摘要
一型航空发动机在正式定型之前，要经历大大小小、从地面到空中各种种类繁多的试验，试验累计时间长达几万小时，试验周期长达几年乃至十年左右。经历了各种磨砺之后，一型发动机才能作为一颗强劲而可靠的“心”推动飞机翱翔蓝天。那么，航空发动机的试验都有哪些项目呢，具体又是如何进行的呢？为了了解清楚以上问题，本篇特邀请了著名航空发动机专家刘大响院士为我们娓娓道来。
航发试验的重要性
记者（以下简称记）：刘院士您好，我们了解到，一型航空发动机在投入正式使用之前要做各种试验，而且试验项目很多，试验时间很长。为什么航空发动机要做如此多、如此长的试验呢？
刘大响院士（以下简称刘）：航空发动机是推动飞机飞行的动力，与地面、水面运输工具的动力装置不同，地面、水面运输工具动力装置出现问题时，可以停车或者停泊排除故障，而航空发动机其“工作岗位”是在数千上万米的空中。发动机一旦在空中出现问题，飞机将失去动力，就无法保持飞行高度和速度，轻则导致飞机无法完成任务，重则会造成机毁人亡的重大事故。
同时，与其他机械装置相比，发动机结构十分复杂，零件数目达数万个，不仅如此，发动机主要零部件的工作环境十分恶劣，常常处于高温（最高可接近2000摄氏度)、高压（几十个大气压）和高速转动（转速可达每分钟几万转）的工作状态，任何一个零件出现问题，都可能导致发动机停车或破坏，并引发灾难性后果。因此，在任何一台航空发动机正式投入使用（服役）前，必须通过各种试验对其性能、功能、强度以及可靠性有充分的认识和了解，以便安全、有效、合理地使用。
另一方面，由于航空发动机的研制和发展是一项涉及空气动力学、工程热物理、传热传质、机械、强度、传动、密封、电子、自动控制等多学科的复杂的综合性系统工程，航空发动机内部的气动、热力和结构材料特性又是非常复杂，以至于到目前为止，仍然不能够从理论上给予详尽而准确的描述，只有依靠实际发动机的试验来获得。通过试验，可以验证设计的合理性、扩展已有的经验，并有可能促进对物理机理的进一步认识。
此外，航空发动机设计能力的提高也主要依靠试验数据的不断扩大和完善、对已有经验的扩展以及理论分析的完善。近百年来国内外研制航空发动机的实践证明，新型航空发动机的诞生，发动机的改进、改型都离不开试验。航空发动机的发展史就是一个设计、制造、试验、修改、再制造、再试验…一个不断摸索和反复完善的过程。甚至有人说发动机主要是靠试出来的。由此可见，试验在航空发动机研制过程中起着举足轻重的作用。
记：发动机的试验是如此重要，这种重要性在试验中是如何体现出来的呢？
刘：新型航空发动机研制强调走一步试验一步，从部件到整机要通过设计—试制—试验的几个循环才能达到实用阶段，甚至投入使用后仍在试验。以使设计的薄弱环节充分暴露，并予以改进。早在二十世纪七十年二.在英国一种新型发动机被批准定型投入使用前建造了20台进行试验，地面运转了一万余小时，飞行两千多小时。某型发动机的研制费用中，设计占10%，制造占40%，而试验要占50%。
由于重视研究试睑，航空技术发展就有坚实的科学基础，同时也保证了产品安全可靠。在美、英、俄三国军用发动机的研制中，用于地面试验和飞行试验的发动机最少需要51台，多则114台才能最后定型。发动机地面试验要上万小时，最高达16000小时以上，飞行试验需5000小时以上。
再如，二十世纪七十年代中期，发达国家在追求航空发动机高性能研制思想指导下，忽视了结构强度问题，结果在使用中产生了大量结构故障问题。据统计，1963-1978年间，美空军战斗机发生了3824起飞行事故，其中由于发动机原因引起的有1664起，占43.5%，而43.5%中因结构强度和疲劳寿命方面问题导致的事故又占90%以上。
美军方在总结单纯追求发动机高性能，而忽视可靠性与耐久性的沉重教训后，执行了一项“发动机结构完整性大纲”。该大纲有五项基本任务，而其中有三项就与试验有关，每项试验任务均包含着极其复杂而周密的试验项目、试验目的、考核指标等，这充分体现了发动机试验工作的重要性。
记：既然航空发动机的试验这么重要，那试验时的分工是不是非常之细？
刘：对。从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验，一般也将全台发动机的整机试验称为试车。部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、燃烧室试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组件的强度、振动试验等。整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试验等。
如果将一台发动机的设计看作是一个足球队的训练和培养，那么部件试验就相当于对每个队员能力的测试。其中部件性能测试相当于队员足球技术和基本功的测试，如带球、控球、传接球能力等；而零、组件的强度、振动试验就相当于队员的体能测试，如12分钟跑、往返跑等；发动机的各类整机试验则相当于全队的各种教学或模拟比赛，通过“比赛”来暴露和解决问题，而发动机一旦正式投入使用，就好比到了正式的比赛场上。“平时多流汗，赛时少流泪”，正如严格训练才能取得好成绩一样，只有以大量的试验为基础，才能保证发动机的各项指标满足设计要求，成为一个合格的产品。
部件试验
记：从航空发动机各组成部分的试验来看，进气道试验是如何进行的？
刘：一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主要是验证和修改初步设计的进气道静特性。然后还需在较大的风洞上进行1/6或1/5的缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。进气道与发动机是共同工作的，在不同状态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。
记：进气道后的一个重要部件就是压气机，压气机是如何进行试验的呢？
刘：压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性参数，如空气流量、增压比、效率和喘振点等，以便验证设计，计算是否正确、合理，找出不足之处，便于修改、完善设计。具体来说，压气机试验可分为压气机模型试验、全尺寸压气机试验以及在发动机上进行的全尺寸压气机试验。
压气机模型试验是用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行试验。全尺寸压气机试验是用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性，确定稳定工作边界，研究流动损失及检查压气机调节系统的可靠性。在发动机上进行的全尺寸压气机试验是在发动机上试验压气机，主要验证部件间的匹配等。
