本發(fā)明涉及一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，屬于飛行器試驗。

背景技術：

1、發(fā)動機是飛行器動力裝置中最為重要的部件之一，發(fā)動機穩(wěn)定工作運行是評估飛行器設計的重要指標。早期的飛機采用的進氣道方式簡單，沖擊波對進氣道和發(fā)動機氣動特性影響較小，飛機的生存力及易損性方面主要考慮的是飛機結構強度。而如今現(xiàn)代軍用戰(zhàn)斗機和高隱身無人作戰(zhàn)飛機多采用復雜構型的大s彎蛇形進氣道，其內(nèi)部穩(wěn)、動態(tài)氣動載荷問題突出，發(fā)動機穩(wěn)定工作時對進氣道畸變等氣動特性參數(shù)要求較高。

2、沖擊波對發(fā)動機氣動特性影響主要是在飛機外部結構不受破壞的情況下，沖擊波超壓對進氣道流路和發(fā)動機入口處的流場產(chǎn)生變化。流場產(chǎn)生的變化對發(fā)動機壁面、葉片等部件載荷和畸變會產(chǎn)生直接的影響：第一會導致飛行器進氣道入口流場變化，引起進氣道各截面的氣流參數(shù)分布不均勻，改變進氣道動態(tài)畸變，進而影響發(fā)動機及其部件性能，可能會對發(fā)動機穩(wěn)定工作帶來影響，這也是飛機研制單位關心的飛行器應用問題。第二是改變了進氣道管道和發(fā)動機內(nèi)外載荷變化，可能造成結構變形和損傷，會嚴重影響飛機安全和使用。

3、因此，亟需提出一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，以解決上述技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明研發(fā)目的是為了解決研究沖擊波對進氣道和發(fā)動機工作狀態(tài)的影響的問題，為通過試驗技術評估沖擊波對航空飛行器進氣系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性設計提供技術支撐，在下文中給出了關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。

2、本發(fā)明的技術方案：

3、一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，包括：

4、步驟1，在試驗現(xiàn)場中設置有進氣道模型，沖擊波發(fā)生裝置通過安裝支架安裝于進氣道模型前方；

5、步驟2，進氣道模型上具有進氣道流路，進氣道流路后方設置有發(fā)動機，發(fā)動機上具有發(fā)動機葉片；

6、步驟3，在進氣道流路后方的出口處安裝進氣道出口動靜壓測量耙，在進氣道模型的入口、進氣道流路的沿程以及發(fā)動機上皆安裝動態(tài)傳感器；

7、步驟4，調試發(fā)動機，保證試驗時其整體運轉正常；

8、步驟5，調試沖擊波發(fā)生裝置，使沖擊波發(fā)生裝置發(fā)出的沖擊波能在進氣道模型入口位置產(chǎn)生所需要達到的超壓值；

9、步驟6，試驗時，運轉發(fā)動機，使發(fā)動機葉片達到試驗所需轉速，在進氣道流路形成固定的流量；

10、步驟7，動態(tài)傳感器開始動態(tài)數(shù)據(jù)采集；

11、步驟8，待進氣道模型入口至發(fā)動機出口的整個流場穩(wěn)定后，沖擊波發(fā)生裝置產(chǎn)生沖擊波，完成動態(tài)數(shù)據(jù)采集，結束試驗，獲取沖擊波對進氣道模型和發(fā)動機的動態(tài)壓力數(shù)據(jù)；

12、步驟9，如有多個發(fā)動機工作狀態(tài)和不同沖擊波超壓狀態(tài)，相應地重復上述步驟4-8，獲取不同發(fā)動機工作狀態(tài)和不同沖擊波超壓狀態(tài)下，沖擊波對進氣道模型和發(fā)動機的動態(tài)壓力數(shù)據(jù)；

13、步驟10，通過分析發(fā)動機上動態(tài)傳感器獲取的壁面載荷試驗數(shù)據(jù)、發(fā)動機運轉工作數(shù)據(jù)和發(fā)動機工作狀態(tài)，研究沖擊波對進氣道流路載荷和發(fā)動機工作的影響。

