高原试验

航空航天理论术语

高原试验，航空航天理论术语。通常，标高大于1500m的机场称为高原机场，标高大于2560m的机场称为高高原机场。高原机场不仅表现为高度高，往往还伴随着净空条件复杂、风向多变等问题。我国高原机场数量众多，而飞机在高原运行和低海拔运行，两者有很大的区别。因此，在高原运行的飞机以及动力装置必须通过高原试验，以保证运行安全。

介绍

在高原机场，大涵道比涡扇发动机的性能将变差，比如推力减小、排气温度增高等。

某型科目

某型民用涡扇发动机是大涵道比分别排气涡扇发动机，并且具有双余度的全权限数字电子控制器(FADEC)。其高原试验科目的目的是飞机在高原机场起飞过程中，验证该型发动机能按照FADEC'.设置提供飞机所需推力。试验中，以风扇转速来间接表征发动机推力，并在整个试验过程中发动机工作参数不能超过限制值，验证符合CAAR2 5相关条款的要求。

试验包含多个试验点，由不同发动机状态(特指热态起飞和冷态起飞。冷态起飞要求发动机停车至少6h，并且在慢车状态短时间内进行起飞;而热态起飞要求飞机着陆后，发动机停车后在90min内再次启动并在慢车状态运行至少30min后起飞)、不同引气量的引气构型、不同起飞方式(正常起飞和模拟单发起飞)组合形成试验点。

该型涡扇发动机高原试飞的部分试验点安排如图1所示。其中，试验发动机的引气量按照无引气、小引气量、大引气量、最大引气量来区分。不具体介绍引气构型及引气量。

根据某型民用涡扇发动机的高原试验，可以得出如下结论：

(1)发动机冷态起飞时，风扇转速和排气温度比热态起飞时要高;

(2)发动机起飞时，引气量大时风扇转速比引气量较小或不引气时低，排气温度相反;

(3)对排气温度裕度较小或者不明确的发动机，高原启动时应密切监控转速、排气温度等关键参数，防比超温、超转等异常情况;

(4)在高温高原运营的飞机，启动时应当进行一定时间的暖机，可以有效降低排气温度，增加排气温度的裕度，同时也有利于增加发动机寿命。

启动实验

带有涡轮启动机的涡轮发动机通常不允许在较高海拔高度进行地面启动。但是我国高原面积很大，青藏高原海拔高度通常在3400m以上，使许多飞机进藏受到限制。某型飞机限定地面启动高度低于2500m。通过对其启动系统的研究，认为发动机启动过程中，启动电机的工作不受外界大气压的影响。涡轮启动机和发动机由于高原大气压的降低，进气流量减少，使启动剩余功率减少，同时气动负荷也下降。另外，调节系统有可能工作范围超限而出现超调。两者的综合影响可能使启动失败。因此，必须先摸索发动机启动特性随高度的变化规律，然后通过综合调整使各启动参数达到要求，保证启动成功。

高原启动调整的主要目的是解决点火困难和启动时间过长以及易出现排气超温等问题。一方面要在点火瞬时提高供油压力来保证点火成功率;另一方面使供油量与进气流量的变化相匹配。经过试验，初步确定了主要调整燃油分配器和启动调节器特性的方法。

江勇等研制了专门的发动机启动试车台架，在海拔高度分别为400m、2800m、3650m的三个机场进行涡轮启动机单独启动带转和与发动机共同工作启动试验。得到以下相关结论：

（1）通过在不同高度发动机台架地面启动试验，初步摸索出了发动机高原启动试验的方法并研制出了相应的试验设备。

（2）实验表明:该发动机的涡轮启动机在高度上升时单独带转能力下降，最高达到7.64%。但并不出现人们担心的启动机排气超温和点火失败的问题。

（3）当启动机与发动机共同工作时随高度上升，发动机点火成功的时间被大大推迟。发动机剩余功率较小，导致转速上升缓慢，达到“慢车”转速的时间需时约100s，超过不长于70s的规定。而同时排气温度升高约160℃，由于尚有较大余量，发动机没有出现排气超温。

（4）通过调整，经多次实验表明:发动机能够在高原正常地面启动。初步的调整使启动点火成功时间提前7s，启动时间缩短6s，排气温度下降约20℃。

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