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試驗裝置采用一臺 %((線數(shù)字記錄儀,其最大存取速度為每秒 & &&&個電脈沖信號。數(shù)據(jù)記錄在與高速數(shù)字計算機直接兼容的磁帶上。
試驗中,除燃氣取樣外,其余數(shù)據(jù)都是用高速數(shù)字采集系統(tǒng)錄取的。在給定的測點之間,記錄系統(tǒng)以每秒錄取一次的速度工作。然而,當試驗狀態(tài)建立后,記錄速度增加到每秒 %(次,數(shù)據(jù)記錄時間為 /,然后求出 (次數(shù)據(jù)的平均值。
燃燒效率的計算公式為
67 85 < &((=>5 ’ %((C
%2*3 4 ( ; )
5 9:7 85 ?@AB3*3
5 5
式中,67、9:7 —
—分別為實際測量的和理論的出口總溫; => ———向冷燃燒室外殼散失的熱量; AB3*3 ———加力燃燒室燃油流量; 5 ———渦輪出口總溫; ?@ —
—燃油低熱值。
加力燃燒室試驗中經(jīng)常會出現(xiàn)振蕩燃燒,一般為橫向振蕩和縱向振蕩。橫向振蕩壓力的頻率為 D(( E +(((?F;縱向振蕩壓力的頻率為 %(( E <((?F。因此,在加力燃燒室試驗中要經(jīng)常進行振蕩燃燒查明試驗,沿燃燒室若干個截面安裝無慣性壓力測量儀進行示波。如果截面上的壓力振幅在各個時刻都重合,則發(fā)生橫向振蕩燃燒,如不重合便是縱向振蕩燃燒。
加力燃燒室還要進行沿截面上燃油濃度分布的試驗,確定各截面上油氣比;測定穩(wěn)定器的穩(wěn)定邊界,測定其壁溫和表面油膜蒸發(fā)系數(shù),穩(wěn)定器流阻試驗研究,以及堵塞比對流阻損失的影響;各種點火方式的試驗研究;噴嘴霧化質(zhì)量的測定等。
一般可進行扇形段試驗,取 %.&或 %.0扇形段來作為試驗段,雖周向有側(cè)壁影響,但仍為三元的。地面臺架加力燃燒室試驗中,在整機上測量流場、性能(加力比、加力溫度和加力耗油 •%%D%•
率)、穩(wěn)定性、加力燃油調(diào)節(jié)器與主發(fā)動機工作的諸項試驗,測量壁溫、考查加力點火的可靠性等。
三、加力燃燒室性能的臺架燃氣分析法
采用臺架燃氣分析法可以獲得加力燃燒室中的油氣分布、燃燒效率、出口溫度分布,能提供診斷加力燃燒室內(nèi)燃燒過程的重要數(shù)據(jù),從而較可靠的研究加力燃燒室的性能。
進行臺架燃氣分析,應(yīng)著重解決在加力燃燒室的高溫高速排氣中取樣、自動收集和燃氣分析技術(shù)。取樣時應(yīng)多點取樣,可按等環(huán)量或等距分布,以適合表現(xiàn)被測參數(shù)的變化規(guī)律為原則。取樣應(yīng)快速,適合臺架開加力試車時間短的要求。取樣應(yīng)遙控,因開加力時噪聲大、振動,工作人員無法在試車間工作。應(yīng)采取冷卻措施,防止取樣頭在高溫氣流中燒壞并把高溫燃氣的氧化反應(yīng)猝熄下來。
燃氣分析技術(shù)能精確定量分析出加力燃燒后的燃氣組分,因而它是良好的燃燒診斷工具。這種方法測出的燃燒效率誤差在 "以內(nèi),油氣比誤差在 " %以內(nèi)。燃氣分析能夠提供小加力,部分加力和全加力時的燃燒效率和燃燒溫度,因而能準確評價加力燃燒性能。各個燃油區(qū)和各個燃油總管以及各種噴油環(huán),它們對加力燃燒性能的影響都可以由燃氣分析做出定量評價,因此,可以選擇設(shè)計上最佳的噴油系統(tǒng)或改進燃油系統(tǒng)的設(shè)計,求得最優(yōu)的燃燒性能。
十字取樣器沿圓周轉(zhuǎn)動取樣,從而可獲得整個截面上的燃油分布,特別是能找出靠近機匣壁的局部富油區(qū)。由此可采取措施,改善壁溫。
