用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法与流程

阅读：评论：0

1.本技术属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法。

背景技术：

2.涡扇发动机进气加温模拟试验指的是进气加温试验时只对发动机进口温度进行模拟，不对进口压力进行模拟，是持久试车考核发动机可靠性的重要试验。其中发动机进气加温模拟试车时，发动机进口温度的调节是满足试验要求和安全的重要一环。
3.目前随着涡扇发动机的设计指标越来越高，试验设备越来越先进以及发动机转子叶片与机匣间隙匹配技术更加精细，进气加温试验时大气压力为地面状态大气压力，此时的进气条件为非标准进气条件，因此发动机的总温调节关系到发动机的安全。
4.目前发动机进口总温的调节方法遵循“升程过程先升发动机状态再升温，降程过程先降温再降低状态”的方式开展，即发动机状态上升台阶，先进行常温供气条件下试车，发动机状态升高并稳定后，开始调整进气加温供气阀门开度，调整至进气加温目标温度；完成加温程序时间要求后，在发动机下行台阶先关闭供气调节阀，发动机进口降至常温供气后，再进行发动机降低状态操作，见图1所示。
5.该操作方法技术成熟度较高，适用于早期发动机进气加温试车。该操作方法需要发动机先升高至目标状态再进行进口总温调整，由于进气加温设备升温和降温较慢，发动机高状态需要等待升温和降温的时间较长。根据前期试验情况统计，发动机等待升温和降温的时间占加温时间的40％左右，浪费了发动机使用寿命，提高了试车成本，造成进气加温试车效率低。同时，在发动机进口总温升温和降温过程中，由于进口总温升高和降低幅度较大，导致发动机在同一状态转速变化大，这与飞行中发动机使用工况不符合，产生“冷机匣、热转子”现象，增加发动机转子叶片与机匣碰磨的风险，不利于试验安全。

