發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)處理的若干方法與性能的評定

傅希

摘 要：本文主要介紹了航空發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的若干處理方法，分析了試驗數(shù)據(jù)處理在航空發(fā)動機研制過程中的重要性。本文還對發(fā)動機試驗性能評定準則進行了闡述，對發(fā)動機性能驗收試驗曲線的制定也進行了詳細介紹。

關鍵詞：發(fā)動機試驗;數(shù)據(jù)處理;性能評定

中圖分類號：TK44 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0067-02

0引言

航空發(fā)動機試驗中，對所需測量的參數(shù)，由前端傳感器及變送器等測試儀表將被測物理量轉換為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集設備可直接處理的電量信號，再由穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集設備對電量信號進行處理并將其轉化成數(shù)字形式，最后以通訊的方式傳送給穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集計算機，就得到了當次的試驗數(shù)據(jù)原始文件。但是科研人員在對試驗數(shù)據(jù)的分析過程中，試驗數(shù)據(jù)的處理方法，在航空發(fā)動機試驗中也是很重要的環(huán)節(jié)，正確地處理試驗數(shù)據(jù)對獲得有代表性結果和更真實反映發(fā)動機工作狀態(tài)具有重要作用。以下對常用的幾種數(shù)據(jù)處理方法進行介紹。

1發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)常用處理方法

1.1 平均值法

平均值法是各類試驗中最常見的求真處理方法，通常包括對試驗數(shù)據(jù)的算術平均和滑動平均。

1.1.1 算術平均法

（1）對同一個參數(shù)進行多次測量，取其算術平均值，該平均值更接近真實值，這是提高測量精度，減少隨機誤差的有效方法。例如：數(shù)采系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)選取n次平均的數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)。

1.4 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

大量的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計都是事后進行，也由于一臺發(fā)動機往往在多個車臺試驗，完整的自動統(tǒng)計有難度，但完成本車臺試驗數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計能減少事后統(tǒng)計的工作量，提高試驗效率。例如：某型發(fā)動機試驗主要進行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：

（1）總起動次數(shù)：PMS開關位于“慢車”或“飛行”時，起動按扭接通、ngr超過13%表示起動一次;

（2）起動成功次數(shù)：起動開始并使ngr超過67%表示起動成功;

（3）統(tǒng)計在某轉速轉速范圍工作時間：例如：90%<

ngr<95%的工作時間;

（4）統(tǒng)計在某高溫區(qū)工作時間：例如：累計Tt45在880℃～890℃時的工作時間;

（5）起動時間：從起動開始到ngr為67%的時間;

（6）燃氣發(fā)生器轉子余轉時間：從ng轉速為10%開始計時直到轉速為0所用時間。

2 發(fā)動機試驗性能評定

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后，為了驗證發(fā)動機的性能是否達到型號規(guī)范和合同規(guī)定的驗收標準，需要根據(jù)已處理好的試驗數(shù)據(jù)制定出性能試驗的驗收曲線。然后再進行以性能評定為目的驗收試驗。

2.1 發(fā)動機試驗性能參數(shù)的評定原則

對發(fā)動機性能參數(shù)的規(guī)定值，通常只給出發(fā)動機在標準大氣條件臺架試驗時應達到的性能指標。發(fā)動機在非標準大氣條件下試驗的實測性能，應按1.3.2小節(jié)給出的方法換算為標準大氣條件下的性能，將試驗參數(shù)進行修正。相似原理，只要發(fā)動機換算轉速相等，則各項性能參數(shù)的換算值相等。

2.2 發(fā)動機性能驗收曲線及其制定

發(fā)動機主要工作狀態(tài)，通常保持工作轉速不變，在不同大氣條件下試驗時，發(fā)動機換算轉速隨大氣溫度變化。為對發(fā)動機性能進行評定，必須制定不同換算轉速（或不同大氣溫度）下的性能參數(shù)標準曲線，即性能驗收曲線。

2.2.1 發(fā)動機性能驗收曲線試驗條件

準確的發(fā)動機性能驗收曲線，只能由實際試驗測得，進行性能驗收曲線試驗應具備的條件是：

（1）試驗發(fā)動機應符合定型的結構狀態(tài)，發(fā)動機設計狀態(tài)性能和按要求給定的檢查點性能應調試合格。在標準大氣條件下全面達到各項設計指標要求，并應在3臺以上的發(fā)動機中選取性能穩(wěn)定和具有代表性的發(fā)動機[2]。

（2）試驗用的試驗臺架應是基準試驗臺或經(jīng)過校準的生產(chǎn)用試驗臺。臺架設備及儀器、儀表的測試精度應符合規(guī)定要求。

2.2.2 發(fā)動機性能驗收曲線試驗

進行發(fā)動機性能驗收曲線的試驗，必須按照一定的規(guī)章程序做試驗，認真記錄和處理試驗數(shù)據(jù)。其方法是：

（1）性能驗收曲線試驗應編寫專題試驗大綱。

（2）在試驗大綱中應規(guī)定每次試驗的具體程序，發(fā)動機各種工作狀態(tài)下必須錄取的性能參數(shù)。

（3）在實用的大氣溫度變化范圍內的各種大氣溫度下進行試驗，一般可每隔2～5℃試驗一點。

（4）對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析統(tǒng)計，寫出專題報告，制定出臨時性能驗收曲線。

2.2.3 發(fā)動機性能驗收曲線的最終確定

新制定的臨時性能驗收曲線，經(jīng)過一定批量生產(chǎn)的檢驗，對不同發(fā)動機在不同大氣條件下測得的性能數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，在生產(chǎn)的發(fā)動機滿足設計性能指標和飛機使用性能要求的條件下，按生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)修訂臨時性能驗收曲線，即可成為供發(fā)動機批生產(chǎn)用的性能驗收曲線。

2.3 典型發(fā)動機性能驗收曲線實例[2]（圖1）

3 結論

精準的試驗數(shù)據(jù)的處理方法，能讓型號科研人員挖掘到需要的數(shù)據(jù)，獲得有代表性結果，從而更真實反映發(fā)動機性能狀態(tài)。經(jīng)過精準處理過試驗數(shù)據(jù)在進行發(fā)動機性能評定工作時，也能更好的為型號研究人員提供可靠的依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，從而更好的掌握發(fā)動機的研制情況，對航空發(fā)動機的研究工作帶來了積極的促進作用。

參考文獻

[1] 張寶誠.航空發(fā)動機試驗和測試技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005.

[2] 陳益林.航空發(fā)動機試車工藝[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.