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摘 要：根据某型涡桨发动机研制的需要，在整机试验台进行了逼喘试验方法的探索，本文详述了发动机逼喘试验方法设计、试验装置及试验过程，最后对试验结果进行了分析总结，研究结果表明利用燃油脉冲阶跃的方法能够成功地进行该型发动机的整机逼喘试验，从而确定发动机所需转速换算范围的喘振边界，为评估发动机在飞行包界范围内气动稳定裕度提供试验数据。
关键词：涡桨发动机;逼喘试验;方法
一、概述
某型涡桨发动机是在其他发动機的基础上，保持总体结构不变，通过增加燃油供油流量提高涡轮前温度来增加发动机的输出轴功率，进一步降低了发动机的可用稳定裕度，可用稳定裕度不一定能满足现阶段飞机的使用要求。
针对上述风险，需要对其气动稳定性的进行研究，其中包含了整机逼喘试验。结合该发动机的结构特点以及现有研制条件，参考其他型号的研制经验，开展整机逼喘试验方案试验研究。
二、试验方法
发动机逼喘试验的方法一般有外部扰动和内部扰动两类。在发动机进口处安装模拟网、模拟板、插板、唇口装置、旋流发生器等试验装置使发动机进口产生压力畸变，
使发动机喘振均属于外部扰动法。改变喷口面积、燃油脉冲阶跃、从飞机引气口接入高压气源等方案属于内部扰动法。由于外部扰动法改变了发动机压气机的部件特性，本文暂不予考虑。
通过改变（减少）发动机尾喷管面积，降低流通能力，导致压气机流量下降，发动机工作点沿等转速线上移，从而使发动机喘振。此方法一般在压气机部件试验中应用较多;从飞机引气口接入高压气源，使得高压气体喷入燃烧室内，减少压气机后气流流入燃烧室，使流路堵塞，压气机流量下降，直至喘振，此方式一般应用于小发;通过在大约200ms时间内瞬间喷入介于100%～400%的额外燃油量，使得供油量远大于发动机维持当前状态所需要的燃油流量，导致燃烧室中严重富油，高压燃气在燃烧室淤积堵塞了来流，从而引起发动机喘振，以测取压气机喘振边界。此方法在国内应用较多，也是最早应用的逼喘试验方法，多用于涡扇发动机。考虑到本次研究的涡桨发动机功率较大，压比较高，流量大，所以本次试验研究我们将尝试采用燃油脉冲阶跃的方式进行逼喘试验，可通过修改数控系统的供油规律，使燃油供油量急剧超量，导致发动机进入喘振状态。
三、试验装置改造
（一）发动机燃油供油系统改造
采用燃油脉冲阶跃的方式逼喘，需要对发动机燃油系统进行改造，增加一套辅助燃油供油系统。辅助燃油系统接入发动机燃油总管，由一台工业控制系统（PLC+触摸屏）来完成全部控制工作。在人工触摸屏上输入指定工作模式及工作参数后，其余工作自动运行。液压伺服油缸与注射装置直接刚性连接，在发动机稳定工作时，通过液压伺服驱动器对注射活塞向做移动，从发动机燃油总管中缓慢抽取燃油，达到设定值，当需注射时，由液压伺服驱动器将注射活塞快速向右移动，使注射油缸内的燃油在200ms内迅速到达燃油总管内。
（二）测试系统改造
为了能够实时判断发动机是否发生喘振现象，以及获取发动机喘振时各截面压力、温度等参数的准确数据，须增加一套瞬态测试系统。瞬态测试系统由动态数据记录仪、传感器及测试线缆组成。
在本次整机逼喘试验中，瞬态测试系统需对四个截面参数以及发动机转速、工作喷嘴压力进行测试，具体测试参数要求见.表1。
瞬态测试系统中动态数据记录仪配置测量通道≮32ch，同步采样率≮200kHz，综合测试精度优于±0.15%F·s，所有通道数据完全同步采集并实时存储，可以根据试验要求设置采样频率。需购置28支压力传感器，工作温度-50℃～+125℃，频响优于3.5kHz，综合精度优于±0.1%F·s，可满足逼喘试验瞬态测试需求。
