先進的發動機必須有性能優越的進氣道相匹配才能組成高性能的動力裝置。進氣道試驗有靜態試驗和動態試驗兩種，目的在於測量靜動態特性，為進氣道設計提高試驗數據。實驗的項目較多，主要是測量和計算在各種飛行狀態下進氣道總壓恢復係數、流量係數、出口穩態畸變、出口動態畸變和匹配點性能參數等等。
基本介紹
- 中文名：進氣道試驗
- 外文名：air intake test
- 所屬領域：航空航天
- 分類：靜態試驗和動態試驗
- 目的：測量靜動態特性
- 試驗內容：進氣道總壓恢復係數、流量係數等
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進氣道
進氣道是一個系統的總稱，包括進氣口、輔助進氣口、放氣口和進氣通道，它是保證發動機正常工作的重要部件，它直接影響到飛機發動機的工作效率、發動機是否正常工作、推力的大小等，起到至關重要的作用，尤其對戰鬥機的性能有很大的影響。其作用有：提供給發動機一定流量的空氣，飛行時要實現對高速氣流的減速增壓，將氣流的動壓轉化成壓力能，隨著飛行速度的增加，進氣道的增壓作用將更大。
進氣道的形式有可調式和不可調式，三維軸對稱型和二維矩形等。
試驗方法
1、不同流量係數下的總壓恢復係數的測定
模型由進氣道試驗支架支撐，使模型入口位於試驗段觀察窗附近。固定模型迎角和側滑角，通過安裝在進氣道出口截面處的總、靜壓測量管測量進氣道出口總、靜壓值。改變流量調節錐的位置，就得到與不同流量係數相對應的總壓恢復係數。
2、喘振點的測量
進氣道的喘振，是指進氣道在亞臨界的某個工作狀態下，發生內部氣流的不穩定現象。在這種情況下，正激波在進氣道管道內外迅速地來回移動，氣流會發生劇烈的振動。對於超聲速進氣道，流量小到一定程度時，可能發生進氣道喘振，這個喘振點決定該進氣道工作線的長度，決定在各種工作狀態下，發動機的工作裕度。所以希望得到準確的喘振流量。試驗方法有兩種，都是在預計的喘振流量附近，以最小的步長，一步一步地向喘振點逼近，並記錄每步的各種數據。一種方法是在不喘振的狀態，一步步地使進氣道喘振起來。另一種方法是在進氣道喘振狀態，一步步向停喘的方向移動，直到進氣道停止喘振。觀測喘振點的方法很多，可以直接從動態測壓儀器上壓力值的激烈波動來判斷喘振的發生，也可以用紋影儀觀察和拍照。如高速CCD相繼記錄喘振的脈動頻率。
3、載荷分布測量
為了獲得進氣道部件的載荷和外阻，在其內表面沿軸向、徑向開一系列測壓孔測量壓力，測量方法和模型表面壓力分布試驗測量方法相同。
4、吸除流量測量
試驗中採用吸除噴管吸除進氣道唇口、斜板等處的邊界層。吸除的流量通過測得的總、靜壓值計算得到。
5、進氣道進口處機身邊界層厚度測量
為了確定兩側進氣道邊界層隔道尺寸，需測量進氣道進口處機身邊界層厚度。測量方法是使用單點總壓探針測量，探針相對機身的移動距離由控制裝置控制和記錄。
6、進氣道出口流場測量
進氣道必須滿足發動機在各種工作狀態下需要的流量。在進氣道出口之後是流量的測量段，測量段要不止總壓測量和避免靜壓測量點。
（1）界面選擇
進氣道和發動機屬兩個單位管，要共同商定一個測量界面，大家都用這個界面測得的數據進行性能計算。美國國家標準ARP1420中給出選定界面的4條原則：
a、氣動界面定為進氣道出口截面；
