测试喷气式发动机,测试喷气式发动机的方法

摘要： 航空发动机试车是怎么回事？截止2019年8月，美国空军超燃冲压发动机的推力测试纪录是多少？SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？喷气式发动机是如何发展起来的呢？航...

1. 航空发动机试车是怎么回事？
2. 截止2019年8月，美国空军超燃冲压发动机的推力测试纪录是多少？
3. SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？
4. 喷气式发动机是如何发展起来的呢？

航空发动机试车是怎么回事？

作为一个航空人，对于这个问题还是比较有发言权的。先说分类：从发动机的类型来看，发动机试车分为航空活塞发动机试车，喷气发动机试车；从试车时间来说，分为装机前实验台试车和装机后试车，相信大家要了解的应该是装机后试车，因此下面分别介绍一下活塞发动机装机后试车和喷气发动机装机后试车。

1.活塞发动机装机后试车：首先，活塞式发动机一般安装在小型的通用飞机上，这类飞机的试车比较简单，主要过程是通过飞机内的各种仪表来观察发动机的性能参数，参数主要包含汽缸头温度，滑油温度，滑油压力，怠速转速，满功率转速，满功率发动机转数等，在试车过程中将发动机的显示参数一一记录，然后和理论数值进行对比，进而判断发动机是否正常。

2.相比于活塞发动机，喷气式发动机试车的过程就比较复杂了，简单介绍如下，主要手段也是通过机上仪表来观察发动机参数，然后和理论值比对，但是需要观察的参数是活塞发动机数倍之多，这个过程通常会借助于专门的计算机来***集数据和比对数据，这也是和活塞发动机试车方法的最大区别。

最后，除了观测各种性能参数以外，还需要观察整个燃油系统以及滑油系统是否漏油等外观情况，最后结合各方面的测试结果判断发动机以及燃油系统是否正常，进而完成发动机测试。如果还想有深入了解，可以加关注私信我！

截止2019年8月，美国空军超燃冲压发动机的推力测试纪录是多少？

经过两年的设施升级，位于美国田纳西州阿诺德空军基地的 AEDC 空气动力与推进试验装置 ——

终于能够让诺斯罗普格鲁曼（Northrop Grumman）在这里测试最新的超音速超燃冲压发动机了。

据悉，冲压发动机只能以高超音速运行，因其依靠极端的进气速度来压缩和加热空气，然后才能进行燃烧。

【本次测试期间，诺斯罗普格鲁曼创下了新的推力纪录。图自：USAF】

作为对比，涡轮喷气式发动机需要使用压缩机、而活塞发动机也需要经历压缩冲程。在某些情况下，超燃冲压发动机根本不需要可移动的部件。

空气以高超音速进入，压迫至狭窄的通道，然后在最窄点加入燃料，并在离开腔室时产生推力。

本次测试期间，测试装置测得超过 1.3 万磅的推力。尽管这个数值看起来似乎不大，但却创下了美国空军吸气式高超音速发动机的新测试纪录。

即便波音为下一架大型飞机装备上推力超过 10 万磅的 GE9X 引擎，但高超音速飞行的速度是声速的五倍、理论上可以达到 24 马赫的极速，让一切都变得更具挑战性。

事实上，为了给本次测试做准备，AEDC 方面也经历了为期 2 年的设施升级，因为美国境内尚无一处能够实现此等空速的超燃冲压发动机的测试场地。

SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？

在一个关键部件通过第一阶段高温测试后，Reaction Engines的高超音速SABER吸气式火箭发动机迈出了重要的一步。在模拟超音速飞行的条件下，发动机的预冷器单元在不到0.05秒的时间内将420°C（788°F）的高温空气迅速降温。

协同式吸气火箭发动机（SABRE）是一种高超音速混合动力设计的发动机，可以像传统喷气式飞机一样吸入空气，同时加速到5马赫（3704英里/小时，5961公里/小时）的速度，然后转换为纯火箭发动机燃烧氢气和液氧，使速度达到25马赫（17521英里/小时，29808公里/小时）。

我们的想法是，通过在低速加速期间呼吸空气，SABRE可以大幅减少供给发动机所需的氧化剂量，当它像纯净的火箭一样时，仅为高超音速，高海拔阶段保留液氧。通过这种方式，SABRE可以为超音速飞机甚至像Skylon太空飞机这样的轨道飞行器供电。

问题在于，当空气以超音速进入时，它的力是25级飓风的25倍，产生的温度会熔化发动机可能制成的任何材料。正是由于这个原因，预冷器装置对SABRE发动机的运行至关重要，因为它有一天会使用再循环低温氢燃料在0.01秒内将进入的空气从1000°C（1832°F）冷却到零下150°C（-302°F）。

目前3月初开始的测试远不及那个范围。根据Reaction Engines的说法，该公司在位于科罗拉多州奥罗拉的科罗拉多航空和太空港的TF2测试设施的测试使用了一台通用电气J79涡轮喷气发动机，该发动机最初用于为麦克唐纳道格拉斯F-4体模提供动力，以便以相当于3.3马赫（2127节，2448英里/小时，3939公里/小时）的速度将空气送入预冷器。

Reaction Engines表示，紧凑型预冷器按预期工作，管理的热传输量为1.5兆瓦，相当于1000个家庭的[_a***_]需求。后来的测试将模拟5马赫的飞行。Reaction Engines还在英国白金汉郡Westcott的TF1测试设施进行了广泛的测试。

“这是一个非常重要的里程碑，Reaction Engines的专有预冷器技术实现了无与伦比的传热性能，”Reaction Engines首席执行官Mark Thomas说。“HTX测试文章符合所有测试目标，成功的初步测试突出了我们的预冷器在低重量和紧凑尺寸下提供世界领先的传热能力。这为我们的热交换器和热管理技术组合在新兴领域提供了重要的验证，如超高速飞行、混合动力电动航空和综合交通工具热管理。”

喷气式发动机是如何发展起来的呢？

飞机在第二次世界大战的战场上，起着举足轻重的作用，而速度的大小，又直接影响了飞机的战斗能力。当时的战斗机，最大时速在700千米左右。这个速度已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-51D“野马”式战斗机，最大速度每小时765千米，大概是用螺旋桨推进的活塞式战斗机中飞得最快的了。必须增加发动机推力才能进一步提高飞行速度，但是活塞式发动机已经无能为力。

二战末期，德国研制成功Me-262和Me-163新型战斗机，投入了苏德战场作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机，前者装有2台涡轮喷气发动机，最大速度870千米／时，是世界上第一种实战喷气式战斗机。后者装有1台液体燃料火箭发动机，最大速度933千米／时。

紧接着前苏联的米高扬设计局很快研制出了伊-250试验型高速战斗机。它***用复合动力装置，由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成。在高度7000米时，可使飞行速度达到825千米／时。1945年3月3日，试飞员A．N．杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞。随后，伊-250很快进行了小批量生产。

同样的复合动力装置也装在了苏霍伊设计局研制出的苏-3试验型截击机上，1945年4月又出现了苏-5，速度达到800千米／时。另一种型号苏-7，除活塞式发动机，还加装了液体火箭加速器，可在短时间提高飞行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫设计的战斗机，也安装了液体火箭加速器。但是，用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠，其燃料和氧化剂仅够使用几分钟，而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂，使用起来也十分麻烦，甚至会发生发动机爆炸事故。在这种情况下，前苏联航空界中止了液体火箭加速器在飞机上的使用，全力发展涡轮喷气发动机。