看到MTU這個名字，你也許會感到陌生，平日里幾乎沒怎么聽說過。如果看到“戴姆勒·奔馳”呢？是不是瞬間眼前一亮呢？是的，今天小編要給大家介紹的主人公——MTU公司，它確實與那個以奔馳汽車聞名世界的戴姆勒·奔馳集團有著不一般的關(guān)系。

　　久負盛名的德國航空制造企業(yè)MTU是如何測試航空發(fā)動機的

　　圖1 MTU公司與戴姆勒·奔馳集團

　　1.MTU公司簡介

　　可以看出，在輩分上，MTU可以說是戴姆勒·奔馳集團的“孫子”。具體說來，MTU是Motoren-und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH的簡稱，即發(fā)動機及渦輪機聯(lián)盟弗里德希哈芬股份有限公司。雖然名字起得又長又奇怪，但在世界航空工業(yè)中，MTU這三個字母卻代表著一流的航空發(fā)動機技術(shù)。

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　　圖2 MTU公司

　　MTU公司是德國的也是航空發(fā)動機制造企業(yè)，在全球久負盛名，擁有近80年為飛機提供動力系統(tǒng)的歷史。立足全球戰(zhàn)略，MTU公司的業(yè)務(wù)涵蓋民用和軍用航空發(fā)動機以及工業(yè)用燃氣輪機的研發(fā)、生產(chǎn)、測試、市場開拓和售后服務(wù)。MTU公司在技術(shù)上擁有完整的系統(tǒng)整合能力，并且成為了關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)先導(dǎo)，它通過與通用電氣（GE）、Pratt & Whitney （普惠)）和Rolls-Royce （羅爾斯·羅伊斯）等行業(yè)巨頭合作，研發(fā)和生產(chǎn)了一系列非常成功的航空發(fā)動機。

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　　圖3 MTU與普惠攜手開發(fā)的PW1000G齒輪傳動渦扇發(fā)動機

　　2. MTU公司的發(fā)動機測試技術(shù)

　　在航空領(lǐng)域中，廣泛流傳著這樣一條金科玉律，那就是“好的航空發(fā)動機不是設(shè)計和制造出來的，而是試驗出來的”?？梢钥闯?，相比于設(shè)計和制造技術(shù)而言，試驗技術(shù)對于高性能航空發(fā)動機技術(shù)的研制來說更加舉足輕重。因此，性能測試成為了航空發(fā)動機的研制過程中的主要內(nèi)容。據(jù)統(tǒng)計，一種新型發(fā)動機的研制，往往需要完成上萬小時的整機試驗和十萬小時左右的零部件試驗。

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　　(a)

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　　(b)

　　圖4 航空發(fā)動機的試車試驗

　　作為全球的第五大航空發(fā)動機制造商，MTU公司也奉行“試驗至上”的理念，因而其在發(fā)動機的試驗與測試技術(shù)方面也具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)實力，奠定了大公司地位。下面，為了讓大家充分了解到MTU是如何測試航空發(fā)動機的，小編將從4個方面予以介紹。

　　2.1試車臺制造技術(shù)

　　航空發(fā)動機的各項試驗都要在試車臺上進行，因而試車臺就成為了進行發(fā)動機性能測試的主要硬件設(shè)備。一般說來，航空發(fā)動機試車臺主要分為三種，即地面試車臺、高空試車臺和飛行試車臺。

　　地面試車臺用于在地面條件下進行發(fā)動機試驗，主要用于調(diào)整發(fā)動機性能，驗證可靠性和耐久性等，并鑒定發(fā)動機是否符合型號規(guī)范；高空試車臺是在地面建造一個與飛行狀態(tài)相當(dāng)?shù)沫h(huán)境（氣流的壓力、溫度和方向），把發(fā)動機裝在里面進行試車，以模擬飛行狀態(tài)（飛行高度、飛行馬赫數(shù)）和飛行姿態(tài)（飛機迎角、側(cè)滑角）對發(fā)動機性能的影響；飛行試車臺用以完全模擬實際的飛行條件，一般由大型運輸機或轟炸機改裝而成。