技术实现要素：

6.本技术的目的是提供了一种用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
7.本技术的技术方案是：用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，所述方法包括：
8.步骤一：将进气加温模拟试验的发动机进口总温调节过程划分为升程阶段和降程阶段；
9.步骤二：在升程阶段，将发动机进口总温的目标值分为三个升温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值与所述升温调节阶段的关系，根据所述目标值处于的升温调节阶段提升所述发动机进口总温；
10.步骤三：在降程阶段，将发动机进口总温的目标值分为两个降温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值与所述降温调节阶段的关系，根据所述目标值处于的降温调节
阶段降低所述发动机进口总温。
11.进一步的，在升程阶段的发动机进口总温目标值的三个升温调节阶段包括第一温度值以下、第一温度值与第二温度之间以及第二温度值以上。
12.进一步的，当发动机进口总温调节的目标值在第一温度值以下时，采用发动机转速和进口总温同步升高的方式进行发动机进口总温的模拟，发动机转速升高过程中实时调整发动机状态，调节试验设备供气阀的开度实时调节发动机进口总温，使进口总温的目标温度与发动机状态同时到达。
13.进一步的，当发动机进口总温调节的目标值在第一温度值与第二温度之间时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机状态与发动机进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机转速/状态稳定后，再按照第一预定转速步长提高发动机状态，交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
14.进一步的，当发动机进口总温调节的目标值在第二温度值以上时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机转速与进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照步骤2.2中相同的预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机状态稳定后，再按照第二预定转速步长提高发动机状态，交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
15.进一步的，在降程阶段的发动机进口总温目标值的两个降温调节阶段包括第三温度值以下及第三温度值以上。
16.进一步的，当发动机进口总温目标值在第三温度值以下时，采用发动机进口总温和发动机转速同时匹配降低的方式，降低发动机进口总温至目标状态和常温。
17.进一步的，当发动机进口总温目标值在第三温度值以上时，在发动机转速最大状态下，先保持发动机进口总温不变，按照第三预定转速步长降低发动机状态，然后按照预定温度步长降低发动机进口总温，逐步交替进行，待发动机状态与发动机进口总温降至预定状态时，按照同时匹配降低发动机进口总温和发动机转速。
18.本技术提供的发动机进口总温与发动机转速同步调节的方法经过试车验证，进口总温和发动机状态匹配性良好，能够真实模拟飞行状态下发动机的实际工况，减小发动机转子叶片与机匣的碰磨风险，同时可以将加温试验调节过程中升温和降温的等待时间缩短至试验时间的25％以内，提高试验效率，节约了试验成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
20.图1为现有技术中的发动机进口总温调节示意图。
21.图2为本技术的发动机进口总温调节总体示意图。
22.图3为本技术一实施例的升程阶段第一温度值以下的发动机进口总温调节示意图。
23.图4为本技术一实施例的升程阶段第一温度值与第二温度值之间或第二温度值以上的发动机进口总温调节示意图。
24.图5为本技术一实施例的降程阶段第一温度值以下的发动机进口总温调节示意图。
25.图6为本技术一实施例的降程阶段第一温度值以上的发动机进口总温调节示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
27.为了尽可能保证发动机进口总温与发动机同步调节，尽最大限度模拟发动机在飞行中的使用工况，减小发动机转子叶片与机匣碰磨风险，缩短进口总温调整过程中升温和降温等待时间，提高试验效率，降低试验成本，本技术中提供了一种进气加温模拟试验涡扇发动机进口总温即时调节方法。
28.由于飞机在实际飞行过程中发动机进口的总温变化范围较广，但是在飞行工况下发动机进口总温的变化与发动机状态(转速)的变化是匹配进行的，不存在固定的发动机状态，剧烈变化的发动机进口总温这种使用工况，因此对发动机各部件温度的匹配是能够保持相对平衡，发生转子与机匣碰磨的可能性不大。本技术的方法旨在发动机地面状态，进行进口总温模拟试验时，最大限度模拟发动机在飞行中的使用工况，实现发动机进口总温与发动机状态相匹配。
29.如图2所示，本技术提供的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温即时调节方法包括：
30.步骤一：将进气加温模拟试验的发动机进口总温调节过程划分为升程阶段和降程阶段；
31.步骤二：在升程阶段，判断发动机进口总温调节的目标值或目标总温；
32.2.1)当发动机进口总温调节的目标值t
1*
在第一温度值以下时，采用发动机转速和进口总温同步升高的方式进行发动机进口总温的模拟，发动机转速升高过程中实时调整发动机状态，调节试验设备供气阀的开度实时调节发动机进口总温，使进口总温的目标温度与发动机状态同时到达。
33.例如图3所示实施例中，以第一温度值为80℃为例进行说明，当发动机进口总温调节的目标值在80℃以下时，由于发动机本身控制规律，发动机进口总温的变化导致发动机状态的变化不大，不影响发动机的试验安全，因此在此目标总温以下，采用发动机转速和发动机进口温度同步升高的方式进行进口总温模拟，发动机转速升高过程中实时调整发动机状态，调节试验设备供气阀开度调节发动机进口温度，发动机进口总温的升高速率为8～10℃/s，可以满足发动机进口总温调节的目标温度与发动机状态(中间状态)同时到达。
34.2.2)当发动机进口总温调节的目标值在第一温度值与第二温度之间时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机状态与发动机进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机转速/状态稳定后，再按照第一预定转速步长提高发动机状态。交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
35.例如图4所示实施例中，第一温度值为80℃，第二温度值为120℃，当发动机进口总
温调节的目标值在80℃～120℃之间时，首先采用步骤2.1中发动机转速与进口总温同步升高的方法，使发动机转速升高至(n
2max-10)％位置以及进口总温升高至(80
±
5)℃范围内，之后保持发动机转速不变，发动机进口温度按固定的温度步长提高，待发动机状态稳定后，再按固定的转速步长δn2＝(2％～3％)n
2max
提高发动机转速，待发动机转速稳定后，再继续按固定温度步长提升进口总温，交替进行，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
