測試技術在航空發(fā)動機整機試驗中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
測試(measurement and test)是測量與試驗的概括，是人們借助于一定的裝置，獲取被測對象有相關信息的過程。測試包含兩方面的含義：一是測量，指的是使用測試裝置通過實驗來獲取被測量的量值;二是試驗，指的是在獲取測量值的基礎上，借助于人、計算機或一些數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)，從被測量中提取被測量對象的有關信息。測試分為動態(tài)測試和靜態(tài)測試。如果被測量不隨時間變化，稱這樣的量為靜態(tài)量，相應的測試成為靜態(tài)測試;反之為動態(tài)。
摘要：在研制航空發(fā)動機過程中，測試技術在航空發(fā)動機整機試驗中的應用具有非常重要的意義。本文對在航空發(fā)動機整機試驗中應用的測試技術進行了簡要的闡述，并分析了測試技術的發(fā)展現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨向，希望能夠對航空發(fā)動機整機試驗的測試技術的可持續(xù)發(fā)展起到一定促進作用。
關鍵詞：航空發(fā)動機;測試技術;整機試驗
航空發(fā)動機是作為一個動力系統(tǒng)，具有一定的復雜性，構成部件包括：壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室及附件傳動裝置等。在先進航空發(fā)動機發(fā)展的過程中，測試技術提供了強有力的支持，整機試驗的測試技術是先進航空發(fā)動機研制的關鍵技術之一。航空發(fā)動機整機試驗的測量結果是衡量發(fā)動機整機性能的重要標準，同時，也為航空發(fā)動機設計的改進和驗證提供了重要依據(jù)。
一、航空發(fā)動機試驗測試技術介紹
航空發(fā)動機的研制和發(fā)展是涉及熱物理學、流體力學、材料學、結構強度、機械傳動、自動控制、計算機與電子技術、光學技術等多種學科的綜合性系統(tǒng)工程。航空發(fā)動機的工作條件非�？量蹋幱诟邷�、高壓和高速轉動的工作狀態(tài)，為了提升航空發(fā)動機的性能、可靠性以及壽命等，要充分掌握航空發(fā)動機在不同工況下的溫度、壓力、腐蝕、間隙以及應力等情況。
航空發(fā)動機整機試驗測試技術涉及了電磁學、聲學、光學、力學、熱學、幾何量等專業(yè)領域;其應用的技術主要包括數(shù)據(jù)采集處理技術、氣動熱力分析技術、結構設計技術、數(shù)據(jù)存儲技術以及信號傳輸技術等;測量參數(shù)主要包括壓力、溫度、轉速、氣流方向與速度、推力、空氣流量、燃油流量、電壓、濕度、進排氣顆粒、組分濃度等。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，發(fā)動機性能也得到了進一步的提高，同時提升了航空發(fā)動機的安全性、可靠性和經濟性等。在航空發(fā)動機整機試驗測試技術的飛速發(fā)展過程中，對測試系統(tǒng)的靈敏度、準確度、量程、規(guī)模、通道、動態(tài)響應情況、抗惡劣環(huán)境能力、智能化水平以及非接觸情況等方面均提出了較高的要求，只有做到精益求精，才能夠更加貼合航空發(fā)動機的使用要求和研制要求。最后，航空發(fā)動機整機試驗的'測試結果一定要滿足設計要求的準確度，這樣才能夠使航空發(fā)動機研制得以高效有序的進行。
二、現(xiàn)階段航空發(fā)動機整機試驗測試技術的現(xiàn)狀分析
我國的航空發(fā)動機已經經歷了半個多世紀的研究發(fā)展，目前，航空發(fā)動機整機試驗測試技術也取得了階段性的發(fā)展與進步。在高溫測試領域，已經發(fā)展出1800 ℃的高溫熱電偶，并在燃燒室出口溫度場測試成功;以及研制出1250 ℃的最高示溫漆測溫，并在復雜構件表面溫度場測試成功。同時，我國對于高溫應變計測量技術的掌握已經達到了 1000 ℃，正致力于研究更高溫度的應變技術。而氣動參數(shù)測量技術領域中已經設計研制出多種氣動探針，其中包括滿足Ma=0.1～1.4 測試要求的氣體壓力探針，已在發(fā)動機整機試驗中成功應用。
在航空發(fā)動機整機試驗動態(tài)壓力測試技術領域中，已經成功地開發(fā)和研制出多套動態(tài)采集設備及分析工具。其中，約200 kS/s的最高采樣率和控制在100 kHz內的信號測試分析，能夠對大發(fā)激波測試、畸變旋渦尺度、消喘、整機氣動極限參數(shù)等工作提供強有力的支撐。同時應用遙測系統(tǒng)和引電器等進行參數(shù)測量，并具有根據(jù)試驗要求設計和制造特殊結構的能力。
在葉尖間隙測量領域實現(xiàn)突破，采用多種技術手段對發(fā)動機內部結構和間隙進行測量，擴大測量范圍，提高測量精度，其中傳感器端面耐溫為1400 ℃�；跀�(shù)據(jù)庫技術開發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對大量的試驗數(shù)據(jù)進行管理和分析，并進一步強化設計與試驗的數(shù)據(jù)協(xié)同，挖掘出重要數(shù)據(jù)。
三、未來航空發(fā)動機整機試驗測試技術發(fā)展趨向
來來航空發(fā)動機趨向于更高的可靠性發(fā)展，致力于保持航空發(fā)動機高效率與渦輪進口溫度。同時，降低噪聲和排放也是未來航空發(fā)動機發(fā)展需求，這就對發(fā)動機整機試驗測試技術提出了更高的要求與新的挑戰(zhàn)。健康管理技術和主動控制技術是新一代智能發(fā)動機主要采用的技術，要求傳感技術精益求精。另外，有相關研究結果表明，未來發(fā)動機的研制方向為具有高效率、競爭力的價格以及友好的環(huán)境，與此同時，發(fā)動機的健康管理和主動控制也對傳感器提出了更多的要求。
未來航空發(fā)動機整機試驗測試技術致力于傳感器小型化設計、高性能測試儀器、高溫燃氣溫度測量、嵌入式傳感、高溫構件表面溫度測量、長壽命高可靠傳感器設計、滑油品質在線監(jiān)測、噪聲測量校準分析、空氣系統(tǒng)測量、葉尖間隙測量與校準、燃油流量動態(tài)測量校準、流場精細測量等測試技術研究工作。
四、結語
綜上所述，作為對航空發(fā)動機整機性能進行綜合評價和對其設計進行科學優(yōu)化的重要指標，試驗測試數(shù)據(jù)的準確性確定非常重要的意義。為此，航空發(fā)動機整機試驗測試技術的進一步發(fā)展能夠促進我國航空發(fā)動機發(fā)展的整體水平，那么，我國要致力于使航空發(fā)動機整機試驗測試技術標準規(guī)范的建立得到不斷的完善，以加速研制航空發(fā)動機的進程。
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