航空发动机测试有多暴力!野蛮和炫酷来自科技实力

国际金属加工网 2019年12月17日

一款飞机发动机在正式定型之前,要经历大大小小、从地面到空中各种种类繁多的试验,试验累计时间长达几万小时,试验周期长达几年乃至十年左右。

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航空发动机的发展史就是一个设计、制造、试验、修改、再制造、再试验……一个不断摸索和反复完善的过程。甚至有人说发动机主要是靠试出来的。由此可见,试验在航空发动机研制过程中起着举足轻重的作用。航空发动机可以吸入空气,但除此之外,要经受其他东西的考验,比如飞鸟和坏的天气下的雨水、冰晶等,为了确保安全性,要能耐受各种极端条下的测试。

那么,航空发动机的试验都有哪些项目呢,具体又是如何进行的呢?

以美国通用生产的LEAP 1-B引擎为例,采用碳纤维复合材料风扇叶片,钛合金低压压气机叶片,每个叶片的价格可以高达数十万元。别看重量轻,只有这样优质的叶片才能经受住极端情况下的考验。

1.吞水测试

飞机在雨天飞行时,发动机会吞入大气中的液态水(雨水)和以水汽形式存在大气中的水。另外,如机场积有雨水,当飞机在地面滑行时发动机离地面较近,地面积水有可能被吸入发动机。所以飞机发动机必须做吞水测试。

前方放置了大量喷头,每分钟喷出800加仑(约3吨水),要求航空发动机不会熄灭。

▲通用动力的航空发动机喷水试验

2.冰雹测试

和冰比起来,水都不是事儿。高空飞行的飞机,遇到恶劣天气时遭遇冰雹、冰块很常见。

▲结冰条件下的航空发动机测试

在冰雹测试中,需要测试人员需要将经过严格标准制造的冰雹和冰块,通过专用仪器投掷入运行中的发动机中进行测试。

3.飞鸟测试

大家都知道,飞鸟撞机一直在飞行事故中占有一席之地。根据动量定理,一只0.45公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞,会产生153公斤的冲击力;一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上,冲击力将达到144吨。

2009年,一架美国航班有鸟撞迫降在哈德逊河上,为了确保航空发动机的安全。以后航空发动机生产商,安排了“小鸡炮”射击运转中的航空发动机,验证发动机的耐鸟撞性能。

测试中,把正规渠道收集的鸟类的尸体通过小鸡炮(压缩空气炮),一只只的射进引擎。

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▲试验航空发动机耐鸟撞的“小鸡炮”

4.叶片甩出

不过,航空发动机最极端的试验,莫过于“叶片甩出” (“blade-off” )试验了,在高达3000转每分钟的转速下,一片叶片被甩出来,叶片如同榴霰弹一横扫其它部分,看看影响。为了进行这种试验,工程师们在叶片底部进行了一次小爆炸,让叶片飞离,看看发动机咋样。

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▲通用动力的航空发动机试车台

当然除了上面的测试外,一台合格的飞机发动机还要经过转矩测试、拆卸检查、各种极端环境测试、振动测试、腐蚀测试、热疲劳测试、损伤容限测试、侧风测试、声学测试等诸多环节,直到通过测试标准,正式应用在飞机上。

最后,用一个视频来看看航空发动机的威力——

(91质量、SolidWorks研习社)

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