對于某型發(fā)動機加力燃燒室,在距離其噴口截面 &’’((處取樣
可以看出:在化學(xué)計量的油氣比 )為 ’ ’*+附近, ,-有明顯增加,而 -&幾乎近于零。由于缺氧, ,-&的量值不再增加,相對應(yīng)的燃燒效率 ./)在該處明顯下降。燃氣溫度隨油氣比增加而上升,在 ’ ’*+附近也達到最高值。
四、加力燃燒室高空艙試驗
加力燃燒室經(jīng)過扇形段和地面臺架的全尺寸試驗之后,應(yīng)進行全尺寸加力燃燒室高空艙試驗。由模擬試驗器給加力燃燒室供氣,并降低壓力宋模擬各高空飛行狀態(tài)加力進口參數(shù)。因此,所試驗的加力燃燒室具有和發(fā)動機上的加力燃燒室相同的壓力、溫度和空氣速度,只是不能完全模擬發(fā)動機上的旋流影響。由于不使用發(fā)動機,因此,可提前進行全尺寸加力燃燒室單獨的高空艙調(diào)試。
在加力燃燒室設(shè)計研制中,高空艙試驗是加力燃燒室的必要試驗。
"試驗內(nèi)容
加力燃燒室高空艙試驗用于檢驗和調(diào)試加力燃燒室部件,使其達到規(guī)定的各項技術(shù)要求。目的是調(diào)整并確定接通加力的工作邊界,穩(wěn)定燃燒工作邊界、加力燃燒室流場和燃油濃度場、燃燒效率、燃燒的聲學(xué)特性、加力筒體和噴口調(diào)節(jié)片壁溫、火焰穩(wěn)定器及其支承壁溫等,作為修改設(shè)計的依據(jù)。
具體試驗包括:
"加力燃燒室的工作接通和切斷。
•""0&•
加力燃燒室的高空性能和結(jié)構(gòu)可靠性。
"加力燃燒室穩(wěn)定工作邊界。
在接通加力燃燒室工作的試驗中,模擬高空各狀態(tài)的點火是非常重要的試驗,應(yīng)根據(jù)不同的點火方式,確定最佳供油點火和噴口協(xié)動的參數(shù)。
對熱射流點火的加力燃燒室,主要確定燃油計量器供油壓力幅值、脈沖起始和間斷時間、接通離心噴嘴的位置以及供油特性;確定火焰檢測器的冷卻氣量和設(shè)定離子電流門檻值以及噴口面積收放時間特性。
對預(yù)燃式點火器點火的加力燃燒室,通過試驗確定噴口調(diào)節(jié)片張開、電嘴供電、點火器供油和總管供油的匹配。
采用高能電嘴直接點火的加力燃燒室,應(yīng)試驗確定高能電嘴供電、總管供油和噴口變化的關(guān)系,驗證臺架試驗、二元試驗的結(jié)果,確定電嘴火花能量和頻率、穩(wěn)定器后點火區(qū)域回流結(jié)構(gòu)和噴嘴后的濃度場分布。
對于催化點火的加力燃燒室,應(yīng)調(diào)試點火器供油時間、文氏管處和外圈點火加力噴嘴環(huán)的供油特性、催化點火器位置及供油與噴口動作關(guān)系。對于加力燃燒室高空性能試驗,主要確定各高空狀態(tài)小加力、部分加力、全加力的加力比和燃燒效率,此時加力燃燒室處于最大熱負荷,熱應(yīng)力亦大。
一般渦噴發(fā)動機,采用 形火焰穩(wěn)定器的加力燃燒室,點火油氣比為 "" %""&;對于渦扇發(fā)動機有外涵通道,當接通、切斷或改變加力比時,所產(chǎn)生的壓力脈動,就會從外涵道逆流向前傳到風(fēng)扇,并影響壓氣機,較大的壓力脈動會激起風(fēng)扇和壓氣機的失速、喘振,危及發(fā)動機安全。因此,要求渦扇發(fā)動機加力燃燒室有很小的點火油氣比, ’()不大于 " ""&下點燃而不產(chǎn)生過大的壓力突升,這即是所謂的加力燃燒室軟點火。加力供油轉(zhuǎn)換和切斷加力時亦應(yīng)確保不產(chǎn) *牛大的壓力脈動。
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飛機檢測與維修實用手冊 4(27)