Как измеряется тяга двигателя в полете?

Когда авиационные двигатели оцениваются в испытательном полете, как измеряется тяга двигателя?

Вам потребуются точные значения тяги для расчета реального удельного расхода топлива (т.е. не в контролируемой среде, такой как двигатель на испытательном стенде).

Я предполагаю, что почти невозможно косвенно измерить тягу с какой-либо точностью, поскольку задействовано очень много факторов (форма крыла, ветер, плотность воздуха, подъемная сила, ...).

Так что я думаю, должен быть способ измерить тягу напрямую , возможно, в пилоне двигателя.

Так как же измеряется тяга двигателя в полете?

Удельный расход топлива является характеристикой только двигателя (и гребного винта, если применимо) в сборе. Их можно просто поместить в аэродинамическую трубу или на испытательный стенд!
Мой вопрос касался конкретных обстоятельств реального испытательного полета, включая ветер, температуру, атмосферное давление, влажность...
Я не думаю, что это действительно интересное значение. Вам нужно знать потребление на заданной скорости в заданных условиях, которые можно измерить напрямую, а тяга в этой точке в основном не имеет значения промежуточного значения. Это действительно полезно только для сравнения характеристик двигателя при выборе двигателя для самолета, и для этой цели вполне годится измерение на испытательном стенде.
Вам все равно придется измерять тягу для обнаружения аномалий. Если ваш двигатель потребляет нужное количество топлива, но развивает меньшую тягу, чем ожидалось, это очень опасная ситуация.
Неясно, относится ли ваш вопрос только к двигателю на базе турбины (трубореактивный, турбовентиляторный, ...) или также включает другие двигатели (поршневые, электрические, ракетные, ...)
@florisla - если «нормальная» скорость полета для данной настройки дроссельной заслонки и скорости сжигания топлива не соблюдается, это аномалия. Заданная воздушная скорость — это просто скорость, при которой тяга компенсируется сопротивлением, так что это такой же хороший индикатор, как и любая потенциальная проблема.
@KeithS Но тогда вы все еще не знаете, вызвана ли аномалия ненормальным сопротивлением или ненормальной тягой.

Ответы (4)

VectorVictor дает правильный ответ для самолетов.

Однако для винтовых самолетов это действительно сложно, и в итоге можно измерить только разницу между сопротивлением и тягой. Измеряя тормозную мощность статического двигателя и лобовое сопротивление самолета в аэродинамической трубе, можно получить некоторые данные, которые помогут рассчитать реальную тягу в полете.

Вы правы, в итоге невозможно произвести точное измерение тяги. На самом деле наиболее важной частью измерения является точное определение того, что такое тяга: как вы объясняете увеличение сопротивления трения в воздушном потоке гребного винта? Является ли сопротивление охлаждения частью сопротивления планера или оно должно уменьшать тягу? Измерение тяги — это, прежде всего, упражнение в точной и тщательной бухгалтерии.

Тяга двигателя измеряется в полете с помощью EPR - отношения давления в двигателе.

EPR представляет собой отношение давления на выходе из турбины к давлению, измеренному на вентиляторе или на входе. Действительно, это мера, используемая для ряда двигателей для установки тяги.

Более подробные бортовые испытания двигателей проводятся во время разработки, у большинства производителей есть бортовые испытательные стенды. Записанные здесь параметры, вероятно, измеряются сотнями или даже тысячами...

Испытательный стенд Rolls Royce B747 - изображение из Flight Global

Не на всех самолетах есть ЭПР. Например, у моих реактивных двигателей только N1%, N2% и ИТТ (ну и расход топлива, давление/температура масла, виброметры и т.д. тоже)....
Конечно, но EPR ближе всего к воздушному показателю тяги, тогда как N1 больше относится к набору мощности (отношение скорости вращения вентилятора в процентах).
Безусловно, но ваш ответ не касается того, как измеряется тяга в самолете без датчиков ЭПР....
Я полагаю, что это не напрямую. Это то же самое, что и ответ Питера о поршневых двигателях. В то время как в поршневых самолетах вы обычно устанавливаете число оборотов в минуту или давление в коллекторе. В реактивных самолетах установка процента N1, это установка процента доступной тяги, хотя и заданная заранее, а не измеренная «вживую».

Для простых платформ тензодатчики могут быть прикреплены между силовой установкой и планером. Это позволяет измерить силу тяги.

Эти данные о силе исключают эффекты аэродинамической интеграции, такие как:

  • эффекты потока пропеллера для самолетов с носовым винтом и блокировка фюзеляжа для самолетов с задним винтом
  • сопротивление охлаждения двигателя (которое является аэродинамическим свойством конкретной интеграции двигателя и силовой установки)
  • ускоренный воздух над планером (внутрикорпусные реактивные двигатели или пропеллерные самолеты)

Это не является абсолютным требованием для оценки работы двигателя. В частности, если самолет может летать с другим двигателем или если характеристики аэродинамического сопротивления самолета известны каким-либо действительным методом, вместо прямого измерения можно выполнить косвенные расчеты. Например,

  • для постоянной скорости и горизонтального полета тяга = сопротивление
  • для ускоренного горизонтального полета F_net=Масса * ускорение и т. д.

Тяга нового или отремонтированного двигателя на испытательном стенде производителя измеряется с помощью тензодатчика или измерителя тяги при заданных оборотах, TGT (температура турбинного газа), расходе топлива и EPR (коэффициенте давления двигателя).

При установке сертифицированного двигателя в планер и наземном пробеге, после учета местных атмосферных условий, потерь во впускном и реактивном патрубках, можно провести перекрестную проверку максимальной ЭПР или тяги, ТГТ и расхода топлива.

В испытательном полете, учитывая поправочные коэффициенты для высоты и скорости и т. д., по сравнению с известными параметрами EPR, TGT, RPM и расходом топлива, можно увидеть, что двигатель обеспечивает требуемые характеристики. Если параметры двигателя правильные, но летно-технические характеристики самолета (то есть скорость и скороподъемность) низкие, то подозревайте вес самолета и/или лобовое сопротивление (плохая посадка закрылков, дверей, панелей и т. д.) в качестве возможных виновников. Несправедливо ли ожидать, что двигатель поднимет грязный тяжелый самолет на такой большой холм в жаркий день, не так ли?

Как измеряется тяга двигателя в полете?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v