某型反推力裝置室內試車臺試驗方法

姜新瑞，林 山，李詩軍，王寶坤

（中國航發沈陽發動機研究所，沈陽110015）

0 引言

反推力裝置是指通過某種方式改變發動機噴氣氣流方向，使作用在發動機上的力沿著與正常前進推力相反的方向產生推力分量，為飛機提供減速的氣動阻力。反推力裝置不僅能有效縮短飛機的著陸滑跑距離，使制動效果不受跑道潮濕或結冰影響，而且還能減少剎車磨損[1-6]。

國外一些飛機制造商和發動機制造商，通過多機型取證，積攢了豐富的反推力系統設計和驗證經驗[7]。例如，通用公司某發動機在冰污染跑道上著陸時使用了反推力系統，使飛機的著陸滑跑距離降低了約66%[8]。而我國自主研發的民用運輸類飛機較少，有關反推力系統審定方面的研究和取證經驗也較少，所能查閱到的資料中，僅毛文懿等[3]對反推力裝置的符合性驗證思路進行了分析；靳寶林等[1]、杜剛等[2]、邵萬仁等[4]和沙江等[5]分別對反推力系統的發展、原理、設計關鍵技術等進行了研究。反推裝置試驗若采用與飛機聯合調試，其試驗成本高，試驗次數有限，不能充分暴露反推裝置研制過程中的問題。本文基于某型航空發動機反推力裝置試驗，研究總結了室內試車臺反推力裝置試驗的方法并進行試驗驗證。

1 反推裝置簡介

試驗使用的反推力裝置由左右2個獨立的C形單元體構成，并獨立安裝。每個C形單元體由主承力框架、移動外罩、液壓系統、電氣控制系統等構成，結構如圖1所示。

圖1 反推裝置結構

2 反推裝置控制系統

反推裝置控制系統由油門桿組件、反推控制器、反推控制活門、執行機構、傳感器等部件組成，系統結構及工作原理如圖2所示。

圖2 反推控制系統工作原理

圖3 反推渦殼裝置

圖4 反推試驗車

反推力裝置控制系統的操作指令由油門桿組件給出，油門桿組件包括主推力桿與反推力桿，當主推力桿位于慢車止動位置時，才允許提起或放下通過機械結構實現的反推力桿，當向反推控制器發出“展開”或“收起”指令時，反推控制器在接收到指令后，通過內部邏輯判斷是否將指令信號輸出至反推控制活門，反推控制活門將接收到的電指令信號轉換為液壓信號供給執行機構，驅動移動外罩運動。

反推力裝置的展開和收回通過液壓作動筒的伸出和收回來實現，作動筒的驅動有2種方式：

（1）液壓泵從發動機提取功率后提供給反推力裝置使用；

（2）地面臺架液壓站提供驅動力。

通過與反推控制活門連接不同的液壓管路實現2種方式的切換。方式一可以完全模擬發動機在裝機狀態下反推裝置的使用情況，缺點是發動機必須運轉，無法實現反推力裝置的靜態開合檢查；方式二可以提供穩定的液壓壓力與流量，且不需要發動機運轉即可實現反推力裝置的開合，缺點是與真實使用狀態存在略微差異。

3 反推渦殼

反推氣流被航空發動機再吸入，造成發動機的進口流場畸變，導致發動機進入旋轉失速或喘振的不穩定工況，從而對飛行安全造成嚴重威脅[9-15]。為了避免并解決反推裝置打開時反推氣流對發動機進口流場的影響，針對室內試車臺設計反推渦殼裝置，如圖3所示。反推渦殼安裝在反推試驗車上，反推試驗車主要由左側渦殼、右側渦殼、支架、水平導軌、軸向導軌、固定座組成，如圖4所示。在試車臺架安裝發動機及反推力裝置后，左、右渦殼由兩側閉合，如圖5所示。在試驗時，反推排氣沿渦殼流道排出，避免被發動機吸入。

圖5 試車臺架渦殼與反推力裝置相對位置

4 反推力測量系統

國內發動機反推力測量普遍采用雙向推力測量方式，其投入成本高，工作量大，自動化程度較低。本試驗采用標準推力傳感器施加預緊力方式測量反推力，測量系統原理如圖6所示。試驗前通過液壓加載裝置對標準推力傳感器施加標準力，從而實現給工作推力傳感器施加預緊力，在試車時進行反推力測量[16-17]。在測量過程中，為保證推力數據測量的準確性，預緊力需持續加載。采用這種方式進行反推力測量，不僅降低了試車臺建設成本，提高了工作效率，而且加載的預緊力值可實時讀取，提高了試驗數據的準確性。

圖6 反推力測量系統原理

5 反推裝置試驗

5.1 反推裝置靜態調試

完成反推力裝置與發動機配裝、扣合后，需在發動機不運轉的條件下進行反推力裝置靜態調試，執行打開和關閉動作，以檢查反推力裝置各系統工作是否正常。為了確保反推力裝置展開、收回安全，檢查步驟如下：

（1）利用手動方式分別進行反推力裝置展開、收回；

（2）利用反推液壓及控制系統進行反推力裝置展開、收回。

在靜態調試檢查過程中，應注意以下事項：

（1）反推力裝置靜態開閉前應首先檢查反推力裝置的安裝工裝是否拆除，以免反推力裝置進行動作時損壞反推短艙。

（2）打開反推力裝置移動外罩后，觀察液壓系統是否有漏油、滲油點，以免在試車過程中漏油引起火災。

（3）進行反推力裝置展開、收回檢查時液壓系統供壓一定要遵循先低壓壓力后高壓壓力的檢查原則，以免出現卡滯損壞反推力裝置的情況。

5.2 反推力裝置全狀態調試

在靜態調試檢查結束后，進行發動機正反推力性能錄取，聯調時通常遵循以下步驟：

（1）對試車臺架推力系統進行標定，確定試車臺架正反推力系統處于正常工作狀態；

（2）在正推力的情況下進行發動機試車，此時反推力裝置作為發動機外涵噴口使用，錄取發動機各狀態包括穩態、過渡態的性能，及評定該反推力裝置性能；（3）完成發動機穩態、過渡態性能錄取后，進行發動機與反推力裝置聯合調試。

5.3 試驗結果

試驗錄取了發動機從著陸慢車狀態至最大反推狀態下的性能參數，試驗結果趨勢如圖7所示。

圖7 低壓換算轉速與反推力曲線

6 結束語

試驗完成了反推力裝置的整機配臺、調試和隨發動機的初步驗證，獲得了反推力狀態下性能數據。試驗結果表明，反推裝置正推力與反推力狀態與發動機匹配性良好，反推力裝置狀態良好，開合同步性滿足要求，為后續反推力裝置適航性持久試驗打下了堅實基礎，對建立室內試車臺反推裝置試驗方法具有一定的參考意義。