动力破瓶颈　试验是关键——航空发动机高空模拟重点实验室

航空发动机高空模拟重点实验室（以下简称实验室）位于四川省江油市观雾山下平通河畔，占地面积约50公顷，建筑面积达50000平方米， 所辖单体设备400多套。高空模拟试验系统庞大、复杂，试验运行风险与投入设备的健康度紧密相关。因此，就航空发动机高空模拟试验而言，无论是从技术上，还是从试验组织上，均充满了非常严峻的挑战。

实验室累计荣获国防科工委、省部级以上技术成果奖30多项，在重点型号研制中，四次荣立集体功。其中，实验室的SB101高空台在1996年荣获“95全国十大科技成就奖”，1997年又荣获“国家科学技术进步特等奖”的殊荣。

 

实验室以在役、在研和预研军民用航空发动机、核心机和新型动力装置研制对高空模拟试验需求为牵引，紧密结合我国航空工业的发展规划，以突破高推重比涡扇发动机及其核心机、高功重比涡轴发动机及其核心机、高超声速组合动力和新概念发动机研制试验验证的高空模拟关键技术为重点，加深和强化特定工作环境与瞬态/动态逼真模拟技术、发动机适用性与可靠性试验技术，以及高空模拟的数字化、自动化、智能化技术和虚拟技术研究。

 

实验室围绕涡喷、涡扇、涡轴发动机和核心机高空模拟试验及其保障条件建设等方面开展了大量的技术研究工作，突破了二十多项关键高空模拟技术和大型设备建设的关键技术，解决了三十多个机型、上百台次发动机的高空模拟关键技术，建成小型涡喷涡扇与涡轴发动机两个高空舱，完成2号高空舱二次设计，已掌握国军标规定的涡喷、涡扇发动机全部鉴定和定型试验科目的试验方法、常规测试技术和数据处理方法和试验结果评定方法，初步掌握核心机和涡轴发动机试验技术，对冲压发动机、涡轮冲压组合发动机直连式试验技术也进行了探索性研究，形成初步的航空发动机高空模拟技术体系，为我国在役、在研和预研重点型号发动机研制高空模拟试验提供了直接技术支持，有力地推动了我国航空装备研制和国防建设进程。

 

实验室在航空发动机高空模拟技术研究的硬件平台能力和技术研究方面，其综合实力和水平在国内唯一，亚洲第一。实验室紧紧围绕国防武器装备重点型号发动机研制和先进航空发动机研发高空模拟试验中的关键技术和应用基础技术研究需求，结合实验室发展和当前的型号技术攻关的需要，通过对试验流程方案优化、试验方法、测试方法、进排气调节控制技术和试验状态监控方法的研究，提高了高空模拟试验技术水平，并显著提升了重点型号发动机关键技术攻关的高空模拟试验支持力度，为型号研制和武器装备做出了重大贡献。

 

针对我国某型发动机研制过程中的核心机加温加压试验难题，实验室基于国内当前没有核心机加温加压试车台的现状，急型号研制所急，开展了在高空台上进行供气压力、供气温度均创高空台试验历史新高和达到高空台设备工作极限能力条件下的技术研究。重点从设备匹配挖潜力、从试验方案挖效益、从试验流程挖安全、从已有试验结果开展深入细致的技术研究。而且对组织管理尤其是试验中风险控制与管理方案进行了深入研究，在此基础上圆满完成某型发动机核心机的加温加压试验。试验成果得到上级机关与军方的高度褒扬。

 

高空长航时无人机及其动力是当前的一个发展热点，但由于其高空小表速长时飞行工作的特点，高空模拟技术研究及其地面实现就尤为重要。针对某型号无人机动力发动机在高空小表速条件下表现出来的燃油供油能力不足、空中起动困难和高空参数摆动问题，开展了无人机动力高空小表速控制系统攻关的高空模拟试验技术研究。重点研究对象为飞行环境模拟的精准化、快捷化和智能化技术，试验中的风险控制与应急处理方法，以及试验中宽范围参数的小量程测试技术，研究成果基本得到了高空小表速模拟试验的初步验证，目前的无人机动力高空小表速的控制难题基本得到解决。

