发动机性能检测试验设备开发.pdf
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1、发动机性能检测试验设备开发惠彦山(芜湖钻石航空发动机有限公司,安徽芜湖2 4110 0)摘要:发动机开发过程中需要针对部件及整机做大量动态、静态试验,用于性能合格判据取证,以及后期发动机性能优化、开发和产品性能数据收集。在没有现成设备、试验装置的情况下,需要依据试验标准要求制作试验设备、装置。开发制作合格的试验设备、验证装置,满足搭载发动机进行性能开发试验的要求,使得开发过程能够顺利进行。关键词:非标制作;带桨发动机试验台;发动机试验工装中图分类号:TP2731开发背景通航飞机是民航领域的一个重要补充。通用航空已经广泛的应用于三大产业的各领域,特别是在交通不便或人员难以到达的地方,其具有突出的
2、优势,在医疗卫生、抢险救援、森林监控、科学探测、文娱旅游、吊装作业等方面有很多成功的应用案例。同时也给不同行业作业方式提供了多种选择,为产业升级迭代提供更多可能。今后,通航飞机的应用会向更多的领域渗透,也会对通航飞机提出更多的现实需求,但由于一些客观因素的制约,目前发展缓慢。随着经济增长需求及通航产业的经济特点,通航产业发展注定会大放异彩。通用航空由于应用场景、使用范围等特点,决定了其结构形式多样。通航飞机的构造、特点种类繁多,从发动机类型划分就有活塞式、涡喷式、涡桨式、涡扇式、涡轴式等主要类型。基于成熟的内燃机基础技术、维护成本低、大修周期长、制造技术成熟、经济性优良的特点,目前在门类繁多的
3、通航发动机中活塞式通航发动机占主导地位,应用更加广泛。活塞式通航发动机的开发基于传统活塞式发动机,其中难点在于解决燃烧效率问题及燃油系统开发。活塞式通航发表7 与其他半监督学习模型的效果比较模型S3VMsSelf training(半监督方法)Generative model(生成模型)Co-training(协同训练)SS-ELM故障诊断。(1)对比HOG、L BP、SV D 的特征提取方法,图像的不变矩特征和灰度统计特征具有较好的识别率。(2)样本数目从1提高至10 0 0,半监督极限学习机算法的故障诊断准确率从9%提升至9 8%左右,其中在7 0 左右故障准确率变化率最大。设计研究文献标
4、识码:B准确率/%94.6893.2694.8196.7598.17DOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10.232开发设备及装置在发动机开发过程中,最重要的是考核各部件设计是否满足多种工况运行的条款、标准要求。同时模拟发动机搭载到飞机上在多种工况、环境下的运行状态,并收集全过程各部位压力、温度、多种机构数据对比关系等数据。用以证明这种活塞式航空发动机满足相关技术标准、条款要求并且可以满足适航要求。同时为各部件、机构的维护周期确定收集数据支撑。活塞式通航发动机没有安装螺旋桨时,可以在传统试验台架上做一些基础试验。安装螺旋桨的发动机无法与试验台架连接,想要验证性
5、能、记录数据,只能依据活塞式通航发动机考核标准、构型及使用环境制作非标的试验设备和装置。制作试验设备和装置之前,需要收集发动机构型、试验要(3)保持样本数2 0 0 不变,随着无标示样本比例的增加,误训练时间/s差的百分比逐渐降低,说明加人无标示样本能够提高故障诊断185.64的效果。170.46(4)连续小波变换和半监督极限学习机与全监督方法和其200.69他半监督方法对比,在识别准确率和训练时间方面都具有更好168.47的表现。163.381程军圣,于德介,邓乾旺,等.连续小波变换在滚动轴承故障诊断中的应用J.中国机械工程,2 0 0 3,14(2 3):2 0 37-2 0 40.2 H
6、u M K.Visual Pattern Recognition by Moment InvariantsJ.Info-rmation Theory,IRE Transactions on,1962,8(2):179-187.3王萍,王迪,冯伟.基于流形正则化的在线半监督极限学习机J.上海交通大学学报,2 0 15,49(8):1153-1158.69动机与传统活塞式发动机结构稍有区别,传统活塞发动机输出轴安装的是变速箱,可以通过过渡轴与台架连接进行测试。活塞式通航发动机输出轴安装齿轮箱再连接螺旋桨,目前还没有技术成熟的可以测试动态带桨活塞式发动机的成套设备。为获得活塞式航空发动机部件及整机多
7、种工况运行状态下的性能数据,就需要针对带桨发动机构型、试验条款制作适合的试验设备、装置。【编辑吴建卿设备管理与维修2 0 2 3No10(上)参考文献求、运行环境和最终要实现的功能要求等信息,大致明确试验设备软硬件需要具备哪些功能模块。以发动机耐久试验要求为例,描述制作试验设备过程。耐久试验主要考核内容有:(1)耐久试验要求带桨发动机在规定的交变工况中运行1500h,发动机功率与曲轴转速保持在额定值范围内,在以额定起飞功率和规定时间内额定最大连续功率运转期间,气缸必须在不低于限制温度的范围内工作,并且滑油进口温度必须保持在限制温度范围内。(2)带桨发动机在规定的各种适用状态下运行,螺旋桨对发动
8、机加载到其设计能承受的最大拉力载荷。对每个附件传动装置和安装构件加载。同时记录最大载荷工况下部件温度的变化。(3)在以额定起飞功率和额定最大连续功率运转期间,由仅供飞机使用的每种附件所施加的载荷,是发动机传动装置和安装点规定得限制载荷。为实现以上考核目的,需要试验设备满足控制发动机启停,监控、记录相关试验运行数据的要求。除了依靠发动机本体传感器监控外,还需要外接传感器实时监控并记录发动机各部位温度、压力、流量等数据,并进行对比分析。对于温度、压力、流量等信号检测,以及监控各参数运行过程实时动态变化,是整个试验设备的关键性能指标,用于最终评价发动机设计是否满足要求。性能参数大部分是以大量运行数据
9、作为评价依据的,所以要求试验设备运行数据记录稳定、准确。这就决定了在数据采集模块设计、布局、选材以及控制软件、PLC控制程序编写过程都要以数据采集精度为导向。3试验设备的基本功能3.1机械部分3.1.1移动平台设计试验设备安装发动机后需要可以整体移动。发动机开发需要验证多种环境下运行状态,运行过程也会根据风向以及其他试验辅助装置的搭载调整角度,后期会将整个台架移至高温、高湿、高寒等多种环境中进行发动机测试,所以试验设备需要可以整体移动,采用模块集成的设计方式。各模块搭载到移动平台上,根据试验要求可以灵活进行调整,同时要求发动机运行过程移动平台支撑平稳。移动平台整体强度按搭载所有功能模块强度要求
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