水力测功机在航空发动机及燃气轮机试验中的应用

■ 邹剑峰 / 中国航发研究院

水力测功机具有单位质量吸功能力强、转动惯量小、转速功率测量范围宽、调节便利、稳定性高等优点。

航空发动机和燃气轮机的涡轮部件以及带动力涡轮的燃气轮机整机在开展试验时功率较大，需要采用耗功装置进行功率吸收。一般来说，电涡流测功机、磁滞测功机和磁粉测功机等均无法满足耗功需求；电力测功机可以满足大功率耗功需求，但其尺寸、质量和转动惯量相对更大，动态响应速度慢，转速相对较低[1]；而水力测功机具有单位质量吸功能力强、转动惯量小、转速功率测量范围宽、调节便利、稳定性高等优点[2]，被广泛应用于相关的试验中。因此，在航空发动机、燃气轮机试验台中，水力测功机成为吸收功率的主流设备。

水力测功机工作原理

水力测功机机体部分的功能是吸收驱动机的有效转矩，其结构如图1所示，主要由转子、定子、轴、外壳等组成。定子直接与外壳铸造为一体，接受转子产生的反作用力矩产生摆动，转子轴端采用联轴器与被测传动设备相连接。

图1 水力测功机结构示意

根据转子结构形式的不同，水力测功机主要有叶轮式（见图2）、孔盘式和光盘式。其中叶轮式的测功机比功率（功率与重力之比）最大[1]，同等功率等级，该形式的测功机尺寸更小，转子惯量也小，控制系统响应速度快，适用于涡轴发动机测试中的加减速试验。由于其结构特点，水流在壳体内部叶轮之间产生强烈的湍流现象，在将测功机的输入能量转换为水的内能过程中，由于水温的升高和局部压力的降低容易出现气蚀现象。……