2017年中国试车台配套消声过滤装备行业概况

核心提示：试车台分为：科研试车台、生产试车台、大修试车台、部件试验台（如压气机实验台、燃烧室实验台等），还有与航空发动机配套的高空模拟台、试验风洞、强度试验台等，统称为试车台。试车台主要包括航空发动机和燃气轮机试车台。以下以航空发动机试车台为例加以说

　　试车台分为：科研试车台、生产试车台、大修试车台、部件试验台（如压气机实验台、燃烧室实验台等），还有与航空发动机配套的高空模拟台、试验风洞、强度试验台等，统称为试车台。试车台主要包括航空发动机和燃气轮机试车台。以下以航空发动机试车台为例加以说明。

　　（1）航空发动机基本原理

　　航空发动机是国际公认的国家战略尖端技术装备，与燃气轮机一脉相承，原理类似，由于要装在飞机上飞行，因此要求体积更小重量更轻，不像燃气轮机主要考虑能源利用率和长久寿命，航空发动机更加追求推重比和高可靠性，推力一定，重量越小越好；重量一定，推力越大越好。因为飞机飞行，航空发动机一旦出现问题，基本上是机毁人亡。因此航空发动机与燃气轮机是原理相通，用途不同。

　　航空发动机分为：涡扇发动机、涡喷发动机、涡桨发动机、涡轴发动机，小型机还有活塞发动机。一般它是由进气道、压气机、燃烧室、动力涡轮、尾喷口而构成，压气机是将进气系统空气增压压缩送入燃烧室，燃烧室将燃料（航空燃油）与高压空气掺混爆炸燃烧，产生强大推力，推动后部的动力涡轮，产生轴动力输出，带动前部的压气机工作（涡桨轴输出动力带动螺旋桨工作），进气道为飞行中调整气流品质使发动机工作稳定，有的矢量尾喷口对于战斗机可迅速调整飞机姿态提高机动性。涡喷发动机主要靠燃烧后气流向后排出产生推力，涡桨是靠螺旋桨旋转产生推力，涡扇是涡喷和涡桨结合，相当于将涡桨放置在发动机函道中产生推力。涡轴是靠螺旋桨产生推力。涡喷发动机是早期机型一般用在军机上；涡桨发动机一般用在运输机上，包括小型民航飞机；涡扇发动机用途较广，一般用在大型民航飞机和战斗机；涡轴发动机一般用在直升机上。

　　某型号航空发动机工作原理图如下：

资料来源：公开资料整理

　　（2）航空发动机试车台简介

　　航空发动机试车台是指供全尺寸航空发动机在地面条件下试验的设备，将航空发动机装载到地面试车台内，模拟飞机飞行，以测试发动机的各项性能、技术参数、可靠性、预期寿命等。航空发动机在科研过程中，根据不同预研型号，应设置与之相匹配的试车台。
一般航空发动机试车台分为以下几大部分：进气消声塔、试车间、引射筒及引射筒间、试车台架、观察测试间、数据采集系统、燃滑油间、排气消声塔、油料库等，由于航空发动机噪声强度很高，一般在 145-160 分贝，排气温度高达2000华氏度，因此要放置在隔声能力很高的试车台土建围护结构内。

　　试车台配套消声装备将装入试车台进、排气通道内，进气消声设备装入进气消声塔，排气消声设备装入排气消声塔，吸声墙面装入试车间和排气消声塔底部；隔声门装入试车间、排气塔墙上，用于人员通行以及试车时噪声隔离；电动隔声大门装入试车间，用于发动机运输及大型设备检修。试车台配套消声装备与土建围护结构共同形成噪声封闭功能，以满足试车间大流量的进排气需要。

　　试车台结构如下：

资料来源：公开资料整理

　　（3）航空发动机的噪声概况

　　由于航空发动机是高温爆炸性质燃烧，在燃烧室内会产生高强噪声，通过压气机逆气流传播至外环境（进气噪声）；通过后部动力涡轮和尾喷口高温高速气流传播至外环境（排气噪声）；通过壁面透射到主机外（本体噪声）。此外，航空发动机内部的压气机和动力涡轮转子上的高速旋转叶片也会产生噪声，和燃烧室内噪声同时向外传播。

　　航空发动机进气噪声一般 135-145 分贝，主机本体噪声一般为135－140 分贝，排气噪声一般为 150-160 分贝，因主机厂商航空发动机型号而不同，一般随着功率大小而变化。

