[发明专利]一种不加载条件下的航空发动机转动惯量测量方法

说明书

本申请属于发动机试验技术领域，特别涉及一种不加载条件下的航空发动机转动惯量测量方法。该方法包括：通过气源控制装置驱动空气涡轮起动机转动，由所述空气涡轮起动机驱动发动机起动，所述功率传动轴上设置有扭矩测量装置；标定发动机起动过程的气源条件，并利用已标定的气源条件，进行发动机起动试验；在发动机起动成功至起动完成时间段内，获取功率传动轴的N个时间节点的的剩余扭矩，以及获取对应的N个时间节点的发动机转速；确定发动机转动惯量。本申请通过对发动机起动过程中多个时间节点的转动惯量的测量，能够更精准的获取发动机起动过程试验数据，为发动机配装用的起动机进行选型提供有力的试验数据支撑。

技术领域

本申请属于发动机试验技术领域，特别涉及一种不加载条件下的航空发动机转动惯量测量方法。

背景技术

航空发动机作为飞机最为重要的装置之一，能够为飞机飞行提供所必须推力。航空发动机从静止状态过渡到工作状态，需要经过起动机的带转，起动机的输出扭矩需要克服发动机自身的转动力矩的影响才能够实现有效的起动。对于飞机起动系统地面试验考核，一般在与发动机进行联试之前需要进行起动系统能力的考核，发动机转动惯量直接影响到飞机起动的加速特性，目前由于难以准确的获得发动机的转动惯量，因此，起动机的考核一般与发动机放在一起进行考核，导致飞机起动系统的研制风险无法提前化解，传统型号设计过程中，起动系统作为重要的考核项目，在GJB 241A-2010、GJB2187A-2015、HB6630-92中都由详细的规定。

在现有的航空发动机起动系统设计过程中，主要是通过测功机的方式模拟起动机的输出功率，起动机带转发动机起动加速过程只能通过地面试验的方式，缺少评判和模拟的相关方法，应用工程经验和试验相结合的方式开展相关的起动系统的设计，主要会存在以下几个方面的难点和问题：

1、由于航空发动机起动过程是一个复杂的动态过程，其内部几何部件的结构参数、转子转动过程中的摩擦力、滑油黏度、发动机点火的油气比、点火能量、供气条件等对发动机转动惯量测量均有直接的影响，如何准确的标定发动机的转动惯量进而获得发动机、起动机与飞机起动负载特性本身就是一个复杂的工程问题；

2、传统采用燃气涡轮起动机进行航空发动机起动，起动机在交付之前会进行性能指标的考核，一般仅考核起动机的输出功率是否达标，无法考核起动机能否在单位的时间带转发动机起动，主要是由于传统起动机达标试验采用飞轮模拟发动机的转动惯量，误差较大，影响指标的考核；

3、传统发动机起动过程中的转动惯量是通过参数化建模开展分析的，在建模过程中往往需要进行相关的假设，将复杂的动态物理过程通过数学模型进行表征，转子的冷、热态间隙、滑油的动力黏度影响、转子的摩擦力、燃油雾化效率等都会造成计算结果偏差较大，无法准确计算给出；

4、在特殊环境使用如高原机场，发动机转动惯量获取对于飞机起动能力的评价至关重要，往往在这些特殊环境下开展大量的地面起动试验进行摸底，无法在常规试验环境下通过模拟发动机特殊环境下的转动惯量等参数进行评价，造成研制周期、研发成本等代价较大。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种不加载条件下的航空发动机转动惯量测量方法，主要包括：

步骤S1、通过气源控制装置驱动空气涡轮起动机转动，由所述空气涡轮起动机驱动附件传动装置的齿轮轴旋转，所述附件传动装置通过功率传动轴连接发动机传动装置，从而带动发动机起动，所述功率传动轴上设置有扭矩测量装置；

步骤S2、标定发动机起动过程的气源条件，并利用已标定的气源条件，进行发动机起动试验；

步骤S3、在发动机起动成功至起动完成时间段内，获取功率传动轴的N个时间节点的的剩余扭矩，以及获取对应的N个时间节点的发动机转速；

步骤S4、确定发动机转动惯量J为：