　　MTU公司的測試設(shè)備中心能夠為所有型號的民用和軍用發(fā)動機提供試車臺，從而推進航空發(fā)動機試車試驗的開展，進而為支撐現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展提供了一項關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)。

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　　圖5 EJ200/RB199軍用發(fā)動機試車臺

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　　圖6 TP400-D6軍用發(fā)動機試車臺

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　　圖7 PW6000民用發(fā)動機試車臺

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　　圖8 GP7000/V2500/PW2000民用發(fā)動機試車臺

　　2.2發(fā)動機試驗技術(shù)

　　發(fā)動機的性能試驗主要包括兩個方面，即飛行試驗和臺架試驗。所謂臺架試驗，是指在地面試車臺上對發(fā)動機進行各項性能的測試，主要用于研究發(fā)動機附件與部件的特性，并驗證其可靠性和耐久性，包括性能試驗、適用性試驗、耐久性試驗以及多種故障模擬等。

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　　圖9 航空發(fā)動機的臺架試驗

　　而飛行試驗，是指為驗證被安裝到飛機上時發(fā)動機及其各系統(tǒng)和附件的性能和特性，或者為完成預(yù)定研究目標(biāo)而在實際飛行環(huán)境中進行的試驗，飛行試驗臺一般是用大型多發(fā)動機飛機改裝而成。

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　　圖10 MTU公司改裝的飛行試驗臺

　　2.3部件測試技術(shù)

　　MTU公司在發(fā)動機部件性能試驗技術(shù)方面，亮點主要表現(xiàn)在對壓氣機和渦輪的性能測試方面。壓氣機是燃氣渦輪發(fā)動機中利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片給空氣做功以提高空氣壓力的部件；而渦輪是一種將流動工作介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，并帶動壓氣機和其它附件工作。這里好像有些不好理解——

　　其實呢，在燃氣渦輪發(fā)動機中，壓氣機和渦輪都是和氣流進行能量交換的葉輪形機械，所不同的是：壓氣機是對氣體做功，而渦輪是燃氣對它做功。因此，這兩個家伙不僅在結(jié)構(gòu)上有相似之處，而且在試驗中也有許多相似的地方。

　　壓氣機試驗在某種程度上要比整機試車更復(fù)雜，壓氣機加上動力燃機就相當(dāng)于一臺半發(fā)動機在運作，不僅需要控制油門桿，還需要控制排氣節(jié)氣門、控制引氣、控制軸向力等，還需要葉片光纖監(jiān)控、脈動監(jiān)控……好復(fù)雜——

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　　圖11 壓氣機性能測試試驗

　　渦輪試驗研究在航空發(fā)動機中始終具有非常重要的地位和作用，不僅對理論研究結(jié)果起到試驗驗證的作用，還能提供修正理論方法的可靠依據(jù)，從而進一步改進理論方法。

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　　圖12 渦輪性能測試試驗

　　2.4零件測試技術(shù)

　　如果將一臺航空發(fā)動機的設(shè)計看作是一個而足球隊的訓(xùn)練和培養(yǎng)，那么零件測試試驗就相當(dāng)于對每個隊員進行能力測試。MTU公司幾乎研制過發(fā)動機的所有單元體和零部件，對于每個零件的性能測試也是下了不少功夫。在MTU，對于發(fā)動機零件的測試主要包括耐久性測試、振動測試、動/靜態(tài)載荷測試以及沖擊測試等。

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　　圖13 耐久性測試

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　　圖14 振動測試中的振型模擬

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　　圖15 動/靜態(tài)載荷測試試驗臺

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　　圖16 沖擊測試

　　3 結(jié)語

　　MTU公司的成功經(jīng)驗給了我們很大啟示，要想制造出一流的航空發(fā)動機，必須著力加大在發(fā)動機測試與試驗技術(shù)方面的研究力度?！捌綍r多流汗，賽場少流淚”，正如只有經(jīng)過嚴格訓(xùn)練才能取得好成績一樣，只有以大量的試驗為基礎(chǔ)，才能保證航空發(fā)動機的各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求，成為一個合格產(chǎn)品。

　　“本文轉(zhuǎn)自“航空制造網(wǎng)”微信公眾號（微信號：aerotime） 轉(zhuǎn)載請注明出處”