CN104677634B - 航空发动机机上侧风地面试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明试验方法应用于飞机适航审定阶段或者设计定型阶段航空发动机装机状态侧风地面试验，本发明的主要步骤为确定风向的参考基准和飞机摆放方法风向确定；飞机摆放航向计算；测量距地面10m高处的风速Vwind、风向Dwind，并记录；按照要求摆放飞机；正常起动发动机、暖机，被试发动机引气关闭；该风速条件下的所有角度试验完成后，进行下一个风速条件下的试验，直至所有试验结束；验证和适航条款或者研制要求的符合性，如果符合，修订发动机地面侧风使用包线，确定侧风条件下的起飞时的发动机操作方式；否则，进行设计优化或者更改，重新进行试验，直至满足和适航条款或者研制要求的符合性。

Description

航空发动机机上侧风地面试验方法

技术领域

本发明试验方法应用于飞机适航审定阶段或者设计定型阶段航空发动机装机状态侧风地面试验，确定飞机的地面使用侧风包线和侧风条件下飞机起飞时的发动机操作方式。

背景技术

民用飞机和军用飞机配装的航空发动机在地面工作期间经常会受到侧风的影响，导致发动机的不稳定工作，影响飞机的正常起飞。按照民用飞机适航条款要求，试验须在不大于25kn的侧风条件、不大于10kn的顺风条件下进行。目前国内的侧风试验主要针对安装于台架上的航空发动机，用地面风源提供试验所需的风速、风向。该方法的局限性没有足够大的侧风源来验证机体对侧风的影响下的航空发动机工作情况，本方法就是通过利用自然风的条件进行装机状态的航空发动机侧风试验，同时设计了快速摆放飞机的方法，提高侧风条件的利用率，确定了被试发动机的操作方法和程序，能够验证装机状态的航空发动机侧风条件下的工作稳定性，确定其地面侧风使用包线和侧风条件下的发动机操作方式，形成了一套利用自然风源进行装机状态侧风地面试验的方法和程序。

发明内容

发明目的：

确定航空发动机装机状态侧风地面试验的通用试验方法，能够根据实际的自然风速风向，快速的移动飞机获得试验所需的侧风条件，通过侧风条件下的发动机试验，获得发动机地面侧风包线，确定飞机的不同侧风条件下的发动机操作方式。

技术方案：

技术方案如下：

步骤1试验准备阶段

分步骤1.1确定风向的参考基准和飞机摆放方法

在给定的风向条件下，按照试验要求的风向确定飞机的摆放角度参考。针对气象预报的风向和飞机的航向均以地磁0°为基准，按顺时针旋转一周为360°的原理，在地面绘制一个周向的风向标识图，确定0°为地磁0°，旋转一周为360°。当飞机的轴线落于圆的某条直径上，飞机的航向角即为该直径上机头指向的角度。

分步骤1.2飞机摆放航向计算方法

根据要求的风向和发动机的安装位置，确定在一定风向条件下飞机航向的计算方法。

步骤2试验阶段

分步骤2.1测量风速、风向；

分步骤2.2飞机摆放航向计算

试验风向选取90°、270°、180°、135°、225°、45°、315°等，可根据试验结果对试验风向角度进行增减。

分步骤2.3飞机摆放

根据计算的飞机航向角度，牵引飞机到要求位置。

分步骤2.4按照试验的程序和方法，完成一种风速条件下的所有风向角度试验；

分步骤2.4按照分步骤2.1至分步骤2.4的方法进行下一风速条件下的所有风向角度试验；

分步骤2.5根据所有试验结果，对该型机的地面侧风使用包线和侧风条件起飞时的发动机操作方式。

发明的优点：

a)利用自然风作为试验风源，解决了考虑机身影响侧风试验所需的风源问题；

b)该方法可以方便的确定侧风对装机状态的发动机工作稳定性的影响，确定飞机的地面侧风使用包线，为飞机侧风条件起飞方式提供依据；

c)确定了试验飞机的摆放的可视化基准和飞机摆放方法，可以抓住侧风条件进行试验，快速的使试验飞机有一个风向条件转换到另一个风向条件，获取试验所需的试验风向，提高试验效率；

