航空发动机配装飞机技术协调程序与原则

高恩宇 崔峰

(中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

航空发动机配装飞机技术协调程序与原则

高恩宇 崔峰

(中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

航空发动机是飞机的“心脏”,航空发动机和军机的战术技术性能协调性、结构相容性、功能匹配性直接关系到飞机的飞行安全和战术性能,是飞机与发动机技术协调的技术依据和指导原则。

航空发动机 飞机 技术协调 程序 原则

航空发动机是飞机的动力装置,是飞机的一个相对独立的、复杂的分系统,有自己的战技术性能要求和结构特点,作为飞机的重要组成部分,其与所配装飞机的匹配协调则是至关重要的。发动机和飞机的性能协调性、结构相容性、功能匹配性直接关系到飞机的战术性能和飞行安全,是飞机与发动机技术协调的技术依据和指导原则。

1 发动机配装军用飞机的性能协调

1.1 军用飞机的战术技术性能

(1)飞行包线;

(2)飞机机动性能;

(3)作战任务剖面和续航时间;

(4)起飞和着陆性能。

1.2 军用飞机对发动机的性能要求

(1)地面台架性能;

(2)空中飞行性能;

(3)加减速性能;

(4)起动性能;

(5)飞机空调等需用引气量;

(6)飞机发电机及液压泵等需要提取的功率;

(7)飞机过载要求。

1.3 发动机配装飞机的性能协调

根据飞机的战术技术性能指标要求,对飞机和发动机进行匹配计算。按发动机热力循环参数计算高度速度特性和巡航特性,在不同高度和马赫数情况下,计算发动机的“中间”状态和“最大”状态的净推力FN和耗油量Wf随高度和马赫数的变化关系曲线。高度速度计算的高度H和马赫数M的范围通常由飞机的飞行包线来确定。结合发动机尺寸和重量,按飞机飞行任务剖面要求的任务和飞行极曲线的情况,全面计算飞机性能以满足飞机战术技术性能要求,完成发动机配装飞机的性能协调。

1.3.1 发动机研制单位工作

向飞机研制单位提供发动机的高度速度特性和巡航特性,发动机流量特性、排气参数等。

1.3.2 发动机配装飞机完成性能协调

通过飞机研制部门与发动机研制部门匹配协调计算,经过不断对发动机的热力循环参数、部件特性、发动机调节规律和飞机极曲线的修改和调整,达到全面满足飞机的战术技术要求和性能指标,最终完成发动机配装飞机的性能协调。

1.4 进气道/发动机性能匹配

进气道与发动机(含喷口)组成飞机动力系统,因此,进气道与发动机的匹配协调是发动机配装飞机的性能协调最重要内容之一。

1.4.1 流量匹配

在飞行包线内任意点,超音速进气道都必须能够提供发动机各状态下所需求的最大和最小空气流量,保证不发生进气道堵塞或溢流,并实现尽可能高的总压恢复系数和尽可能低的外部阻力。

在发动机完成高度速度特性计算后,就应给出发动机流量特性GB=f(M．H),以进行飞机进气道与发动机的流量匹配协调。

1.4.2 流场相容

飞机进气道出口流场畸变度与发动机的抗畸变能力应相容。在飞行包线内,飞行员进行任何允许的操纵时,发动机均能在要求的状态下稳定运行。飞机的任何机动飞行和发动机油门操纵组合,发动机部件在其使用限制以内,均要保持发动机压气机有足够的喘振裕度,以避免发动机喘振。按《航空涡轮喷气涡轮风扇发动机进口总压畸变评定指南》评定标准,按飞机进气道与发动机流场相容的要求,必需保证飞机进气道出口流场畸变度小于发动机畸变容限。