四、逼喘试验
（一）试验流程
根据试验当天的环境的大气温度，计算确定换算转速n，修改EEC控制目标物理转速n，发动机到稳定慢车状态工作3分钟，推油门至设定额定功率状态工作5分钟，在辅助供油系统中输入从额定到喘点需要的辅助供油量，记录辅助供油时间，检查发动机出口压力变化情况，以及转速跃升、排气温度及发动机输出轴功率是否发生突变，判断是否发生喘振。发动机发生喘振，保护停车则停车后进行攀桨检查，未发生保护停车则继续运行五分钟，对比喘振前后的各参数变化。如未进入喘振，将辅助供油量提高14ml，再次进行辅助供油，直至喘振。
（二）试验结果及分析
整机完成了在换算转速0.88、0.923、0938、0.958下的4次逼喘试验，换算转速在0.938及0.958的逼喘试验中出现了明显的喘振放炮声，喘振后均采取按下紧急停车按钮的操作形式。下图为动态测试系统记录的换算转速0.938、0.958逼喘试验的各参数曲线图。
本次逼喘试验的喘点主要是以瞬态数据中压气机进口、出口的参数突变作为判取依据选取。由图1可见采用燃油阶跃逼喘发动机由稳定状态刚刚进入喘振的瞬间具有以下特点：辅助供油系统在A处开始向发动机体内注油，P工喷急剧增大，进入燃油总管燃油增加，燃烧室严重富油，高压燃气在燃烧室淤积堵塞了来流，在B处，各截面压力快速发生变化，压比升高，因注油时间短，量大，发动机转转速基本不变，这样使发动机工作线偏移，最终在c处发生喘振。从图中可以看出，发动机发生喘振时，压气机出口压力快速下降，进口压力急剧上升，且进口温度上升。
五、总结
本次整机逼喘专项试验所做的尝试性、探索性的工作取得了成功。通过一系列的试验表明，某型涡桨发动机采用燃油脉冲的方法能够达到空中逼喘的目的，这种方法是可行的，为以后该类型的发动机整机逼喘试验提供了方法保证。采用瞬态测试的方式进行喘振判断方便直观，为发动机的气动稳定工作的研究提供了强有力的测试保障。
关键词：涡桨发动机;逼喘试验;方法
一、概述
某型涡桨发动机是在其他发动機的基础上，保持总体结构不变，通过增加燃油供油流量提高涡轮前温度来增加发动机的输出轴功率，进一步降低了发动机的可用稳定裕度，可用稳定裕度不一定能满足现阶段飞机的使用要求。
针对上述风险，需要对其气动稳定性的进行研究，其中包含了整机逼喘试验。结合该发动机的结构特点以及现有研制条件，参考其他型号的研制经验，开展整机逼喘试验方案试验研究。
二、试验方法
发动机逼喘试验的方法一般有外部扰动和内部扰动两类。在发动机进口处安装模拟网、模拟板、插板、唇口装置、旋流发生器等试验装置使发动机进口产生压力畸变，
使发动机喘振均属于外部扰动法。改变喷口面积、燃油脉冲阶跃、从飞机引气口接入高压气源等方案属于内部扰动法。由于外部扰动法改变了发动机压气机的部件特性，本文暂不予考虑。
通过改变（减少）发动机尾喷管面积，降低流通能力，导致压气机流量下降，发动机工作点沿等转速线上移，从而使发动机喘振。此方法一般在压气机部件试验中应用较多;从飞机引气口接入高压气源，使得高压气体喷入燃烧室内，减少压气机后气流流入燃烧室，使流路堵塞，压气机流量下降，直至喘振，此方式一般应用于小发;通过在大约200ms时间内瞬间喷入介于100%～400%的额外燃油量，使得供油量远大于发动机维持当前状态所需要的燃油流量，导致燃烧室中严重富油，高压燃气在燃烧室淤积堵塞了来流，从而引起发动机喘振，以测取压气机喘振边界。此方法在国内应用较多，也是最早应用的逼喘试验方法，多用于涡扇发动机。考虑到本次研究的涡桨发动机功率较大，压比较高，流量大，所以本次试验研究我们将尝试采用燃油脉冲阶跃的方式进行逼喘试验，可通过修改数控系统的供油规律，使燃油供油量急剧超量，导致发动机进入喘振状态。
