基本介紹
- 中文名：動力模擬試驗
- 外文名：Dynamic simulation test
- 模擬方法：直接模擬方法和間接模擬方法
- 定義：風洞試驗中模擬進氣和排氣流動
- 類別：風洞試驗項目
- 舉例：我國FL-12螺旋槳動力模擬試驗
螺旋槳發動機飛機動力模擬試驗,發動機動力模擬風洞試驗,高速風洞發動機進排氣動力模擬試驗技術,
螺旋槳發動機飛機動力模擬試驗
模擬螺旋槳動力影響的風洞試驗有兩個思路：
（1）直接模擬方法——流動狀態的模擬。
模擬螺旋槳工作時的前進比和槳葉角，使氣流流過模型螺旋槳每一個槳翼剖面的當地迎角與飛機飛行中螺旋槳各個槳翼剖面的當地迎角相等，從而使模型試驗的螺旋槳周圍氣流的流動狀態與真實飛行的情況相似，所以稱為“直接模擬” 。
（2）間接模擬方法——流動效果的模擬
現在的渦輪螺槳發動機都自動變矩螺旋槳，動力模擬試驗使用“直接模擬” 比較困難。所以，大多採用間接模擬方法。
我國FL-12風洞的螺旋槳動力模擬試驗採用拉力係數和前進比兩個相似參數。其優點是直接模擬和間接模擬的兩個主要參數都模擬了，模擬效果應該應該比較好。但是，從試驗相似準則的概念來說是不完全的。
發動機動力模擬風洞試驗
為了降低結構質量、提高有效載荷，現代運輸機動力裝置（渦扇、螺旋槳等）多採用近耦合安裝形式。動力裝置與機翼、掛架及尾翼之間存在非常複雜的干擾流場。現代的飛機設計發展了飛機－發動機一體化設計方法，這種設計方法對提高飛機的性能以及安全性具有重要作用。在風洞中進行飛機帶動力模擬試驗是開展飛機－發動機一體化設計的主要手段。為在風洞中模擬渦扇發動機，發展了引射式短艙、TPS短艙等多種模擬技術；為在風洞中模擬螺旋槳發動機，發展了空氣馬達驅動螺旋槳模擬技術。
這些發動機動力模擬試驗技術在歐美國家得到了大力發展，並廣泛套用，如“空中客車”和“波音”系列飛機在風洞中開展了大量的TPS短艙動力模擬試驗，大型運輸機A400M和預警機E-2系列在風洞中開展了空氣馬達驅動螺旋槳動力模擬試驗。動力模擬風洞試驗已經成為現代飛機設計中不可缺少的試驗項目。我國自主研製的ARJ21飛機也在國外進行了TPS短艙動力模擬試驗。為了滿足我國以大飛機為代表的一系列飛機型號研製的迫切需要，急需發展和完善發動機模擬技術。中國空氣動力研究與發展中心、中國航空工業空氣動力研究院等單位都在積極發展和完善發動機模擬技術。
和真實發動機不同，風洞中的發動機模擬裝置多採用高壓空氣驅動。為了驅動發動機模擬裝置，需要採用專用管路傳輸高壓空氣。動力模擬技術必須要解決的難題是管路既要能輸送高壓空氣，又對天平測力的影響較小且穩定，且同時還能克服高壓空氣的內力、溫度效應。空氣橋就是目前解決這一難題最先進的技術，是動力模擬試驗技術的關鍵技術之一，廣泛套用在TPS短艙動力模擬、引射短艙動力模擬、噴流模擬、空氣馬達驅動螺旋槳模擬等試驗中，也可推廣套用至發動機、噴管測試領域。
高速風洞發動機進排氣動力模擬試驗技術
對於航空噴氣發動機，不論是渦噴式、渦扇式還是衝壓式，其前部都配置進氣道，而後部配置尾噴管。這樣進氣道前面的進氣流和尾噴管後面的尾噴流，都會對飛行器的外部繞流產生干擾影響，從而改變飛行器的氣動特性——通常稱為“發動機進排氣動力影響”。這種影響量，目前尚難以用理論計算方法給出精確的計算結果，主要通過風洞試驗來測定。
發動機動力模擬風洞試驗技術，就是要在風洞試驗中，實現其發動機進氣和排氣流動效應的模擬，以便測定出發動機進排氣流對飛行器的氣動影響量。隨著目前大推力發動機被廣泛採用，動力對飛行器性能的影響更顯示出重要性。動力模擬試驗已成為飛行器研製中必不可少的風洞試驗項目。
真實發動機尾噴流一般為高溫燃氣，受試驗設備和技術所限，目前國內外通常進行冷噴流試驗，只在噴流溫度影響嚴重或為了校準計算噴流溫度修正數據時才做熱噴流試驗。
在風洞中開展發動機進排氣模擬試驗，是一個比較複雜的特種風洞試驗項目，技術難度大，需用設備多。
在目前常規的無動力風洞試驗中，一般在進氣道前和尾噴管後加裝整流錐或做成通流短艙，用來近似模擬發動機進排氣處的模型繞流，但這和實際情況相差很大。從減少試驗技術難度出發、可以分別開展進氣和排氣試驗，但這樣試驗即麻煩，又忽略了進排氣之間的相互干擾。為此，在風洞試驗中，開展飛行器模型的發動機進排氣同時模擬試驗是非常必要的。
國外自70年代開始採用引射器和TPS試驗技術，開展發動機進排氣動力模擬試驗，目前該項技術已經相當完善和成熟。
國內哈爾濱FL-8低速風洞自80年代開始進行發動機進排氣同時模擬的試驗技術研究，目前已具備完善的引射器試驗技術和初步的TPS試驗技術。國內高速風洞自70年代以來，一直在進行單獨排氣——即尾噴管試驗和單獨進氣，即進氣道試驗，尚無開展發動機進排氣同時模擬的試驗能力。
