某型反推力裝置室內試車臺試驗方法

姜新瑞，林 山，李詩軍，王寶坤

（中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所，沈陽110015）

0 引言

反推力裝置是指通過某種方式改變發(fā)動機噴氣氣流方向，使作用在發(fā)動機上的力沿著與正常前進推力相反的方向產(chǎn)生推力分量，為飛機提供減速的氣動阻力。反推力裝置不僅能有效縮短飛機的著陸滑跑距離，使制動效果不受跑道潮濕或結冰影響，而且還能減少剎車磨損[1-6]。

國外一些飛機制造商和發(fā)動機制造商，通過多機型取證，積攢了豐富的反推力系統(tǒng)設計和驗證經(jīng)驗[7]。例如，通用公司某發(fā)動機在冰污染跑道上著陸時使用了反推力系統(tǒng)，使飛機的著陸滑跑距離降低了約66%[8]。而我國自主研發(fā)的民用運輸類飛機較少，有關反推力系統(tǒng)審定方面的研究和取證經(jīng)驗也較少，所能查閱到的資料中，僅毛文懿等[3]對反推力裝置的符合性驗證思路進行了分析；靳寶林等[1]、杜剛等[2]、邵萬仁等[4]和沙江等[5]分別對反推力系統(tǒng)的發(fā)展、原理、設計關鍵技術等進行了研究。反推裝置試驗若采用與飛機聯(lián)合調試，其試驗成本高，試驗次數(shù)有限，不能充分暴露反推裝置研制過程中的問題。本文基于某型航空發(fā)動機反推力裝置試驗，研究總結了室內試車臺反推力裝置試驗的方法并進行試驗驗證。

1 反推裝置簡介

試驗使用的反推力裝置由左右2個獨立的C形單元體構成，并獨立安裝。每個C形單元體由主承力框架、移動外罩、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等構成，結構如圖1所示。

圖1 反推裝置結構

2 反推裝置控制系統(tǒng)

反推裝置控制系統(tǒng)由油門桿組件、反推控制器、反推控制活門、執(zhí)行機構、傳感器等部件組成，系統(tǒng)結構及工作原理如圖2所示。

圖2 反推控制系統(tǒng)工作原理

圖3 反推渦殼裝置

圖4 反推試驗車

反推力裝置控制系統(tǒng)的操作指令由油門桿組件給出，油門桿組件包括主推力桿與反推力桿，當主推力桿位于慢車止動位置時，才允許提起或放下通過機械結構實現(xiàn)的反推力桿，當向反推控制器發(fā)出“展開”或“收起”指令時，反推控制器在接收到指令后，通過內部邏輯判斷是否將指令信號輸出至反推控制活門，反推控制活門將接收到的電指令信號轉換為液壓信號供給執(zhí)行機構，驅動移動外罩運動。

反推力裝置的展開和收回通過液壓作動筒的伸出和收回來實現(xiàn)，作動筒的驅動有2種方式：

（1）液壓泵從發(fā)動機提取功率后提供給反推力裝置使用；

（2）地面臺架液壓站提供驅動力。

通過與反推控制活門連接不同的液壓管路實現(xiàn)2種方式的切換。方式一可以完全模擬發(fā)動機在裝機狀態(tài)下反推裝置的使用情況，缺點是發(fā)動機必須運轉，無法實現(xiàn)反推力裝置的靜態(tài)開合檢查；方式二可以提供穩(wěn)定的液壓壓力與流量，且不需要發(fā)動機運轉即可實現(xiàn)反推力裝置的開合，缺點是與真實使用狀態(tài)存在略微差異。