 

通过对前期某型中等推力涡扇发动机畸变试验的经验以及对国内外相关研究资料的收集整理，提出了适应中等推力涡扇发动机畸变试验的测试布局，并对发动机压力、温度畸变试验的数据处理方法进行了归纳和较深入的分析。尤其是在温度畸变的数据处理上取得了较大突破；完成了畸变流场旋涡尺度计算分析软件课题研究方案、畸变流场旋涡尺度计算分析软件资料综述。利用CFD商务计算软件建立插板式扰流器全三维数值计算模型，用非定常求解算法研究旋涡积分尺度、泰勒微分尺度和耗散尺度。完成了旋涡尺度计算和分析方法研究报告以及旋涡尺度计算软件的开发。

 

结合前期畸变试验的经验和国内外资料的整理收集，开展了温度、压力畸变测点布局和数据处理方法的研究，基于动态采集系统硬件进行了实时数据处理方法和离线数据处理方法研究以及处理/显示软件的开发。

 

当前在航空发动机和武器装备行业有一些共识：发动机是军工系统发展的瓶颈；航空发动机是最为复杂的高科技集成品，其研发能力代表国家的综合科技实力；航空发动机研发水平最终取决于试验与测试水平，尤其是在地面上能够模拟空中工况条件的高空模拟试验与测试水平。一个国家的高空模拟能力和技术水平已成为该国自主研制先进航空发动机能力和水平的重要标志，高空模拟是自主研制先进航空发动机不可或缺的重要手段和工具，高空台是国家的战略性资源。

 

高空模拟试验技术与能力的作用和影响，不仅仅表现在战斗机动力和其他军用航空发动机上，现如今运输机和民机的发动机以及无人机动力也对高空模拟技术的需求越来越急迫。更为突出的是，当前高超声速飞行器的研发已着手进入工程应用阶段，其高超声速组合动力的研制就更离不开高空模拟试验的技术支持。正因为美国在高空模拟试验技术方面的领先，造就了其在当今世界高超声速飞行器研究领域一枝独秀的局面。

 

2008年“5·12”汶川地震给位于地震断裂带上的重点实验室核心设备——高空台带来了严重损坏，厂房、设备与基础设施均不同程度受到了影响。为了确保该国家战略资源能够发挥其应有的和巨大的战略作用，按照党和国家、军委与上级机关的重要指示和批示精神，重点实验室凭借多年的使用维护和设计建设经验，顽强拼搏、超常作战，发扬“铭记大爱 挺起脊梁 对党忠诚 不辱使命”的抗震救灾精神，在艰难条件下独立自主地展开了旧基地有限恢复和新基地规划的设计和建设工作，于2010年圆满完成了旧基地的有限恢复设计、恢复建设和竣工验收工作，保证了当前重点型号发动机研制和型号技术攻关的高空模拟能力，有限恢复设计和恢复效果得到了上级机关和竣工验收小组的高度肯定。同时2010年完成了设备规模与能力水平将达世界第三位的绵阳新航空发动机高空模拟试验基地的规划论证、总体设计工作。目前新基地的建设工作正按计划进行。 

 

实验室在以前取得成果的基础上，进一步深化了涡喷、涡扇、涡轴发动机和核心机高空模拟试验技术研究，航空发动机研制应进行的试验科目、工作环境模拟方法、试验流程、试验性能/特性确定和评价方法等进行了补充和完善，基本形成了具有自主知识产权的高空模拟技术体系。高空模拟技术体系初步建成，为我国自主研制和发展航空发动机提供了直接的技术支持，从而使实验室真正起到了为我国自主研制和发展航空动力保驾护航的作用。

 

随着绵阳试验基地的建成投入运行，其试验能力和规模将达到世界一流水平，将为发动机技术研究提供世界先进的测试与试验平台。建成之后的绵阳试验基地必将成为国际一流的航空发动机高空模拟重点实验室。