d)确定了航空发动机装机状态侧风地面试验时的试验内容和程序方法；

e)其他大型客机、运输机以及军机的装机状态侧风地面试验可以参考该方法进行。

附图说明

图1快速按风向要求摆放飞机的方法示意图。

图2为航空发动机装机状态侧风地面试验流程图。

具体实施方式

1试验前准备

1.1确定风向的参考基准和飞机摆放方法风向确定方法

试验前，在试验场地绘制风向标识图，为飞机的摆放提供可视化基准。在试验场地选定一点为中点，分别以飞机两个主起落架轮胎内侧的距离R1、两个主起落架轮胎外侧的距离R2、主起落架轮胎轴线至飞机前起落架轮胎的中点距离R3为半径画圆。在R3圆上以地磁0°位置标识0°，顺时针为正，按照10°间隔在R3圆上标识角度；相应的，逆时针为负，按照10°间隔在R3圆上逆时针标识角度，其中-10°为顺时针的350°、-20°为顺时针的340°……；

1.2飞机摆放航向计算方法

定义风向角度为A，试验风向要求的风向角度为B，当被试发动机位于飞机的右侧或者机身轴线对称面上时，飞机摆放的航向角度H=A-B，当被试发动机位于飞机左侧时，飞机摆放的航向角度H=A-B+180°；

2试验步骤

2.1测量距地面10m高处的风速Vwind、风向Dwind，并记录，采样率为1点/秒；

2.2按照步骤1.2计算飞机摆放角度；

2.3按照要求摆放飞机

按照圆心到R3圆周上步骤1.2计算的飞机摆放角度方向牵引飞机验进入风向标示图内，主起落架轮胎落在R1、R2见的环形区域，主起落架轮胎轴线中点落于圆心位置，前轮落于R3的环线上，即可获得试验要求的侧风风向。

2.4正常起动发动机、暖机，被试发动机引气关闭；

2.5慢加速、慢减速试验：1min缓慢推被试发动机油门杆由慢车状态至最大状态，稳定30s，1min缓慢收被试发动机油门杆由最大状态至慢车状态；

2.6如果被试发动机在步骤2.5的试验中工作状态稳定，则进行台阶试验，被试发动机状态由中间状态开始，进行Nl转速增量为△Nl=5%的台阶试验，每个转速下稳定不少于30s，直到Nl最大转速；否则，记录该试验点的风速、风向、发动机的N1转速，修订该型机发动机的侧风使用包线或者限制使用给出限制；

2.7如果被试发动机在步骤2.6的试验中工作状态稳定，则进行快速加减速试验，在1s内推发动机油门杆由慢车到最大状态，待发动机Nl转速达到最大状态后，1s内收发动机油门杆至慢车位；否则，记录该试验点的风速、风向、发动机N1转速，修订该型机发动机的侧风使用包线或者给出使用限制；

2.8如果被试发动机在步骤2.7的试验中工作状态稳定，则根据试验风向要求，进行该风速下的其他风向试验；否则，记录该试验的风速、风向、发动机N1转速，修订该型机发动机的侧风使用包线或者给出使用限制；

2.9该风速条件下的所有角度试验完成后，按照步骤2.1～2.8的方法，进行下一个风速条件下的试验，直至所有试验结束；

2.10验证和适航条款或者研制要求的符合性，如果符合，修订发动机地面侧风使用包线，确定侧风条件下的起飞时的发动机操作方式；否则，进行设计优化或者更改，重新进行试验，直至满足和适航条款或者研制要求的符合性。

实施例1

本试验方法应用在某型航空发动机的装机状态地面侧风试验中，按照文中所述的试验程序和方法，完成该型航空发动机的装机状态地面侧风试验。

试验前，在试验现场绘制了如图1所示的风向标识图，作为飞机摆放的基准，试验发动机位于机身右侧。

1）测量记录风速Vwind为20kn、风向Dwind为150°；

2）试验要求风向90°，计算的飞机航向为H=150°-90°=60°；

3）按照圆心O点至60°的方向牵引飞机风向标识图内，主起落架轮胎位于圆R1和圆R2间的环形区域内，前起落架轮胎位于圆R3的60°位置；

4）完成正常的起动，暖机后，被试发动机引气关闭；

5）被试发动机油门杆由慢车状态1min推至最大状态，稳定30s后，油门杆由最大状态1min收至慢车状态，完成慢加速、慢减速试验；

6）以N1=60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%进行台阶试验，每个转速稳定30s，发动机工作正常；

