今天我們來了解一下飛機發動機,那麼在其投入使用前會經歷了多少折磨……
一款飛機發動機在正式定型之前,要經歷大大小小、從地面到空中各種種類繁多的試驗,試驗累計時間長達幾萬小時,試驗週期長達幾年乃至十年左右。
航空發動機的發展史就是一個設計、製造、試驗、修改、再製造、再試驗……一個不斷摸索和反覆完善的過程。甚至有人說發動機主要是靠試出來的。由此可見,試驗在航空發動機研製過程中起著舉足輕重的作用。航空發動機可以吸入空氣,但除此之外,要經受其他東西的考驗,比如飛鳥和壞的天氣下的雨水、冰晶等,為了確保安全性,要能耐受各種極端條件下的測試。
那麼,航空發動機的試驗都有哪些專案呢,具體又是如何進行的呢?
以美國通用生產的LEAP 1-B引擎為例,採用碳纖維複合材料風扇葉片,鈦合金低壓壓氣機葉片,每個葉片的價格可以高達數十萬元。別看重量輕,只有這樣優質的葉片才能經受住極端情況下的考驗。
1.吞水測試飛機在雨天飛行時,發動機會吞入大氣中的液態水(雨水)和以水汽形式存在大氣中的水。另外,如機場積有雨水,當飛機在地面滑行時發動機離地面較近,地面積水有可能被吸入發動機。所以飛機發動機必須做吞水測試。
前方放置了大量噴頭,每分鐘噴出800加侖(約3噸水),要求航空發動機不會熄滅。
2.冰雹測試和冰比起來,水都不是事兒。高空飛行的飛機,遇到惡劣天氣時遭遇冰雹、冰塊很常見。
在冰雹測試中,需要測試人員需要將經過嚴格標準制造的冰雹和冰塊,通過專用儀器投擲入執行中的發動機中進行測試。
3.飛鳥測試大家都知道,飛鳥撞機一直在飛行事故中佔有一席之地。根據動量定理,一隻0.45公斤的鳥與時速800公里的飛機相撞,會產生153公斤的衝擊力;一隻7公斤的大鳥撞在時速960公里的飛機上,衝擊力將達到144噸。
2009年,一架美國航班有鳥撞迫降在哈德遜河上,為了確保航空發動機的安全。以後航空發動機生產商,安排了“小雞炮”射擊運轉中的航空發動機,驗證發動機的耐鳥撞效能。
測試中,把正規渠道收集的鳥類的屍體通過小雞炮(壓縮空氣炮),一隻只的射進引擎。
▲試驗航空發動機耐鳥撞的“小雞炮”
4.葉片甩出不過,航空發動機最極端的試驗,莫過於“葉片甩出” (“blade-off” )試驗了,在高達3000轉每分鐘的轉速下,一片葉片被甩出來,葉片如同榴霰彈一橫掃其它部分,看看影響。為了進行這種試驗,工程師們在葉片底部進行了一次小爆炸,讓葉片飛離,看看發動機咋樣。
▲通用動力的航空發動機試車臺
當然除了上面的測試外,一臺合格的飛機發動機還要經過轉矩測試、拆卸檢查、各種極端環境測試、振動測試、腐蝕測試、熱疲勞測試、損傷容限測試、側風測試、聲學測試等諸多環節,直到通過測試標準,正式應用在飛機上。
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