3 反推渦殼

反推氣流被航空發(fā)動機再吸入，造成發(fā)動機的進口流場畸變，導致發(fā)動機進入旋轉失速或喘振的不穩(wěn)定工況，從而對飛行安全造成嚴重威脅[9-15]。為了避免并解決反推裝置打開時反推氣流對發(fā)動機進口流場的影響，針對室內試車臺設計反推渦殼裝置，如圖3所示。反推渦殼安裝在反推試驗車上，反推試驗車主要由左側渦殼、右側渦殼、支架、水平導軌、軸向導軌、固定座組成，如圖4所示。在試車臺架安裝發(fā)動機及反推力裝置后，左、右渦殼由兩側閉合，如圖5所示。在試驗時，反推排氣沿渦殼流道排出，避免被發(fā)動機吸入。

圖5 試車臺架渦殼與反推力裝置相對位置

4 反推力測量系統(tǒng)

國內發(fā)動機反推力測量普遍采用雙向推力測量方式，其投入成本高，工作量大，自動化程度較低。本試驗采用標準推力傳感器施加預緊力方式測量反推力，測量系統(tǒng)原理如圖6所示。試驗前通過液壓加載裝置對標準推力傳感器施加標準力，從而實現(xiàn)給工作推力傳感器施加預緊力，在試車時進行反推力測量[16-17]。在測量過程中，為保證推力數(shù)據(jù)測量的準確性，預緊力需持續(xù)加載。采用這種方式進行反推力測量，不僅降低了試車臺建設成本，提高了工作效率，而且加載的預緊力值可實時讀取，提高了試驗數(shù)據(jù)的準確性。

圖6 反推力測量系統(tǒng)原理

5 反推裝置試驗

5.1 反推裝置靜態(tài)調試

完成反推力裝置與發(fā)動機配裝、扣合后，需在發(fā)動機不運轉的條件下進行反推力裝置靜態(tài)調試，執(zhí)行打開和關閉動作，以檢查反推力裝置各系統(tǒng)工作是否正常。為了確保反推力裝置展開、收回安全，檢查步驟如下：

（1）利用手動方式分別進行反推力裝置展開、收回；

（2）利用反推液壓及控制系統(tǒng)進行反推力裝置展開、收回。

在靜態(tài)調試檢查過程中，應注意以下事項：

（1）反推力裝置靜態(tài)開閉前應首先檢查反推力裝置的安裝工裝是否拆除，以免反推力裝置進行動作時損壞反推短艙。

（2）打開反推力裝置移動外罩后，觀察液壓系統(tǒng)是否有漏油、滲油點，以免在試車過程中漏油引起火災。

（3）進行反推力裝置展開、收回檢查時液壓系統(tǒng)供壓一定要遵循先低壓壓力后高壓壓力的檢查原則，以免出現(xiàn)卡滯損壞反推力裝置的情況。

5.2 反推力裝置全狀態(tài)調試

在靜態(tài)調試檢查結束后，進行發(fā)動機正反推力性能錄取，聯(lián)調時通常遵循以下步驟：

（1）對試車臺架推力系統(tǒng)進行標定，確定試車臺架正反推力系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)；

（2）在正推力的情況下進行發(fā)動機試車，此時反推力裝置作為發(fā)動機外涵噴口使用，錄取發(fā)動機各狀態(tài)包括穩(wěn)態(tài)、過渡態(tài)的性能，及評定該反推力裝置性能；（3）完成發(fā)動機穩(wěn)態(tài)、過渡態(tài)性能錄取后，進行發(fā)動機與反推力裝置聯(lián)合調試。

5.3 試驗結果

試驗錄取了發(fā)動機從著陸慢車狀態(tài)至最大反推狀態(tài)下的性能參數(shù)，試驗結果趨勢如圖7所示。

圖7 低壓換算轉速與反推力曲線

6 結束語

試驗完成了反推力裝置的整機配臺、調試和隨發(fā)動機的初步驗證，獲得了反推力狀態(tài)下性能數(shù)據(jù)。試驗結果表明，反推裝置正推力與反推力狀態(tài)與發(fā)動機匹配性良好，反推力裝置狀態(tài)良好，開合同步性滿足要求，為后續(xù)反推力裝置適航性持久試驗打下了堅實基礎，對建立室內試車臺反推裝置試驗方法具有一定的參考意義。