微型涡喷发动机试验研究

摘要微型涡喷发动机由于其独特的优点得到广泛的应用，本文首先介绍微型涡喷发动机的工作原理，然后根据微型涡喷发动机的独特的性能，设计出相应的试验台对发动机进行点火试验、慢车试验、慢车后加速试验等，最后对试验的结果进行分析研究，得出相应的规律与结论。

【关键词】微型涡喷发动机 转速 温度

1 引言

微型涡喷发动机是二战之后研制出来的新型发动机，其特点是耗油量小、推重比高、性能好、造价低。因此被广泛应用于小型飞行器如巡航导弹、无人机等，作为其动力推进装置。除此之外，微型涡喷发动机在气象监测、森林预警等重要领域也有广泛的前景。近些年来，随着新技术应用，微型涡喷发动机的发展也进入了新的阶段，为了保证其可靠性必须要对其进行试验研究。

2 微型涡喷发动机的工作原理

微型涡喷发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管构成。空气从进气道进入压气机；通过压气机的叶片高速旋转将空气压缩；压缩空气与燃油混合之后在燃烧室内燃烧，产生高压燃气；然后高压燃气膨胀，带动涡轮叶片转动；其余的燃气以非常高的速度从尾喷管，形成推力。

3 试验台的设计

为了对发动机进行试验研究，首先需要搭建一个合适的试验台，根据微型涡喷发动机的特性，需要在试验台上应用温度、转速和推力的传感装置来分别进行推力、转速和排出气体的温度的测量；在发动机的供油系统中使用流量计来测定燃油消耗量。

设计出试验台的要求：试验台应该有足够的刚度和强度；试验台的精确度要足够高；推力测试装置应有标定位置的功能；构造简单，易于安装和调整，如图3.1。

设计出试验台的特点：推力传感装置安装在发动机的进气道之下，避免了对进气和测量结果的的干扰；使用硬铝材料的传力装置，严格控制同轴度和水平度，是测量结果精确；采用结构简单的直线导套副降低摩擦力的干扰。

4 微型涡喷发动机起动加速特性试验研究

4.1 发动机的启动

发动机的启动分为三个步骤，首先转子欲转，通入空气和燃气的混合气体，转速不能太低，否则进气量不够；转速也不能太高，否则容易吹灭燃烧室内的火焰；然后点燃燃气，对预热燃油；最后再发动机转速到达最小平衡转速时，继续工作，最终达到慢车状态。

发动机在启动的时候需要注意的是启动设备应能提供启动所需功率，保证能点火的同时能够加速到预定的转速；使用热火头来进行点火；控制适当的进油量，过高过低都会产生不利的影响。

4.2 点火试验研究

点火试验是发动机进行后续试验的必要前提，为确保点火过程顺利进行需要在确定的时间向燃烧室注入燃料混合气体，为了验证这一过程能否顺利进行，进行如下步骤：1.打开鼓风机，确定转速为2500转；2.注入空气和丙烷，混合5s；3.接通电源点火；4.断电；5.调节注入丙烷的量，从小到大，然后减小直至关闭；6.鼓风机持续工作到发动机冷却。

4.3 慢车试验研究

通过慢车试验可以对发动机进行校准，这对发动机的安全性十分重要。在进行完点火试验之后，经过如下步骤对发动机进行慢车试验：1.打开鼓风机，确定转速为2500转；2.注入空气和丙烷，并混合5s；3.点火；4.点火完成后断电；5.混合气体燃烧30s之后开启然后泵；6.停止注入丙烷；7.调节进油量，适当时候关闭鼓风机；8.调节进油量，发动机达到32000转时达到慢车状态。

经过上述几个步骤之后，发动机经过了完整的启动，接下来可以控制进油量的大小调整发动机的不同工作状态。

通过对发动机进行慢车试验发现启动油泵时由于气体残留的缘故，燃油推迟几秒钟才能点燃；在然后点燃的瞬时，由于残留燃气和燃油同时燃烧，产生大量热量，可能发生“喷火”现象；在进行试验的过程中，需要对供油量进行精确调控，供油量太大或太小都将导致发动机能启动。

5 结束语

通过对发动机进行试验研究发现，普通轴承无法满足微型涡喷发动机的要求，需要采用角接触轴承；需要保证涡轮同发动机壳的同心度；涡轮轴向间距在设计的时候需要考虑到静子和转子的激振因素和干扰。通过研究得出的一些关于转速、温度和推力等数据以及规律可以为发动机的生产制造提供一定的参考。

参考文献

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作者单位

江西省南昌市洪都集团江西省南昌市330024