1.5 飞机/发动机/尾喷口匹配

发动机尾喷管要与发动机循环参数水平和工作包线大小相匹配。尾喷管喉道和出口面积变化规律,既要与发动机最佳调节计划相协调,又要保证尽可能小的飞行后体阻力。

2 发动机配装飞机的结构协调

2.1 发动机总图

2.1.1 发动机总体结构图

2.1.2 发动机外廓尺寸图和安装图

发动机外廓尺寸和安装图用于在飞机动力舱中的匹配以及发动机吊装和运输之用,标出了发动机轮廓限制尺寸和最大限制尺寸,表示外部支承、吊装点的位置和结构形式及安装配合尺寸,标出发动机的交付重量和重心位置。

2.2 发动机全尺寸协调样机

2.2.1 协调样机的作用

协调样机是在飞机上安装协调用的发动机样机。在协调过程中,飞机和发动机都必须进行多次协调解决以下问题：

(1)发动机和飞机发动机舱的相容性以及发动机在安装过程中的可行性;

(2)外部附件的安装形式及外形尺寸的协调;

第二，丰富数学文化素材选取的类型.目前素材类型主要涉及数学名著、数学名题等，像数学游戏、数学与其它学科的联系等其他类型涉及较少.因此，从实际出发结合学生的实际和考试效度选择丰富的数学文化素材类型设计试题至关重要.比如美国《数学教师》杂志在这方面进行了大量研究.从2007-2012年共发表数学文化类论文120篇，其中涉及数学与自然科学、数学与文学、数学与艺术、数学与社会科学、数学与建筑、数学与生活、数学与游戏、数学与体育等8类主题，每类主题均开发了大量素材新颖的数学文化试题.

(3)发动机调整部位及测试部位可达性协调;

(4)维修部位可达性协调。

2.2.2 样机与飞机的安装协调

(1)安装与接口协调。1)将样机装到飞机的发动机舱里,检查发动机与飞机的各个接口的连接情况,并检查各个需要调整的部位、维修部位的可达性。2)对试装中暴露出的问题,凡属发动机方面的应限期修改并贯彻到样机上。3)修改后的样机应再在发动机舱里安装,再次检查与飞机各个接口连接情况及需要维修部位的可达性,直到全部接口都能顺利安装,各个维修部位都是可达的为止。

(2)维修性检查。从飞机各维修窗口检查各附件更换、检测、清洗、调整等可达性。

受型号条件制约,三个型号均未制作样机,但是,发动机、飞机双方进行了多次发动机-飞机接口协调,还进行了发动机轮廓数字模拟扫描、办理了技术协调单。

随着计算机三维模拟技术的发展与应用,越来越多的新一代发动机-飞机的接口、轮廓等安装、维护性方面的协调逐渐采用了电子样机技术,其优越性已使它形成了取代传统协调方式的趋势。

3 发动机在飞机上的安装匹配性协调

发动机在飞机上的安装方式,主要取决于飞机设计,它与飞机用途、种类密切相关。它直接影响飞机的整体布局、气动外形和承力结构。

3.1 发动机几何特性协调

为使发动机外形与飞机发动机舱相容,应协调发动机各截面的最大外廓尺寸并表示在协调图上。

为保证发动机能顺利装进飞机发动机舱,并保证发动机和发动机舱之间有一定的间隙,应根据发动机各截面最大外廓尺寸控制图制造发动机外廓尺寸检验样板,发动机能通过检验样板则外形尺寸合格。

3.2 发动机质量特性协调

发动机质量多少、质心位置如何对飞机的质量、质心影响很大,因此质量和质心协调是发动机和飞机协调的重要内容之一。

3.3 地面吊运装置协调

3.3.1 运输容许载荷

发动机上应备有地面吊运装置,以承担发动机及其附件质量

(重量)。地面吊运装置应能承受轴向4g、侧向2g和垂直方向3g的载荷而无永久变形。

3.3.2 界面结构

发动机吊运点、地面安装用的滑轮、支撑发动机的千斤顶等,每个地面吊运点、安装支持点的位置、结构形式和尺寸均要协调并表示在协调图上。

3.4 飞机进气道与发动机的安装协调

发动机和飞机进气道的连接必须保证空气从飞机进气道到发动机平滑过渡,并规定出容限、偏斜量、热膨胀量以及尽量减小空间。

发动机应具有与飞机进气道连接的安装边。发动机进口与进气道连接的界面尺寸应表示在协调图上。

3.5 机舱温度

为了保证发动机舱的管路、导线、附件、设备及结构件获得充分冷却,需要发动机研制单位和飞机研制单位共同协调工作,达到发动机及其附件在任何工作状态下都不超过规定的温度极限。

