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測試技術(shù)在航空發(fā)動機整機試驗中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
測試(measurement and test)是測量與試驗的概括，是人們借助于一定的裝置，獲取被測對象有相關(guān)信息的過程。測試包含兩方面的含義：一是測量，指的是使用測試裝置通過實驗來獲取被測量的量值;二是試驗，指的是在獲取測量值的基礎(chǔ)上，借助于人、計算機或一些數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)，從被測量中提取被測量對象的有關(guān)信息。測試分為動態(tài)測試和靜態(tài)測試。如果被測量不隨時間變化，稱這樣的量為靜態(tài)量，相應(yīng)的測試成為靜態(tài)測試;反之為動態(tài)。
摘要：在研制航空發(fā)動機過程中，測試技術(shù)在航空發(fā)動機整機試驗中的應(yīng)用具有非常重要的意義。本文對在航空發(fā)動機整機試驗中應(yīng)用的測試技術(shù)進行了簡要的闡述，并分析了測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨向，希望能夠?qū)娇瞻l(fā)動機整機試驗的測試技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展起到一定促進作用。
關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機;測試技術(shù);整機試驗
航空發(fā)動機是作為一個動力系統(tǒng)，具有一定的復(fù)雜性，構(gòu)成部件包括：壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室及附件傳動裝置等。在先進航空發(fā)動機發(fā)展的過程中，測試技術(shù)提供了強有力的支持，整機試驗的測試技術(shù)是先進航空發(fā)動機研制的關(guān)鍵技術(shù)之一。航空發(fā)動機整機試驗的測量結(jié)果是衡量發(fā)動機整機性能的重要標(biāo)準(zhǔn)，同時，也為航空發(fā)動機設(shè)計的改進和驗證提供了重要依據(jù)。
一、航空發(fā)動機試驗測試技術(shù)介紹
航空發(fā)動機的研制和發(fā)展是涉及熱物理學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)強度、機械傳動、自動控制、計算機與電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等多種學(xué)科的綜合性系統(tǒng)工程。航空發(fā)動機的工作條件非常苛刻，處于高溫、高壓和高速轉(zhuǎn)動的工作狀態(tài)，為了提升航空發(fā)動機的性能、可靠性以及壽命等，要充分掌握航空發(fā)動機在不同工況下的溫度、壓力、腐蝕、間隙以及應(yīng)力等情況。
航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)涉及了電磁學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、幾何量等專業(yè)領(lǐng)域;其應(yīng)用的技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)、氣動熱力分析技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)以及信號傳輸技術(shù)等;測量參數(shù)主要包括壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、氣流方向與速度、推力、空氣流量、燃油流量、電壓、濕度、進排氣顆粒、組分濃度等。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)動機性能也得到了進一步的提高，同時提升了航空發(fā)動機的安全性、可靠性和經(jīng)濟性等。在航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)的飛速發(fā)展過程中，對測試系統(tǒng)的靈敏度、準(zhǔn)確度、量程、規(guī)模、通道、動態(tài)響應(yīng)情況、抗惡劣環(huán)境能力、智能化水平以及非接觸情況等方面均提出了較高的要求，只有做到精益求精，才能夠更加貼合航空發(fā)動機的使用要求和研制要求。最后，航空發(fā)動機整機試驗的測試結(jié)果一定要滿足設(shè)計要求的準(zhǔn)確度，這樣才能夠使航空發(fā)動機研制得以高效有序的進行。
二、現(xiàn)階段航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)的現(xiàn)狀分析
我國的航空發(fā)動機已經(jīng)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的研究發(fā)展，目前，航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)也取得了階段性的發(fā)展與進步。在高溫測試領(lǐng)域，已經(jīng)發(fā)展出1800 ℃的高溫?zé)犭娕迹⒃谌紵页隹跍囟葓鰷y試成功;以及研制出1250 ℃的最高示溫漆測溫，并在復(fù)雜構(gòu)件表面溫度場測試成功。同時，我國對于高溫應(yīng)變計測量技術(shù)的掌握已經(jīng)達到了 1000 ℃，正致力于研究更高溫度的應(yīng)變技術(shù)。而氣動參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)設(shè)計研制出多種氣動探針，其中包括滿足Ma=0.1～1.4 測試要求的氣體壓力探針，已在發(fā)動機整機試驗中成功應(yīng)用。
在航空發(fā)動機整機試驗動態(tài)壓力測試技術(shù)領(lǐng)域中，已經(jīng)成功地開發(fā)和研制出多套動態(tài)采集設(shè)備及分析工具。其中，約200 kS/s的最高采樣率和控制在100 kHz內(nèi)的信號測試分析，能夠?qū)Υ蟀l(fā)激波測試、畸變旋渦尺度、消喘、整機氣動極限參數(shù)等工作提供強有力的支撐。同時應(yīng)用遙測系統(tǒng)和引電器等進行參數(shù)測量，并具有根據(jù)試驗要求設(shè)計和制造特殊結(jié)構(gòu)的能力。
在葉尖間隙測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，采用多種技術(shù)手段對發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和間隙進行測量，擴大測量范圍，提高測量精度，其中傳感器端面耐溫為1400 ℃。基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對大量的試驗數(shù)據(jù)進行管理和分析，并進一步強化設(shè)計與試驗的數(shù)據(jù)協(xié)同，挖掘出重要數(shù)據(jù)。
三、未來航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)發(fā)展趨向
來來航空發(fā)動機趨向于更高的可靠性發(fā)展，致力于保持航空發(fā)動機高效率與渦輪進口溫度。同時，降低噪聲和排放也是未來航空發(fā)動機發(fā)展需求，這就對發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)提出了更高的要求與新的挑戰(zhàn)。健康管理技術(shù)和主動控制技術(shù)是新一代智能發(fā)動機主要采用的技術(shù)，要求傳感技術(shù)精益求精。另外，有相關(guān)研究結(jié)果表明，未來發(fā)動機的研制方向為具有高效率、競爭力的價格以及友好的環(huán)境，與此同時，發(fā)動機的健康管理和主動控制也對傳感器提出了更多的要求。
未來航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)致力于傳感器小型化設(shè)計、高性能測試儀器、高溫燃?xì)鉁囟葴y量、嵌入式傳感、高溫構(gòu)件表面溫度測量、長壽命高可靠傳感器設(shè)計、滑油品質(zhì)在線監(jiān)測、噪聲測量校準(zhǔn)分析、空氣系統(tǒng)測量、葉尖間隙測量與校準(zhǔn)、燃油流量動態(tài)測量校準(zhǔn)、流場精細(xì)測量等測試技術(shù)研究工作。
四、結(jié)語
綜上所述，作為對航空發(fā)動機整機性能進行綜合評價和對其設(shè)計進行科學(xué)優(yōu)化的重要指標(biāo)，試驗測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性確定非常重要的意義。為此，航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)的進一步發(fā)展能夠促進我國航空發(fā)動機發(fā)展的整體水平，那么，我國要致力于使航空發(fā)動機整機試驗測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立得到不斷的完善，以加速研制航空發(fā)動機的進程。
參考文獻：
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