三、试验装置改造
（一）发动机燃油供油系统改造
采用燃油脉冲阶跃的方式逼喘，需要对发动机燃油系统进行改造，增加一套辅助燃油供油系统。辅助燃油系统接入发动机燃油总管，由一台工业控制系统（PLC+触摸屏）来完成全部控制工作。在人工触摸屏上输入指定工作模式及工作参数后，其余工作自动运行。液压伺服油缸与注射装置直接刚性连接，在发动机稳定工作时，通过液压伺服驱动器对注射活塞向做移动，从发动机燃油总管中缓慢抽取燃油，达到设定值，当需注射时，由液压伺服驱动器将注射活塞快速向右移动，使注射油缸内的燃油在200ms内迅速到达燃油总管内。
（二）测试系统改造
为了能够实时判断发动机是否发生喘振现象，以及获取发动机喘振时各截面压力、温度等参数的准确数据，须增加一套瞬态测试系统。瞬态测试系统由动态数据记录仪、传感器及测试线缆组成。
在本次整机逼喘试验中，瞬态测试系统需对四个截面参数以及发动机转速、工作喷嘴压力进行测试，具体测试参数要求见.表1。
瞬态测试系统中动态数据记录仪配置测量通道≮32ch，同步采样率≮200kHz，综合测试精度优于±0.15%F·s，所有通道数据完全同步采集并实时存储，可以根据试验要求设置采样频率。需购置28支压力传感器，工作温度-50℃～+125℃，频响优于3.5kHz，综合精度优于±0.1%F·s，可满足逼喘试验瞬态测试需求。
四、逼喘试验
（一）试验流程
根据试验当天的环境的大气温度，计算确定换算转速n，修改EEC控制目标物理转速n，发动机到稳定慢车状态工作3分钟，推油门至设定额定功率状态工作5分钟，在辅助供油系统中输入从额定到喘点需要的辅助供油量，记录辅助供油时间，检查发动机出口压力变化情况，以及转速跃升、排气温度及发动机输出轴功率是否发生突变，判断是否发生喘振。发动机发生喘振，保护停车则停车后进行攀桨检查，未发生保护停车则继续运行五分钟，对比喘振前后的各参数变化。如未进入喘振，将辅助供油量提高14ml，再次进行辅助供油，直至喘振。
（二）试验结果及分析
整机完成了在换算转速0.88、0.923、0938、0.958下的4次逼喘试验，换算转速在0.938及0.958的逼喘试验中出现了明显的喘振放炮声，喘振后均采取按下紧急停车按钮的操作形式。下图为动态测试系统记录的换算转速0.938、0.958逼喘试验的各参数曲线图。
本次逼喘试验的喘点主要是以瞬态数据中压气机进口、出口的参数突变作为判取依据选取。由图1可见采用燃油阶跃逼喘发动机由稳定状态刚刚进入喘振的瞬间具有以下特点：辅助供油系统在A处开始向发动机体内注油，P工喷急剧增大，进入燃油总管燃油增加，燃烧室严重富油，高压燃气在燃烧室淤积堵塞了来流，在B处，各截面压力快速发生变化，压比升高，因注油时间短，量大，发动机转转速基本不变，这样使发动机工作线偏移，最终在c处发生喘振。从图中可以看出，发动机发生喘振时，压气机出口压力快速下降，进口压力急剧上升，且进口温度上升。
五、总结
本次整机逼喘专项试验所做的尝试性、探索性的工作取得了成功。通过一系列的试验表明，某型涡桨发动机采用燃油脉冲的方法能够达到空中逼喘的目的，这种方法是可行的，为以后该类型的发动机整机逼喘试验提供了方法保证。采用瞬态测试的方式进行喘振判断方便直观，为发动机的气动稳定工作的研究提供了强有力的测试保障。