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自格尔木至天水,“黄莺”发动机使命之旅
——航瑞为期43天的高原试验圆满成功
在高海拔的环境下,空气稀薄、环境温度低,进入气缸内的气量变少,为了让发动机燃烧和起动情况达到最优,需要得到高海拔环境下的数据以修正不同大气压力喷油参数。2019年6月17日至7月29日,航瑞一行7人先后赶赴格尔木市开展高原实验。
本次的高原实验主要在格尔木市、纳赤台、西大滩、昆仑山口和天水市几个地点开展。在4700m及以下海拔点,试验台架布置如图1所示,单台发 动机配备了四台风机模拟高空飞行来流情况,通过燃烧分析仪、缸头温度传感器、排气温度传感器来实时监控缸内的燃烧情况。标定后“黄莺”发动机在3500m海拔达到了启动标定目标;在4000m、4700m海拔完成了外特性标定、部分负荷标定、最低稳定燃烧工况标定及各工况点的功率测试任务。
“黄莺”是一款水平对置的4缸重油航空发动机,采用压燃燃烧技术、高压共轨,电子控制系统,具有油耗低、航时长、动力输出稳定、维护便捷等特点。
“黄莺”搭载在无人机上获取了海拔4700m-6300m的数据,两台供电吊舱分别搭载在无人机的左右翼,单台供电吊舱配备两台发动机,可根据负载需求的变化输出不同的电功率。在这种获取试验数据较少的情况下,从两个方面来保证发动机在高海拔能够稳定运行:
1、数据预设:在取得3500m、4000m、4700m海拔实验数据后,详细对比控制参数随海拔、温度、转速变化的趋势,对海拔4700m以上的控制参数进行修正;
2、控制策略:优化重启动控制策略阈值并加入预热塞控制、最小发电量控制等策略来改善发动机在更高海拔的燃烧情况。
在一次次数据分析、调试以及软件优化后,“黄莺”发动机最终能够在海拔6300m保持稳定燃烧,高原试验取得了阶段性的成果。这40几天中,航瑞在发动机与电机组匹配相关的硬件设计、软件功能设计以及控制策略框架搭建上积累了宝贵的经验;同时,“黄莺”发动机针对高原的控制逻辑在试验过程中逐步完善,为其自身及航瑞其余机型的高原试验控制逻辑的后续优化方案起到了指导作用。
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