为进行发动机与飞机的热相容性协调,发动机研制单位应按《航空涡轮发动机的冷却计算方法》提供发动机表面温度和附件表面温度限制值,提供从发动机安装边向外漏气的散热量。

3.6 飞机附件传动协调

主要传动形式有两种：合并式传动和分离式传动。

合并式传动需要协调的问题：

(1)飞机传动附件在附件机匣上的安装位置：既要考虑飞机附件与飞机连接的方便,又要考虑合理利用空间和附件机匣传动功率分配的合理性;

(2)飞机传动附件的功率;

(3)飞机传动附件的转速、转向;

(4)飞机传动附件的质量、质心和外形尺寸;

(5)安装座的结构形式和尺寸：发动机和飞机研制单位双方协调飞机各个传动附件与附件机匣连接的安装座形式和尺寸。

(6)功率分出轴需要传递的总功率、尺寸、安装座与飞机附件机匣的连接等要协调并表示在协调图上。

分离式传动应协调飞机附件机匣与发动机的连接方式,以及该机匣及其上的飞机传动附件所占的空间位置、外廓尺寸等。若飞机附件机匣装在飞机上,应协调该机匣传动轴输入端和发动机附件机匣传动轴输出端名义值的不同轴度。

3.7 安装节协调

发动机通过安装节固定在飞机上,发动机安装节通常是一套两个安装平面、六个约束的连接结构。主安装节除传递发动机推力外,还承受其它载荷,往往在发动机重心附近并靠近推力中心线的位置。辅助安装节承受除主安装节以外的其它载荷。

3.8 发动机振动测量协调

在压气机机匣、涡轮机匣和附件机匣的适当位置上应装有支架或安装座,供在三个互相垂直的平面上测量振动。振动传感器的安装点应在协调图上示出。发动机研制单位应给出振动传感器的输出特性,给出压气机机匣、涡轮机匣、附件机匣的振动限制数据。

3.9 引气系统协调

飞机座舱引气增压、雷达设备舱通风、油箱增压、防冰和襟翼吹风等需从发动机引气,在各种状态下总的引气量是多少,从各个部位引气量是多少,需要协调。

引气中有害气体、刺激性、毒性和固体颗粒等物质含量不应超过《飞机环境控制系统通用规范》要求。

3.10 操纵系统协调

发动机操纵系统是飞机系统的一个组成部分,飞机与发动机界面通常在发动机燃油控制装置的油门杆处。发动机操纵油门杆力矩应在操纵人员可接受的范围内。

3.11 发动机状态监控系统

发动机状态监控参数种类包括：状态监控、性能监控、振动监控、滑油监控、寿命监控和结构无损检测监控。不同时代的发动机,监控参数的数目不同,越先进的发动机,状态监控参数越多。

3.12 发动机各系统接口、检查测量项目和各接头位置及尺寸协调

所有供飞机用的接口的位置、结构形式和尺寸都应协调,并表示在协调图上。各接头处的最大允许轴向载荷、剪切载荷和力矩应做规定。除了在漏油系统、电气系统、起动系统、燃油系统、引气系统、润滑系统、通风系统等中的协调项目,还有一些项目的接头位置和尺寸需要协调。

4 综述

本文所述的协调内容为某三个型号的实际配装技术协调工作的典型部分。发动机配装飞机的技术协调由于配装飞机的使用要求不同,不同型号发动机技术协调工作侧重点也不相同。