发动机内部涡轮横动系统开发

2014-11-12 14:42:20来源: ck365 关键字:发动机  涡轮横动系统  测试单元

性能测试中的测试发动机

Author(s):
Bernard Killeen.系统工程师 - Richmond Measurement Services, Derby (英国)

Industry:
Aerospace/AvioNIcs

Products:
Motion Control, PXI/CompactPCI, Software, Data Acquisition

The Challenge:
在喷气发动机的性能测试中测量高压涡轮气流中的空气动力学数据。

The Solution:
设计制造预定发动机减震设备外盒,配有新型镀铂金的空气动力学探针。

"我们把基于PXI的电子机架安装在发动机上方,通过特殊高温电缆保障数据的完整性。然后通过光纤电缆连接测试单元PC 系统与PXI机箱,实现操作用户界面及测试控制。"

喷气机发动机设计中广泛采用CAD 建模,这类模型异常精密但却远未达到完美。为了验证计算机建模,必须通过真实发动机上的测试来修正模型。这是开发过程中的重要部分。

由于气流的温度及压力关系,涡轮测试相关性往往是困难的。在比真实涡轮温度、压力低的环境下运行,传统测试模型测试结果按比例放大。由于温度及压力的增加,尖端与轮轴的边界条件、尖端泄漏、及比例误差等因素造成上述测试过程具有一定局限性。

Richmond 测量服务公司(RMS)需要在劳斯莱斯Trent 900 喷气式发动机涡轮中测量四个位置的气体环境。测试设备设计用于测量全压力、静态压力、流速、及流向等参数。

测试系统组成包括空气动力学探针、设备外盒、19英寸机架电子单元、用于运动控制和数据采集的预定PC 软件,它结合NI-Motion、NI-DAQmx、和NI Measurement Studio软件在Microsoft Visual Basic 6.0 中编写。我们把基于PXI 的电子机架安装在发动机上方,通过特殊高温电缆保障数据的完整性。然后通过光纤电缆连接测试单元PC 系统与PXI 机箱,实现操作用户界面及测试控制。

测试车辆

图1 显示性能测试中的测试发动机。涡轮的气体入口环境温度高达1,700 K,压力达250 psi。涡轮外套上温度可达250 °C,是ATEX Zone 2 级危险区域。

图1.性能测试中的测试发动机

发动机通过吊架结构悬挂,以此作为机身。吊架上留有安装硬件的空间,但在发动机测试过程中上述空间不可接近。电缆从吊架连接到测试单元控制室很困难,可能需要加长电缆,因此测试单元接收信号中的干扰将非常大。

原则

RMS 在用于航空测试环境的预定仪器系统上具有相当经验。该系统设计过程中,我们希望能够利用这些经验,并集成现有硬件,获得以往成功经验及结构上的技术支持。

一般来说,为保障信号完整性,传感器信号源越近越好,这意味着电子系统最好装在发动机上及测试单元内。我们还希望系统是模块化、可扩展的,从而能够适用于各类灵活的规范。

探针

穿过涡轮外套的探针对气流的温度及压力进行测量。探针尖端为铂金材料,无缝焊接在钢性支承管上。支撑管通过流向探针尖端的液体冷却。探针尖端安装压力传感器及热电偶。涡轮套外安装有操作探针的机械装置,同时控制压力传感器及热电偶。

图2.铂金探针尖端

仪器外盒

仪器外盒是一个独立单元,特有探针操作器、压力传感器、及热电偶信号调理单元。内部温度通过气冷和水冷系统控制在70 °C 以下。单元还具有探针水冷装置。备用传感器通道用于健康监测。涡轮外壳周围共安装四个外盒。

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关键字:发动机  涡轮横动系统  测试单元

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1112/article_10031.html
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