7）在1s内推发动机油门杆由慢车位置至最大位置，待发动机转速稳定后，1s内收发动机油门杆至慢车位置，发动机工作稳定；

8）重复1）～7）的步骤，进行150°侧风条件下的试验风向为135°、225°、270°试验。

在风向135°，风速11.6m/s的条件下试验是，该型发动机在N1=76%时发生了喘振，依次对该型发动机的装机状态侧风设计运行包线进行了修改，同时修改了侧风条件下起飞时的操作限制。

Claims (1)

1.航空发动机机上侧风地面试验方法，其特征在于,试验具体步骤如下：

1试验前准备

1.1确定风向的参考基准和飞机摆放方法风向确定方法

试验前，在试验场地绘制风向标识图，为飞机的摆放提供可视化基准；在试验场地选定一点为中点，分别以飞机两个主起落架轮胎内侧的距离R1、两个主起落架轮胎外侧的距离R2、主起落架轮胎轴线至飞机前起落架轮胎的中点距离R3为半径画圆；在R3圆上以地磁0°位置标识0°，顺时针为正，按照10°间隔在R3圆上标识角度；相应的，逆时针为负，按照10°间隔在R3圆上逆时针标识角度，其中-10°为顺时针的350°、-20°为顺时针的340°……；

1.2飞机摆放航向计算方法

定义风向角度为A，试验风向要求的风向角度为B，当被试发动机位于飞机的右侧或者机身轴线对称面上时，飞机摆放的航向角度H＝A-B，当被试发动机位于飞机左侧时，飞机摆放的航向角度H＝A-B+180°；

2试验步骤

2.1测量距地面10m高处的风速Vwind、风向Dwind，并记录，采样率为1点/秒；

2.2按照步骤1.2计算飞机摆放角度；

2.3按照要求摆放飞机

按照圆心到R3圆周上步骤1.2计算的飞机摆放角度方向牵引飞机进入风向标示图内，主起落架轮胎落在R1、R2的环形区域，主起落架轮胎轴线中点落于圆心位置，前轮落于R3的环线上，即可获得试验要求的侧风风向；

2.4正常起动发动机、暖机，被试发动机引气关闭；

2.5慢加速、慢减速试验：1min缓慢推被试发动机油门杆由慢车状态至最大状态，稳定30s，1min缓慢收被试发动机油门杆由最大状态至慢车状态；

2.6如果被试发动机在步骤2.5的试验中工作状态稳定，则进行台阶试验，被试发动机状态由中间状态开始，进行Nl转速增量为△Nl＝5％的台阶试验，每个转速下稳定不少于30s，直到Nl最大转速；否则，记录该试验点的风速、风向、发动机的N1转速，修订被试发动机的侧风使用包线或者限制使用给出限制；

2.7如果被试发动机在步骤2.6的试验中工作状态稳定，则进行快速加减速试验，在1s内推发动机油门杆由慢车到最大状态，待发动机Nl转速达到最大状态后，1s内收发动机油门杆至慢车位；否则，记录该试验点的风速、风向、发动机N1转速，修订被试发动机的侧风使用包线或者给出使用限制；

2.8如果被试发动机在步骤2.7的试验中工作状态稳定，则根据试验风向要求，进行该风速下的其他风向试验；否则，记录该试验的风速、风向、发动机N1转速，修订被试发动机的侧风使用包线或者给出使用限制；

2.9该风速条件下的所有角度试验完成后，按照步骤2.1～2.8的方法，进行下一个风速条件下的试验，直至所有试验结束；

2.10验证和适航条款或者研制要求的符合性，如果符合，修订发动机地面侧风使用包线，确定侧风条件下的起飞时的发动机操作方式；否则，进行设计优化或者更改，重新进行试验，直至满足和适航条款或者研制要求的符合性。