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【航发科普】航空发动机计量不是一般的“计较”
来源:       发布时间:2018-05-22

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  为大家贡献元素周期表的门捷列夫说:没有计量,就没有科学。事实上,计量包括测量、测试、校准、检测等,在航空发动机研制的过程中,它无处不在,被“计量”的数据几乎与大家每一个从业者、每一个科研生产环节都息息相关。

  “大心脏”计较“大数据”

  航空发动机是飞机的心脏,在设计初期要研究测试需求;在设计过程中要考虑可测试性;在发动机健康管理中,要研究优化测量设备的布局和优化;在装配前后,要进行大量的零部件和整机试验测试;在发动机使用过程中,要考虑测量系统动态响应对发动机控制的影响等等。

  据统计,一型航空发动机研制工作一般需要进行10万小时的部件试验,4万小时的材料试验,1万小时的整机试车,以确认其性能、可适用性、环境条件、完整性、战斗生存力等是否满足要求。而一台现代航空发动机,每10毫秒就能生成几百个传感信息,每次飞行能产生大约1TB数据。所以航空发动机计量工作所涉及的数据量是非常庞大和全面的。

  “大数据”计较“高精度”

  从某种程度上讲,试验数据就是发动机试验的输出,是试验验证和设计改进的依据。例如,航空发动机转子叶片径向间隙控制是改善发动机气动性能、提高发动机效率的非常重要的环节。据统计:叶尖间隙每增加叶片长度的1%,效率约降低1.5%;而效率每降低1%,耗油率约增加2%。叶尖间隙测量范围约为0.3~3.0mm,所以毫米级的偏差极可能导致性能分析谬以千里。同时,准确可信的试验数据也是构建数据模型,推进航空发动机虚拟仿真的坚实保障。

  “高精度”计较“高技术”

  航空发动机计量工作非常复杂,涉及流体力学、热力学、结构强度、机械传动、计算机与电子技术、光学技术、材料、自动控制、故障诊断、噪声控制和红外隐身等多个学科,同时又与信号传感、信号处理、信号传输、数据采集处理、数据分析、数据存储技术等息息相关。

  测试参数包括温度、压力、转速、空气流量、燃油流量、推力、扭矩、轴向力、功率、振动、位移、间隙、角度、气流速度与方向、面积、电流、电压、组分浓度、湿度、滑油品质、进排气颗粒、红外辐射、噪声等等。

  航空发动机是典型的“高精尖”,计量也必须跟得上脚步。测高温甚至要具备使用温度达到1800℃的热电偶;测高压要能hold住10~4000kPa的压力变化范围,测动态压力甚至需要可实现100kHz以内信号测试分析的设备及信号分析App;叶尖间隙测量传感器端面耐温要求高达1400℃……

  随着发动机性能的不断升级和对于可靠性、安全性和经济性越来越高的要求,测试系统必须具备准确度高、灵敏度高、通道多、小型化、量程广、抗恶劣环境、非接触、动态响应好、智能化等特性,才能适应航空发动机研制和使用要求。

综合《航空发动机》等期刊内容报道
  

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