多级轴流压气机试验中压力扫描阀参考端的研究

在航空发动机多级轴流压气机试验中，压力测量的准确性直接决定着发动机性能优化的成败。差压式压力扫描阀作为公认的“压力感知核心”，其测量精度并非固定不变，而是深受参考端选取方式的影响。

中国航发商用航空发动机团队的最新研究，揭开了参考端优化的技术密码，让压力测量精度实现了质的飞跃。

传统参考端选取的局限

压气机作为航空发动机的“动力倍增器”，其各级叶片的压力分布、级间压力损失直接决定整机性能。压力扫描阀凭借多通道同步采集优势，能同时监测数百个测点数据，但它的测量逻辑暗藏门道。

设备通过测量端与参考端的压差，结合参考端绝压数据计算最终压力值。长期以来，行业习惯以大气压为参考端，这种方式虽操作简便，却在高压比压气机试验中暴露出明显短板。

问题的核心在于量程分配失衡。某十级高压压气机试验显示，当参考端为大气压时，压气机出口总压与大气压的差值极大，导致压力扫描阀量程远超绝压传感器，两者精度无法匹配。

创新方案

面对这一行业共性难题，中国航发商用航空发动机团队提出了创新解决方案——将压气机级间壁面静压作为参考端。

这一选择并非偶然：级间静压随试验工况动态变化，能自适应不同转速下的压力波动，无需额外增加压力调节装置；同时壁面测点布置便捷，引压管安装难度低，完美适配试验台的复杂环境。

经过反复测算，团队最终确定以压气机出口壁面静压作为参考端，既避免了高转速下的量程超限，又解决了低转速时的测量盲区。

数据验证 1

在某稳定工况下，以大气压为参考端时，压气机出口总压测量的扩展不确定度为2260.2Pa；而采用出口壁面静压作为参考端后，扩展不确定度降至1872.6Pa，降低幅度达0.4kPa。

数据验证 2

在压比不小于3的中低转速工况下，新方案能将相对扩展不确定度控制在0.2%以内，这对优化压气机启动阶段性能、提升喘振裕度评估精度至关重要。

数据验证 3

出口壁面静压的标准差虽大于大气压，但综合参考端与压差的随机不确定度后，总压测量的合成随机标准不确定度仅增大约0.035kPa，完全在工程允许范围内。这打破了“高压参考端必然导致数据波动”的固有认知。

从大气压到壁面静压，参考端的小小改变，彰显了试验技术“于细微处见真章”的精髓。在航空发动机向高推重比、低油耗发展的今天，这种“细节优化”带来的精度提升，将直接助力设计迭代效率的提高。

压力扫描阀的精准赋能，正让航空发动机试验从“数据采集”向“精准解析”跨越，为我国航空动力事业的突破提供坚实保障。