　　某型号航空发动机的噪声频谱如下：

资料来源：公开资料整理

　　（4）航空发动机试车台配套消声过滤设备工作原理

　　以涡扇航空发动机试车台为例，航空发动机试车台的噪声主要由航空发动机产生。通过在试车台的土建围护结构上相应安装进气消声设备、排气消声设备、吸声墙面、隔声门等，使得航空发动机试车台噪声得到有效控制，达到噪声控制标准要求。

　　①通过进气塔内的试车台进气消声设备，使得外界新鲜空气进入试车间内，并使得噪声衰减至标准要求以下向外排放（一般要求从台架处发动机试车进气噪声135-145分贝降至进气塔口噪声不高于 85 分贝，个别试车台要求 70 分贝以下）。

　　试车台进入的新鲜空气，少部分被用于航空发动机燃烧，大部分在发动机外流过，到引射筒处，随着航空发动机尾喷口高温高速的气流被引射入引射筒内，与引射筒高温气流掺混，向后排入开孔扩压器。

　　②航空发动机噪声通过吸声墙面消除噪声混响，并通过隔声门以及电动隔声大门，将噪声封闭在试车间内，减少向外传播，一般观察间要控制在 70 分贝以下，装配大厅以及试车台外要控制在 80 分贝或更低水平，减少噪声对周围环境影响。

　　③航空发动机的高温、高速、高强噪声气流，引射冷空气进入引射筒后，在几十米筒内掺混，使气流温度低于 350 度以下时，通过开孔扩压器排入排气塔底部空腔段，然后向上通过排气消声设备消声后，达到标准排放到大气中（一般从150-160 分贝降低至 80-95 分贝）。排气塔底层空腔墙壁上装有消声砖或吸声墙面，消除混响噪声。

　　④进排气塔、引射筒间以及试车间的墙体，必须满足隔声量要求，在人员及设备的进出口，通过隔声门将空间噪声隔离，与进排气消声设备一起，完成试车台消声降噪。

　　某型号航空发动机试车台配套消声装备工作原理图如下：

资料来源：公开资料整理

　　（5）航空发动机试车台配套消声过滤设备业务主要特点

　　①技术责任大：因为航空发动机试车台担负着国家重点型号或生产任务，不能有任何试错机会，必须一次成功。较大试车台进气消声设备达到 12 米＊12 米，高10米，排气消声设备比进气消声设备还要更大，属于巨型消声设备，而且消声量高，基本均需要 50-70 分贝的降噪量。根据总体布局和工作分工界面，消声过滤装备要考虑各种结构和联结关系，整体的噪声控制和气流流场，各部分结构承载应力、抗风雪载应力、热应力、疲劳强度等。例如声、热疲劳，会导致排气引射筒20几毫米厚的钢板出现裂纹，当裂纹扩大到使物体残存截面不足以抵抗外加载荷时，就会在声作用的某一瞬间突然断裂。因此，消声过滤装备在寿命期内必须保证试车工作在许可的技术参数之内。如流阻设置不当会造成发动机喘振，导致发动机损坏。一旦出现问题，返修或重建时间都很长，会严重影响国家重点型号航空发动机科研或生产交付。

　　②质量要求高：航空发动机价值均很高，又属于尖端技术装备，对质量要求很高，容错率几乎为零，因此对整个质量管理过程非常严密。对于材料、焊接、涂装、装配、安装要求均很高，不许有任何缺陷存在。特别是进气系统，由于超高速旋转的叶片碰到任何异物都会造成损害，因此，在高强噪声和振动环境中，不能有任何异物脱落进入航空发动机，否则，将使得航空发动机直接报废或大修，严重影响国家重点型号航空发动机科研进度或生产交付。

　　③高安全性、可靠性：公司配套的消声过滤装备在研发、设计、生产、安装各个环节保证试车台的安全性和可靠性，不得出现任何纰漏。航空发动机是国之重器，是装备制造业的尖端，尽快在这一领域实现突破，对于增强我国经济和国防实力、提升综合国力具有重大意义。

　　④客户风险高：客户投资完成后，在试车台使用过程中，一旦出现问题，将影响国家重点型号研发进程或影响装机交付进度。特别是科研试车台，研制样机工序较多，同时伴随着新材料、新工艺科研，一般需要几年时间才能装成整机试车，以考核其总体性能，一旦报废，就会影响延误几年型号科研，风险较大。

　　（6）航空发动机/燃气轮机试车台配套消声过滤设备中的各系统产品构成

　　航空发动机/燃气轮机试车台配套的消声过滤设备主要由进气消声过滤设备（燃气轮机试车台用通风消声系统）、排气消声设备，隔声门、电动隔声大门、吸声墙面等构成。

　　航空发动机/燃气轮机试车台配套消声过滤设备的组成如下：