某型反推力装置室内试车台试验方法

2020-01-14姜新瑞李诗军王宝坤

航空发动机 2019年6期

姜新瑞，林山，李诗军，王宝坤

（中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）

0 引言

反推力装置是指通过某种方式改变发动机喷气气流方向，使作用在发动机上的力沿着与正常前进推力相反的方向产生推力分量，为飞机提供减速的气动阻力。反推力装置不仅能有效缩短飞机的着陆滑跑距离，使制动效果不受跑道潮湿或结冰影响，而且还能减少刹车磨损[1-6]。

国外一些飞机制造商和发动机制造商，通过多机型取证，积攒了丰富的反推力系统设计和验证经验[7]。例如，通用公司某发动机在冰污染跑道上着陆时使用了反推力系统，使飞机的着陆滑跑距离降低了约66%[8]。而我国自主研发的民用运输类飞机较少，有关反推力系统审定方面的研究和取证经验也较少，所能查阅到的资料中，仅毛文懿等[3]对反推力装置的符合性验证思路进行了分析；靳宝林等[1]、杜刚等[2]、邵万仁等[4]和沙江等[5]分别对反推力系统的发展、原理、设计关键技术等进行了研究。反推装置试验若采用与飞机联合调试，其试验成本高，试验次数有限，不能充分暴露反推装置研制过程中的问题。本文基于某型航空发动机反推力装置试验，研究总结了室内试车台反推力装置试验的方法并进行试验验证。

1 反推装置简介

试验使用的反推力装置由左右2个独立的C形单元体构成，并独立安装。每个C形单元体由主承力框架、移动外罩、液压系统、电气控制系统等构成，结构如图1所示。

图1 反推装置结构

2 反推装置控制系统

反推装置控制系统由油门杆组件、反推控制器、反推控制活门、执行机构、传感器等部件组成，系统结构及工作原理如图2所示。

图2 反推控制系统工作原理

图3 反推涡壳装置

图4 反推试验车

反推力装置控制系统的操作指令由油门杆组件给出，油门杆组件包括主推力杆与反推力杆，当主推力杆位于慢车止动位置时，才允许提起或放下通过机械结构实现的反推力杆，当向反推控制器发出“展开”或“收起”指令时，反推控制器在接收到指令后，通过内部逻辑判断是否将指令信号输出至反推控制活门，反推控制活门将接收到的电指令信号转换为液压信号供给执行机构，驱动移动外罩运动。

反推力装置的展开和收回通过液压作动筒的伸出和收回来实现，作动筒的驱动有2种方式：

（1）液压泵从发动机提取功率后提供给反推力装置使用；

（2）地面台架液压站提供驱动力。

通过与反推控制活门连接不同的液压管路实现2种方式的切换。方式一可以完全模拟发动机在装机状态下反推装置的使用情况，缺点是发动机必须运转，无法实现反推力装置的静态开合检查；方式二可以提供稳定的液压压力与流量，且不需要发动机运转即可实现反推力装置的开合，缺点是与真实使用状态存在略微差异。

3 反推涡壳

反推气流被航空发动机再吸入，造成发动机的进口流场畸变，导致发动机进入旋转失速或喘振的不稳定工况，从而对飞行安全造成严重威胁[9-15]。为了避免并解决反推装置打开时反推气流对发动机进口流场的影响，针对室内试车台设计反推涡壳装置，如图3所示。反推涡壳安装在反推试验车上，反推试验车主要由左侧涡壳、右侧涡壳、支架、水平导轨、轴向导轨、固定座组成，如图4所示。在试车台架安装发动机及反推力装置后，左、右涡壳由两侧闭合，如图5所示。在试验时，反推排气沿涡壳流道排出，避免被发动机吸入。

图5 试车台架涡壳与反推力装置相对位置

4 反推力测量系统

国内发动机反推力测量普遍采用双向推力测量方式，其投入成本高，工作量大，自动化程度较低。本试验采用标准推力传感器施加预紧力方式测量反推力，测量系统原理如图6所示。试验前通过液压加载装置对标准推力传感器施加标准力，从而实现给工作推力传感器施加预紧力，在试车时进行反推力测量[16-17]。在测量过程中，为保证推力数据测量的准确性，预紧力需持续加载。采用这种方式进行反推力测量，不仅降低了试车台建设成本，提高了工作效率，而且加载的预紧力值可实时读取，提高了试验数据的准确性。