CN103983458B - 一种发动机尾喷流温度场测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空技术领域动力装置系统，涉及发动机尾喷流温度场测试方法。本发明采用红外静温测试与接触式总温测试相结合的方法，对发动机尾喷流的静、总温度场进行实测。由于自由流状态和偏流板反射状态下的发动机尾喷流温度场存在显著差异，测试系统分别根据上述两种状态的特点进行排布，在两种布局下分别进行发动机试车。发动机试车过程中，两套测试系统同时工作，测取发动机的静温和总温。本发明可实现对发动机尾喷流温度场的测试，获取自由流状态和偏流板反射状态的尾喷流温度场，从而为发动机试车安全区域规划、发动机及飞机红外特性分析、发动机偏流板设计等工作提供科学依据。
Description
技术领域
本发明属于航空技术领域动力装置系统，涉及发动机尾喷流温度场测试方法。
背景技术
战斗机配装的燃气涡轮发动机工作时所产生的尾喷流具有高温、高压、高速的特点，其高温特性对人员安全、发动机及飞机红外辐射特性、发动机偏流板等都有直接影响。发动机尾喷流温度场测试包括静温测试和总温测试两方面，静温为自由流温度，总温为气流的滞止温度。
红外静温测试技术已应用于军民用多个领域，其采用红外接收装置把入射辐射能转换为电信号，经数据处理后还原为温度值。总温测试需在与气流接触条件下进行，而普通的总温测试装置无法承受发动机的高温尾喷流冲击，因此，本方法使用了一种带水冷的温度测试耙，这种测试耙将总温传感器布置在耙上，利用水冷方法对测试耙进行冷却，因此具有耐高温的特点，适合发动机尾喷流总温测试环境。该种测试耙已申请国家专利，名称：一种水冷式测量耙，申请号：201210563356.7。
发明内容
本发明的目的：本发明提供一种发动机尾喷流温度场测试方法，从而为空地勤人员安全范围划定、发动机及飞机红外特性分析、偏流板的结构热强度设计与对流换热冷却系统设计等方面工作提供必要的试验数据支撑。
本发明的技术方案是：利用红外测温系统测试发动机尾喷流静温，利用自由流接触式总温测试系统测试发动机尾喷流总温，针对自由流和偏流板反射两种不同条件的尾喷流特点，进行差异化的红外静温测试系统和接触式总温测试系统布设，安排发动机进行各种典型工作状态的试车，试车过程中两套测试系统同时工作，实时测取发动机的静温和总温数据，经后期数据处理后，得到发动机各种典型状态的尾喷流温度场。
一种发动机尾喷流温度场测试方法，其特征在于，测试分别在两种条件下进行，在自由流条件下，包括如下步骤：
第一，进行测试系统排布：将3组总温测试耙按适当间距平行放置于发动机尾喷口正后方，垂直于尾喷口轴线；将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域。
第二，连接好红外热像仪与数据处理计算机之间的测试电缆和总温测试耙与数据处理计算机之间的测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作。
第三，按发动机试车规程进行试车，在各种典型工作状态下进行温度测试，所述各种典型工作状态包括慢车、节流、中间和加力状态，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据。
第四，试车结束后，利用数据处理计算机对采集的数据进行后期处理，得出自由流条件下发动机各个典型状态的总温温度场和静温温度场分布图和动态变化曲线。
在偏流板反射条件下，包括如下步骤：
第一，进行测试系统排布：将偏流板打开到预定角度，将3组总温测试耙分别放置于偏流板正后方和发动机尾喷流两侧，偏流板后方的测试耙距尾喷口截面一定距离，垂直于尾喷口轴线放置；尾喷流两侧的测试耙距尾喷口轴线一定距离，平行于尾喷口轴线放置。将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域。
第二，连接好红外热像仪与数据处理计算机之间的测试电缆和总温测试耙与数据处理计算机之间的测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作。
第三，按发动机试车规程进行试车，在慢车、节流、中间、加力等各种典型工作状态下进行温度测试，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据。
第四，试车结束后，利用数据处理计算机对采集的数据进行后期处理，得出偏流板反射条件下发动机各个典型状态的总温温度场和静温温度场分布图和动态变化曲线。
所述总温测试耙为3组，在自由流条件下，3组测试耙按适当间距平行放置于发动机尾喷口正后方，垂直于尾喷口轴线；在偏流板反射条件下，3组测试耙分别放置于偏流板正后方和发动机尾喷流两侧，偏流板后方的测试耙距尾喷口截面一定距离垂直于尾喷口轴线放置，尾喷流两侧的测试耙距尾喷口轴线一定距离平行于尾喷口轴线放置。
所述静温测试用红外热像仪正对发动机尾喷流，选用3μm～5μm的中波波段进行测试，以降低干扰。
本发明的优点是：
1)测试范围广，可以测取整个发动机尾喷流温度场的数据；
2)测试具有实时性，可以掌握发动机状态变化过程中尾喷流温度的动态变化；
3)总温和静温同步测试、采集，可以减少发动机试车次数和工作时间，降低成本；
4)两套测试系统相互独立工作，互不影响；测试系统工作不影响发动机正常工作；
5)易于实施，测试设备位置可根据现场情况进行便捷移动调整。