36.2.3)当发动机进口总温调节的目标值在第二温度值以上时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机转速与进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照步骤2.2中相同的预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机状态稳定后，再按照第二预定转速步长提高发动机状态。交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
37.例如图4所示实施例中，第二温度值为120℃，当发动机进口总温调节的目标值在120℃以上时，首先采用步骤2.1中发动机转速与发动机进口总温同步升高的方法，使发动机转速升高至(n
2max-10)％位置以及进口总温升高至(80
±
5)℃范围内，之后保持发动机转速不变，发动机进口总温同样按固定的温度步长提高，待发动机状态稳定后，再按固定的转速步长δn2＝(1％～1.5％)n
2max
提高发动机转速，待发动机转速稳定后，再继续按固定温度步长提升进口总温，交替进行，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。
38.步骤三：在升程阶段，判断发动机进口总温调节的目标值或目标总温；
39.3.1)当发动机进口总温目标值在第三温度值以下时，采用发动机进口总温和发动机转速同时匹配降低的方式，降低发动机进口总温至目标状态和常温；
40.例如图5所示实施例中，第三温度值为100℃，当发动机进口总温目标值在100℃以下时，采用发动机进口总温和发动机转速同时匹配降低的方式，降低发动机进口总温至目标状态和常温，总温降低速率为5～7℃/s可满足发动机进口总温和发动机转速同时降低的要求。
41.3.2)当发动机进口总温目标值在第三温度值以上时，在发动机转速最大状态下，先保持发动机进口总温不变，按照第三预定转速步长降低发动机状态，然后按照预定温度步长降低发动机进口总温，逐步交替进行，待发动机状态与发动机进口总温降至预定状态时，按照步骤3.1的方式同时匹配降低发动机进口总温和发动机转速。
42.例如图6所示实施例，第三温度值为100℃，当发动机进口总温为100℃以上时，在发动机转速为n
2max
状态下，先保持发动机进口总温t1不变，采用固定转速步长δn2＝(1％～1.5％)n
2max
降低发动机状态，带发电机状态稳定后，按照固定温度步长降低发动机进口总温。逐渐交替进行降低发动机转速至(n
2max-10)％，发动机进口总温降至(100
±
5)℃，最后按照步骤3.1中同时匹配降低发动机进口总温和发动机转速的方式降低发动机进口总温至目标状态和常温。
43.由于发动机控制规律以及设备升温相对于降温变化慢等因素影响，因此本技术中在发动机进口总温的升温过程中分成了三种状态进行，降温过程分两种状态进行。同时由于发动机降温过程中转子和机匣处于冷却过程，为了避免温度和转速降低过快，产生“冷机匣、热转子”现象造成碰磨，因此降温过程相对步长较小。
44.本技术提供的发动机进口总温与发动机转速同步调节的方法经过试车验证，进口总温和发动机状态匹配性良好，能够真实模拟飞行状态下发动机的实际工况，减小发动机转子叶片与机匣的碰磨风险，同时可以将加温试验调节过程中升温和降温的等待时间缩短至试验时间的25％以内，提高试验效率，节约了试验成本。
45.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一：将进气加温模拟试验的发动机进口总温调节过程划分为升程阶段和降程阶段；步骤二：在升程阶段，将发动机进口总温的目标值分为三个升温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值与所述升温调节阶段的关系，根据所述目标值处于的升温调节阶段提升所述发动机进口总温；步骤三：在降程阶段，将发动机进口总温的目标值分为两个降温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值与所述降温调节阶段的关系，根据所述目标值处于的降温调节阶段降低所述发动机进口总温。2.如权利要求1所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，在升程阶段的发动机进口总温目标值的三个升温调节阶段包括第一温度值以下、第一温度值与第二温度之间以及第二温度值以上。3.如权利要求2所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，当发动机进口总温调节的目标值在第一温度值以下时，采用发动机转速和进口总温同步升高的方式进行发动机进口总温的模拟，发动机转速升高过程中实时调整发动机状态，调节试验设备供气阀的开度实时调节发动机进口总温，使进口总温的目标温度与发动机状态同时到达。4.如权利要求2所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，当发动机进口总温调节的目标值在第一温度值与第二温度之间时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机状态与发动机进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机转速/状态稳定后，再按照第一预定转速步长提高发动机状态，交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。5.如权利要求2所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，当发动机进口总温调节的目标值在第二温度值以上时，采用发动机转速与发动机进口总温同步升高的方式先将发动机转速与进口总温调整至预定状态，之后保持发动机转速不变，按照步骤2.2中相同的预定温度步长提高发动机进口总温，待发动机状态稳定后，再按照第二预定转速步长提高发动机状态，交替进行上述过程，直至发动机状态与发动机进口总温达到试车程序要求。6.如权利要求1所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，在降程阶段的发动机进口总温目标值的两个降温调节阶段包括第三温度值以下及第三温度值以上。7.如权利要求6所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，当发动机进口总温目标值在第三温度值以下时，采用发动机进口总温和发动机转速同时匹配降低的方式，降低发动机进口总温至目标状态和常温。8.如权利要求6所述的用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，其特征在于，当发动机进口总温目标值在第三温度值以上时，在发动机转速最大状态下，先保持发动机进口总温不变，按照第三预定转速步长降低发动机状态，然后按照预定温度步长降
低发动机进口总温，逐步交替进行，待发动机状态与发动机进口总温降至预定状态时，按照同时匹配降低发动机进口总温和发动机转速。

技术总结

本申请提供了一种用于进气加温模拟试验的涡扇发动机进口总温调节方法，该方法包括：步骤一：将进气加温模拟试验的发动机进口总温调节过程划分为升程阶段和降程阶段；步骤二：在升程阶段，将发动机进口总温的目标值分为三个升温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值所述调节阶段的关系，根据所述目标值处于的调节阶段提升所述发动机进口总温；步骤三：在降程阶段，发动机进口总温的目标值分为两个降温调节阶段，判断发动机进口总温调节的目标值与所述调节阶段的关系，根据所述目标值处于的调节阶段降低所述发动机进口总温。本申请的方法能够真实模拟飞行状态下发动机的实际工况，减小发动机转子叶片与机匣的碰磨风险，同时缩短试验时间。时缩短试验时间。时缩短试验时间。