14、優(yōu)選的：在進氣道模型的入口、進氣道流路的沿程安裝的動態(tài)傳感器測量進氣道流路入口超壓和進氣道流路壁面載荷，在進氣道流路后方的出口處安裝進氣道出口動靜壓測量耙測量進氣道流路出口的動態(tài)畸變，在發(fā)動機上安裝的動態(tài)傳感器測量沖擊波對發(fā)動機壁面帶來的載荷變化。

15、優(yōu)選的：所述步驟10中研究沖擊波對進氣道流路載荷和發(fā)動機工作的影響的步驟包括：

16、步驟10.1，觀察發(fā)動機是否存在發(fā)生熄火或故障；

17、步驟10.2，判斷發(fā)動機是否處于失穩(wěn)狀態(tài)；

18、步驟10.3，壓氣機的流量系數(shù)：

19、；

20、式中，為發(fā)動機的進口氣流的軸向速度；u為發(fā)動機的轉子平均半徑處的切向速度，根據(jù)壓氣機的流量系數(shù)判斷失穩(wěn)狀態(tài)，即若該型號發(fā)動機某一級壓氣機或風扇進口流量系數(shù)范圍小于該型號發(fā)動機臨界失穩(wěn)點的流量系數(shù)則為失穩(wěn)狀態(tài)；

21、步驟10.4，根據(jù)各發(fā)動機的運轉要求判定以下動態(tài)參數(shù)是否超標：

22、計算動態(tài)傳感器測量的動態(tài)壓力隨時間的平均值，如下：

23、；

24、式中，t為有效樣本時間長度；n為每個動態(tài)傳感器的編號，為第n路動態(tài)傳感器隨時間采集的總壓；

25、獲得動態(tài)脈動壓力方差，如下：

26、；

27、獲得脈動壓力標準均方根值，如下：

28、；

29、計算單湍流度，如下：

30、；

31、式中，為進氣道出口壓力平均值；

32、得到平均湍流度，如下：

33、；

34、式中，k為動態(tài)傳感器的數(shù)量；

35、通過最終獲得的平均湍流度判定沖擊波4對進氣道流路7載荷和發(fā)動機9工作的影響。

36、本發(fā)明具有以下有益效果：

37、1.本發(fā)明可模擬出沖擊波對進氣道和真實發(fā)動機一體化下，不同工作狀態(tài)下的影響，通過試驗評估沖擊波對航空飛行器動力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，實施簡單，容易實現(xiàn)，試驗場所不受限制，適用性廣；

38、2.本發(fā)明可研究沖擊波對進氣道和發(fā)動機工作狀態(tài)的影響，為通過試驗技術評估沖擊波對航空飛行器進氣系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性設計提供技術支撐。

技術特征：

1.一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，其特征在于：在進氣道模型（5）的入口、進氣道流路（7）的沿程安裝的動態(tài)傳感器（6）測量進氣道流路（7）入口超壓和進氣道流路（7）壁面載荷，在進氣道流路（7）后方的出口處安裝進氣道出口動靜壓測量耙（8）測量進氣道流路（7）出口的動態(tài)畸變，在發(fā)動機（9）上安裝的動態(tài)傳感器（6）測量沖擊波（4）對發(fā)動機（9）壁面帶來的載荷變化。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，其特征在于：所述步驟10中研究沖擊波（4）對進氣道流路（7）載荷和發(fā)動機（9）工作的影響的步驟包括：

技術總結
一種沖擊波對發(fā)動機工作影響研究的試驗方法，屬于飛行器試驗技術領域。本發(fā)明利用進氣道模型、真實發(fā)動機和沖擊波模擬技術，針對沖擊波超壓的特點，結合動態(tài)傳感器的使用，模擬進氣道流路入口外流場沖擊波產(chǎn)生的超壓壓力與進氣道流路和發(fā)動機內(nèi)流場載荷及畸變的動態(tài)變化，實現(xiàn)在爆炸沖擊波影響下，模型進氣道流路和發(fā)動機內(nèi)表面氣動載荷、畸變等參數(shù)測量以及發(fā)動機能否穩(wěn)定工作。通過研究重要參數(shù)的變化和發(fā)動機工作狀態(tài)，分析沖擊波對發(fā)動機穩(wěn)定工作的影響。

技術研發(fā)人員：廖虹,馮劍,徐建冬,馬曉光
受保護的技術使用者：中國航空工業(yè)集團公司沈陽空氣動力研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21