民用飛機噴氣發(fā)動機排氣物試驗

王虎成

【摘 要】本文結(jié)合民用飛機噴氣發(fā)動機適航條款，簡要介紹了發(fā)動機排氣物試驗的基本方法，其中包括適用的CCAR 34部條款以及國際民航組織ICAO相關(guān)規(guī)定，測試改裝，基本測試程序，發(fā)動機工況設(shè)置，燃油要求等。

【關(guān)鍵詞】排氣物試驗;測試改裝;測試程序;發(fā)動機工況;燃油要求

中圖分類號： V216.21 文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）25-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.020

A Brief Discussion About Civil Aircraft Jet Engine Emission Test

WANG Hu-cheng

（COMAC FTC，Shanghai 201323，China）

【Abstract】This article was based on the civil aircraft jet engine airworthiness regulations，briefly discussed about the civil jet engine emission testing method on engine test stand，which including the test related CCAR 34 and ICAO regulations，instrumentation，general test process，engine power setting and fuel requirements.

【Key words】Emission Test;Test Instrumentation;Test Process;Engine power setting;Fuel Requirements

0 引言

噴氣發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中，由于燃燒不充分等原因，在尾氣中會產(chǎn)生一氧化碳、氮氧化物以及碳氫化合物，這些發(fā)動機排出物將對地球大氣環(huán)境帶來一定污染。因此，民航適航法規(guī)對發(fā)動機的排出物濃度有著嚴格的規(guī)定。噴氣發(fā)動機制造商必須進行排出物濃度試驗，以滿足法規(guī)的要求。

1 排出物試驗

1.1 適航條款

我國針對噴氣發(fā)動機排出物規(guī)定的規(guī)章，是CCAR 34部規(guī)章。該部規(guī)章對于不同類別的發(fā)動機規(guī)定了相應(yīng)的排出物濃度要求，測試燃油要求，發(fā)動機基本工況等內(nèi)容。對于目前新研制發(fā)動機，其適用的規(guī)章主要是CCAR 34 C分部與G分部，本文討論的內(nèi)容也主要集中在此。

而對于測試氣態(tài)排出物的采樣與測量的系統(tǒng)和程序，則應(yīng)符合國際民航組織ICAO附件16第Ⅱ卷《航空發(fā)動機的排出物》中的相關(guān)規(guī)定。

1.2 測試改裝

在發(fā)動機尾噴口處布置氣體采樣耙，采樣耙一般為4組，各采樣耙之間以90°間隔平均分布在尾噴口橫截面上。采樣耙收集的氣體樣本，經(jīng)過樣本傳輸管至分析儀，進行連續(xù)實時濃度分析。需要注意的是，樣本傳輸管分為內(nèi)管與外層套管。內(nèi)管用于直接輸送氣體樣本，外層套管內(nèi)通高溫水蒸氣，用于防止內(nèi)管的樣本氣體中水蒸氣冷凝，造成采樣數(shù)據(jù)失真。

低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、高壓壓氣機出口溫度、渦輪間溫度等基本發(fā)動機參數(shù)，也需要同步采集。

1.3 測試用燃油

為了讓測試結(jié)果盡可能嚴苛，排氣物試驗中所用的燃油不同于日常發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)中使用的燃油?？傮w而言，測試用燃油中的芳烴含量、硫含量、氫含量等一系列參數(shù)指標(biāo)，比正常用油稍差，因此在業(yè)界被稱作“臟油”。表1列出來測試用燃油的部分指標(biāo)要求[1]。

1.4 測試環(huán)境

測試臺架所處外界環(huán)境的要求主要如下;

a）環(huán)境溫度：3-26℃;

b）無可見降雨或水汽;

c）風(fēng)速限制：無尾風(fēng)，90°側(cè)風(fēng)不大于3m/s，正向風(fēng)（迎頭風(fēng)）不大于7m/s。

1.5 發(fā)動機工況設(shè)置

發(fā)動機的工況設(shè)置要包括滑行，起飛，爬升，下降，進近階段，即模擬飛機的起飛著陸循環(huán)LTO。對于常見的民用渦扇發(fā)動機，各工況的發(fā)動機功率和測試時間要求[2]如表2所示。

1.6 基本試驗步驟

排出物試驗一般按照如下基本順序進行。

a）發(fā)動機制造符合性檢查，試驗臺架符合性檢查，以及測試采樣系統(tǒng)檢查。

b）發(fā)動機起動后，地面慢車穩(wěn)定運行10min，打開測試系統(tǒng)。

c）采集3-4L測試用燃油樣本，用作測試前燃油符合性分析。

d）試驗點矩陣中，以高壓壓氣機出口溫度T3為控制參數(shù)，先測試最高T3溫度試驗點，再逐步降低至最低T3試驗溫度。例如，先緩慢加速（2分鐘內(nèi)）至100%功率試驗點，然后進行85%功率試驗點，再進行30%功率試驗點，最后執(zhí)行7%功率試驗點。

e）可以按需增加中間試驗點。

f）采集3-4L測試用燃油樣本，用作測試后燃油符合性分析。

g）重復(fù)步驟c至步驟f 3次。

h）地面慢車穩(wěn)定運行10min，關(guān)車。

【參考文獻】

[1]CCAR 34，渦輪發(fā)動機飛機燃油排泄和排氣排出物規(guī)定，第34.61條.

[2]CCAR 34，渦輪發(fā)動機飛機燃油排泄和排氣排出物規(guī)定，第34.62條.