度要求，调节试验舱进气流速，实现一定高度下的全环境模拟；S11、在模拟环境高度不变的情况下，根据预设要求，调节中冷恒温系统、水冷滑油换热器、水冷冷却液换热器的冷却水流量，实现发动机在同一海拔、不同工作状态下的工作性能考核试验；S12、完成该高度性能试验后，通过先调节试验舱模拟温度，后调节模拟试验高度的顺序进行各海拔高度下的发动机性能试验；所述航空用涡轮增压内燃机全环境高空试验系统包括低温供气系统、引射系统、冷却系统、试验舱、被测动力系统以及测控系统；所述低温供气系统，用于营造模拟环境高度下的低温试车环境；所述引射系统用于将试验舱内的空气排出，从而实现高空低压试验环境；所述测控系统用于进行被测动力系统以及试验舱的运行状态控制；所述冷却系统包括冷却气路及冷却水路，所述冷却气路用于利用低温气供给装置产生的低温气体冷却高温环境下的非耐高温部件，所述冷却水路用于向水冷散热器供给冷却水，所述水冷散热器用于为测试发动机在不同条件下的性能特性提供测试条件，还用于保证发动机安全正常运行；所述低温供气系统包括低温气供给装置、气路和电磁阀；所述低温气供给装置用于制造低温气体，所述气路用于将低温供给装置产生的低温气体导入试验舱，所述电磁阀用于控制流入试验舱的低温气体流量；所述引射系统包括引射器和气源气路；所述引射器用于将试验舱内空气排出用以营造高空低压试验环境，所述气源气路连接引射器与试验舱；所述试验舱包括密封舱体、进气管路、发动机安装基座和排气管路；所述密封舱体为筒形密封结构，用于放置被测动力系统，所述进气管路为进入密封舱体的冷气管路，所述发动机安装基座用于支撑被测动力系统，所述排气管路用于将发动机运行产生的废气排出试验舱；被测对象包括被测动力系统、测功机及相关执行机构；所述水冷散热器包括中冷恒温系统和水冷换热器，所述中冷恒温系统用于为测试发动机在不同进气温度下的性能特性提供测试条件；所述水冷换热器用于为测试在不同滑油、冷却液温度下发动机性能的变化情况提供测试条件；所述测控系统包括发动机操控系统、高度模拟控制系统、温度模拟控制系统、发动机运行参数监测系统、试验舱运行状态监视系统；所述发动机操控系统用于根据预设的发动机工作状态操控相关部件；所述高度模拟控制系统用于模拟试验舱在一定高度下的环境压力；所述温度模拟控制系统用于模拟试验舱在一定高度下的环境温度；所述发动机运行参数监测系统用于监控发动机运行参数；所述试验舱运行参数监测系统用于监控试验舱运行参数；所述发动机运行参数监测系统包括信号采集箱和显示模块，所述信号采集箱用于对发动机运行参数进行采集，所述显示模块用于对发动机运行参数进行显示输出；所述试验系统还包括燃料供给系统，用于为试验系统其它模块供能，包括燃油箱和燃油泵。