高原試驗

高原試驗，航空航天理論術語。通常，標高大於1500m的機場稱為高原機場，標高大於2560m的機場稱為高高原機場。高原機場不僅表現為高度高，往往還伴隨著淨空條件複雜、風向多變等問題。我國高原機場數量眾多，而飛機在高原運行和低海拔運行，兩者有很大的區別。因此，在高原運行的飛機以及動力裝置必須通過高原試驗，以保證運行安全。

基本介紹

• 中文名：高原試驗
• 外文名：Altitude test
• 學科：航空航天
• 類型：理論術語
• 特點：高原進行的試驗
• 高原機場：標高大於1500m的機場

介紹

在高原機場，大涵道比渦扇發動機的性能將變差，比如推力減小、排氣溫度增高等。

某型科目

某型民用渦扇發動機是大涵道比分別排氣渦扇發動機，並且具有雙余度的全許可權數字電子控制器(FADEC)。其高原試驗科目的目的是飛機在高原機場起飛過程中，驗證該型發動機能按照FADEC'.設定提供飛機所需推力。試驗中，以風扇轉速來間接表徵發動機推力，並在整個試驗過程中發動機工作參數不能超過限制值，驗證符合CAAR2 5相關條款的要求。

試驗包含多個試驗點，由不同發動機狀態(特指熱態起飛和冷態起飛。冷態起飛要求發動機停車至少6h，並且在慢車狀態短時間內進行起飛;而熱態起飛要求飛機著陸後，發動機停車後在90min內再次啟動並在慢車狀態運行至少30min後起飛)、不同引氣量的引氣構型、不同起飛方式(正常起飛和模擬單發起飛)組合形成試驗點。

該型渦扇發動機高原試飛的部分試驗點安排如圖1所示。其中，試驗發動機的引氣量按照無引氣、小引氣量、大引氣量、最大引氣量來區分。不具體介紹引氣構型及引氣量。

圖1

根據某型民用渦扇發動機的高原試驗，可以得出如下結論：

(1)發動機冷態起飛時，風扇轉速和排氣溫度比熱態起飛時要高;

(2)發動機起飛時，引氣量大時風扇轉速比引氣量較小或不引氣時低，排氣溫度相反;

(3)對排氣溫度裕度較小或者不明確的發動機，高原啟動時應密切監控轉速、排氣溫度等關鍵參數，防比超溫、超轉等異常情況;

(4)在高溫高原運營的飛機，啟動時應當進行一定時間的暖機，可以有效降低排氣溫度，增加排氣溫度的裕度，同時也有利於增加發動機壽命。

啟動實驗

帶有渦輪啟動機的渦輪發動機通常不允許在較高海拔高度進行地面啟動。但是我國高原面積很大，青藏高原海拔高度通常在3400m以上，使許多飛機進藏受到限制。某型飛機限定地面啟動高度低於2500m。通過對其啟動系統的研究，認為發動機啟動過程中，啟動電機的工作不受外界大氣壓的影響。渦輪啟動機和發動機由於高原大氣壓的降低，進氣流量減少，使啟動剩餘功率減少，同時氣動負荷也下降。另外，調節系統有可能工作範圍超限而出現超調。兩者的綜合影響可能使啟動失敗。因此，必須先摸索發動機啟動特性隨高度的變化規律，然後通過綜合調整使各啟動參數達到要求，保證啟動成功。

高原啟動調整的主要目的是解決點火困難和啟動時間過長以及易出現排氣超溫等問題。一方面要在點火瞬時提高供油壓力來保證點火成功率;另一方面使供油量與進氣流量的變化相匹配。經過試驗，初步確定了主要調整燃油分配器和啟動調節器特性的方法。

江勇等研製了專門的發動機啟動試車台架，在海拔高度分別為400m、2800m、3650m的三個機場進行渦輪啟動機單獨啟動帶轉和與發動機共同工作啟動試驗。得到以下相關結論：

（1）通過在不同高度發動機台架地面啟動試驗，初步摸索出了發動機高原啟動試驗的方法並研製出了相應的試驗設備。

（2）實驗表明:該發動機的渦輪啟動機在高度上升時單獨帶轉能力下降，最高達到7.64%。但並不出現人們擔心的啟動機排氣超溫和點火失敗的問題。

（3）當啟動機與發動機共同工作時隨高度上升，發動機點火成功的時間被大大推遲。發動機剩餘功率較小，導致轉速上升緩慢，達到“慢車”轉速的時間需時約100s，超過不長於70s的規定。而同時排氣溫度升高約160℃，由於尚有較大餘量，發動機沒有出現排氣超溫。

（4）通過調整，經多次實驗表明:發動機能夠在高原正常地面啟動。初步的調整使啟動點火成功時間提前7s，啟動時間縮短6s，排氣溫度下降約20℃。