發動機試驗數據處理的若干方法與性能的評定

傅希

摘 要：本文主要介紹了航空發動機試驗數據的若干處理方法，分析了試驗數據處理在航空發動機研制過程中的重要性。本文還對發動機試驗性能評定準則進行了闡述，對發動機性能驗收試驗曲線的制定也進行了詳細介紹。

關鍵詞：發動機試驗;數據處理;性能評定

中圖分類號：TK44 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0067-02

0引言

航空發動機試驗中，對所需測量的參數，由前端傳感器及變送器等測試儀表將被測物理量轉換為穩態數據采集設備可直接處理的電量信號，再由穩態數據采集設備對電量信號進行處理并將其轉化成數字形式，最后以通訊的方式傳送給穩態數據采集計算機，就得到了當次的試驗數據原始文件。但是科研人員在對試驗數據的分析過程中，試驗數據的處理方法，在航空發動機試驗中也是很重要的環節，正確地處理試驗數據對獲得有代表性結果和更真實反映發動機工作狀態具有重要作用。以下對常用的幾種數據處理方法進行介紹。

1發動機試驗數據常用處理方法

1.1 平均值法

平均值法是各類試驗中最常見的求真處理方法，通常包括對試驗數據的算術平均和滑動平均。

1.1.1 算術平均法

（1）對同一個參數進行多次測量，取其算術平均值，該平均值更接近真實值，這是提高測量精度，減少隨機誤差的有效方法。例如：數采系統采集的數據選取n次平均的數據作為測試數據。

1.4 試驗數據統計

大量的試驗數據統計都是事后進行，也由于一臺發動機往往在多個車臺試驗，完整的自動統計有難度，但完成本車臺試驗數據實時統計能減少事后統計的工作量，提高試驗效率。例如：某型發動機試驗主要進行的數據統計如下：

（1）總起動次數：PMS開關位于“慢車”或“飛行”時，起動按扭接通、ngr超過13%表示起動一次;

（2）起動成功次數：起動開始并使ngr超過67%表示起動成功;

（3）統計在某轉速轉速范圍工作時間：例如：90%<

ngr<95%的工作時間;

（4）統計在某高溫區工作時間：例如：累計Tt45在880℃～890℃時的工作時間;

（5）起動時間：從起動開始到ngr為67%的時間;

（6）燃氣發生器轉子余轉時間：從ng轉速為10%開始計時直到轉速為0所用時間。

2 發動機試驗性能評定

試驗數據經過分析處理后，為了驗證發動機的性能是否達到型號規范和合同規定的驗收標準，需要根據已處理好的試驗數據制定出性能試驗的驗收曲線。然后再進行以性能評定為目的驗收試驗。

2.1 發動機試驗性能參數的評定原則

對發動機性能參數的規定值，通常只給出發動機在標準大氣條件臺架試驗時應達到的性能指標。發動機在非標準大氣條件下試驗的實測性能，應按1.3.2小節給出的方法換算為標準大氣條件下的性能，將試驗參數進行修正。相似原理，只要發動機換算轉速相等，則各項性能參數的換算值相等。

2.2 發動機性能驗收曲線及其制定

發動機主要工作狀態，通常保持工作轉速不變，在不同大氣條件下試驗時，發動機換算轉速隨大氣溫度變化。為對發動機性能進行評定，必須制定不同換算轉速（或不同大氣溫度）下的性能參數標準曲線，即性能驗收曲線。

2.2.1 發動機性能驗收曲線試驗條件

準確的發動機性能驗收曲線，只能由實際試驗測得，進行性能驗收曲線試驗應具備的條件是：

（1）試驗發動機應符合定型的結構狀態，發動機設計狀態性能和按要求給定的檢查點性能應調試合格。在標準大氣條件下全面達到各項設計指標要求，并應在3臺以上的發動機中選取性能穩定和具有代表性的發動機[2]。

（2）試驗用的試驗臺架應是基準試驗臺或經過校準的生產用試驗臺。臺架設備及儀器、儀表的測試精度應符合規定要求。

2.2.2 發動機性能驗收曲線試驗

進行發動機性能驗收曲線的試驗，必須按照一定的規章程序做試驗，認真記錄和處理試驗數據。其方法是：

（1）性能驗收曲線試驗應編寫專題試驗大綱。

（2）在試驗大綱中應規定每次試驗的具體程序，發動機各種工作狀態下必須錄取的性能參數。

（3）在實用的大氣溫度變化范圍內的各種大氣溫度下進行試驗，一般可每隔2～5℃試驗一點。

（4）對試驗數據進行處理和分析統計，寫出專題報告，制定出臨時性能驗收曲線。

2.2.3 發動機性能驗收曲線的最終確定

新制定的臨時性能驗收曲線，經過一定批量生產的檢驗，對不同發動機在不同大氣條件下測得的性能數據進行統計分析，在生產的發動機滿足設計性能指標和飛機使用性能要求的條件下，按生產統計數據修訂臨時性能驗收曲線，即可成為供發動機批生產用的性能驗收曲線。

2.3 典型發動機性能驗收曲線實例[2]（圖1）

3 結論

精準的試驗數據的處理方法，能讓型號科研人員挖掘到需要的數據，獲得有代表性結果，從而更真實反映發動機性能狀態。經過精準處理過試驗數據在進行發動機性能評定工作時，也能更好的為型號研究人員提供可靠的依據和數據支撐，從而更好的掌握發動機的研制情況，對航空發動機的研究工作帶來了積極的促進作用。

參考文獻

[1] 張寶誠.航空發動機試驗和測試技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005.

[2] 陳益林.航空發動機試車工藝[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.