本发明主要应用于发动机尾喷流温度场测试。发动机尾喷流温度场数据具有重要的工程价值，可为发动机及飞机红外特性分析、空地勤人员安全范围划定、偏流板的结构热强度设计和对流换热冷却系统设计等工作提供重要依据，从而降低风险。各类喷气式发动机尾喷流温度场测试均可按照本发明提供的方法实施，因此具有广泛的应用性。
附图说明
图1是自由流条件下的测试系统排布实例图。
图2是偏流板反射条件下的测试系统排布实例图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例：本例是某双发飞机，利用红外测温系统和接触式总温测试系统进行发动机尾喷流温度场测试。具体步骤如下：
1)按自由流状态进行测试系统排布：将3组总温测试耙平行放置于发动机尾喷口正后方，垂直于尾喷口轴线，距发动机尾喷口截面分别为9m、15m、25m；将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方的安全区域，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域；
2)连接好红外热像仪与数据处理计算机之间的测试电缆和总温测试耙与数据处理计算机之间的测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作；
3)按发动机试车规程进行试车，在慢车、节流、中间、加力等各种典型工作状态下进行温度测试，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据；
4)第一阶段试车结束后，测试系统下电，进行测试系统改装，按偏流板反射状态进行测试系统排布：断开测试电缆，将偏流板打开到预定角度，将1组总温测试耙放置于偏流板正后方，距发动机尾喷口10m，垂直于尾喷口轴线放置；另外两组总温测试耙放置于发动机尾喷流两侧，平行于尾喷口轴线放置，测试耙前端距尾喷口截面1.5m，测试耙外表面距尾喷口轴线6m。将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域。
5)重新连接好测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作。
6)按发动机试车规程进行第二阶段试车，在慢车、节流、中间、加力等各种典型工作状态下进行温度测试，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据。
7)试车全部结束后，利用数据处理计算机对采集的数据进行后期处理，得出自由流和偏流板反射两种条件下，发动机各个典型状态的总温温度场和静温温度场分布图和动态变化曲线。
Claims (3)
1.一种发动机尾喷流温度场测试方法，其特征在于，测试分别在两种条件下进行，在自由流条件下，包括如下步骤：
第一，进行测试系统排布：将3组总温测试耙按适当间距平行放置于发动机尾喷口正后方，垂直于尾喷口轴线；将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域；
第二，连接好红外热像仪与数据处理计算机之间的测试电缆和总温测试耙与数据处理计算机之间的测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作；
第三，按发动机试车规程进行试车，在各种典型工作状态下进行温度测试，所述各种典型工作状态包括慢车、节流、中间和加力状态，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据；
第四，试车结束后，利用数据处理计算机对采集的数据进行后期处理，得出自由流条件下发动机各个典型状态的总温温度场和静温温度场分布图和动态变化曲线；
在偏流板反射条件下，包括如下步骤：
第一，进行测试系统排布：将偏流板打开到预定角度，将3组总温测试耙分别放置于偏流板正后方和发动机尾喷流两侧，偏流板后方的测试耙距尾喷口截面一定距离，垂直于尾喷口轴线放置；尾喷流两侧的测试耙距尾喷口轴线一定距离，平行于尾喷口轴线放置；将静温测试用红外热像仪放置于发动机尾喷口侧后方，朝向发动机尾喷流；将静温、总温测试用数据处理计算机放置于安全区域；
第二，连接好红外热像仪与数据处理计算机之间的测试电缆和总温测试耙与数据处理计算机之间的测试电缆，系统上电，完成测试前的设备调试和准备工作；
第三，按发动机试车规程进行试车，在各种典型工作状态下进行温度测试，所述各种典型工作状态包括慢车、节流、中间和加力状态，在各个稳态保持足够时间，待发动机尾喷流温度场稳定后再进入下一状态；试车过程中静温、总温测试系统实时测取发动机的静温和总温数据；
第四，试车结束后，利用数据处理计算机对采集的数据进行后期处理，得出偏流板反射条件下发动机各个典型状态的总温温度场和静温温度场分布图和动态变化曲线。
2.根据权利要求1所述的发动机尾喷流温度场测试方法，其特征在于，所述总温测试耙为3组，在自由流条件下，3组测试耙按适当间距平行放置于发动机尾喷口正后方，垂直于尾喷口轴线；在偏流板反射条件下，3组测试耙分别放置于偏流板正后方和发动机尾喷流两侧，偏流板后方的测试耙距尾喷口截面一定距离垂直于尾喷口轴线放置，尾喷流两侧的测试耙距尾喷口轴线一定距离平行于尾喷口轴线放置。
3.根据权利要求1所述的发动机尾喷流温度场测试方法，其特征在于，所述静温测试用红外热像仪正对发动机尾喷流，选用3μm～5μm的中波波段进行测试，以降低干扰。
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