b、氣動界面定在靠發動機一側，應位於前支板、工作葉片排的前緣；
c、氣動界面要躲開吸氣、放氣等輔助氣流，測量結果是最終提供發動機的氣流；
d、氣動界面上的測壓耙、測量儀表等不影響性能測量。
（2）測壓耙排列
測壓耙的數量、排列形式，都由發動機製造商來定。使用哪個製造商的發動機，就按這個製造商的標準要求做。每耙上的測量點可按等面積分布。
試驗模型
①模型比例
由以下幾個因素確定在常規風洞中進氣道試驗模型的比例。
a．模型長不超過試驗段高
模型應在試驗段的流場均勻區內，進氣道模型進氣口之後1倍當量直徑處是個關鍵截面，此截面之後可以超出模型區。
b．模型展長不超過0.6倍試驗段寬
對小展弦比飛機模型，斬斷外翼後，一般都能滿足要求；對於大展弦比飛機模型，展長的要求要充分注意。
②模擬範圍
進氣道模型應與飛行器保持幾何相似，其內管道形狀要求模擬到發動機進口前，特別是進氣錐和唇口部分形狀的模擬尤為重要；其外部形狀的模擬可根據需要適當選取，通常可模擬到進氣道的邊界層放氣口或放氣門處。前機身、進氣道唇口、進氣道輔助進氣門部分及有關融合處等影響進氣道流動的部分也需精確模擬。規定進口之後1倍當量進口直徑長度處之前為全模擬。進氣道的內管道為全模擬。
③模型支撐
進氣道模型支撐方式，可以是尾支、腹支和背支等。原則是在各種試驗狀態下，模型不能伸出試驗段的模型區，且進氣道進口始終在流場均勻區中。
試驗裝置
總壓排管：在進氣道出口安裝有總壓排管。它可以固定在風洞進氣道試驗裝置上。總壓排管的形狀有不同布置，可以繞縱軸轉動也可以是固定的。排管上總壓測量的沿徑向可按等面積布置，也可以安裝動態壓力感測器。在總壓排管處進氣道壁面上布置4～8個靜壓測量孔。
①調節流量裝置：進氣道試驗必須具有可調節流量的裝置，它可以改變進入進氣道的空氣流量，同時與風洞和進氣道模型相匹配，通常採用電機驅動節流錐移動來實現。
②流量控制系統：流量控制系統主要由截流錐、步進電機、電源、計算機組成。截流錐與測試段相連，步進電機通過電源供電控制截流錐的位置變化，最終計算機通過對步進電機的控制達到對流經進氣道模型測試段空氣流量的控制。
③壓力測量系統：包括動態壓力測量系統和靜態壓力測量系統。
a．動態壓力測量系統。動態壓力測量系統由放大器、濾波器、動態信號採集處理系統和磁帶記錄儀等組成。動態感測器採用由美國製造的Kulite小型高頻率回響動態壓力感測器，其輸出的模擬電壓信號在進入採集計算機前要經過放大器放大、低通濾波器濾波、高速A/D轉換等處理轉變為便於存儲、傳輸和分析處理的數位訊號(或數據)。
b．靜態壓力測量系統。採用780B壓力採集系統或其他測量系統，該系統主要由計算機、數據採集控制單元、壓力控制單元靜壓測點，總壓測點、動態總壓測點等。
④引射器：進氣道試驗一般採用衝壓方式測量流人的流量，但是在低速或低馬赫數，以及大迎角狀態試驗時，衝壓方式得不到大的流量，達不到實際進氣道工作時的流量。進氣道工作線與發動機工作線沒有交點，需要安裝引射器來提高進氣道的流量，其形式可以採用高壓引射方式。引射器也可以採用真空引射方式。引射器一般放置在風洞外面，通過軟管將進氣道出口與其相連線。
⑤流量計：進氣道試驗流量的測量是通過測量出El截面氣流的總壓P。和靜壓P計算得到，為測量準確，可以在節流錐後面安裝高精度的流量計，流量計經過標準氣體流量裝置校準。
