航空發動機性能指標以及認證過程
之前已經總結了各種航空發動機的工作原理、分類，並介紹了各個主要航空發動機OEM的發展歷程和先進技術。本專題將介紹發動機的性能指標和民用發動機認證過程。資料來源於網路。
航空發動機主要性能指標
航空發動機的循環
眾所周知，典型的航空發動機是基於布雷頓（Brayton）循環原理設計的，理想的布雷頓循環如左圖所示，包括絕熱壓縮、等壓加熱、絕熱膨脹和定壓放熱4個過程。實際發動機循環由於存在效率損失，其工作循環如右圖所示。
航空發動機主要的性能指標
不同發動機由於研發時間、OEM公司、適用環境不同，結構各異，如何評價發動機設計的優劣，為客戶選擇發動機提供參考，從性能角度具有下圖所示的幾個性能指標。
簡單說一下推力和耗油率：
發動機產生推力的原理如下：
氣流經過發動機減速加壓、燃氣混合燃燒後加速的過程，出口處速度、壓力和流量均發生變化，取發動機及其前方不受干擾的氣體所在區域作為控制體，由動量定理可以得到，發動機內推力近似為：
有效推力=推力-進氣道附加阻力-短艙壓差阻力-摩擦力
對於渦扇發動機，推力由兩部分組成：內推力和外推力，
發動機是燃燒燃油產生熱量，推動壓氣機和渦輪轉動，最終產生推力，因此，發動機的效率由兩部分組成：熱效率和推進效率。
總效率為推進功率與所需熱能的比值，且等於熱效率和推進效率的乘積：
熱效率等於燃燒實際產生的有效功除以完全燃燒產生的熱量：
推進效率等於產生推力的功與有效功的比值：
耗油率表示發動機每小時產生一單位推力消耗的燃油質量，即
考慮到耗油率,因此，即耗油率反映了效率。耗油率等於油空比除以單位推力。
主要的適航標準及認證組織
國外的適航標準體系主要包括歐美兩大體系，分別是美國聯邦局FAA發布的美國聯邦航空條例FAR以及歐洲航空安全局EASA發布的歐洲適航認證規範CSs，發動機相關條例分別為FAR 33以及CS-E，其他各國都以這兩大體系之一為基礎加上各國的附加要求建立自己的適航標準體系。中國民航總局CAAC完全對標美國FAR，建立了CCAR中國民航規章。
CCAR規章下，又包含兩塊子內容，分別為：
民用航空發動機的認證過程
規章管理
航空器型號合格審定程序 AP-21-AA-2011-03-R4 規定1 個完整的型號合格審定流程包括 5 個基本步驟： 申請->受理->審查->頒證->證後管理。具體審定流程要經過多個Milestone，見下圖（來源於某論文）。最終取得三個證書：型號合格證(TC)+生產許可證(PC)+單機適航證（AC)。
研製過程
最好的產品需要先進的設計+先進的製造工藝+先進的測試試驗技術。航空發動機作為複雜的系統工程，從設計到最終服役是極端複雜和漫長的過程，需要經歷大量的反覆的試驗、重設計以及極大的人力、物力、時間成本，以民用發動機為例，現有成熟發動機的研製時間和人力成本分配大致如下圖所示：
成熟發動機從立項到服役至少需要5年時間，其中包括概念設計階段、研製階段、驗證階段、飛行測試階段以及服役階段。
對於試驗，包括性能試驗和安全性試驗。其中，性能試驗諸如軸向力、振動水平、雜訊、發熱量以及結冰試驗，以及耐久性試驗、高空重啟動試驗等；針對最關鍵的發動機安全性試驗，就包括冷卻性能試驗(Engine cooling)、轉子完整性試驗(Rotor Integrity)、外物打傷(Foreign Object Damage)、防冰試驗(Icing condition)、葉片包容性試驗(Blade containment)。
綜上，航空發動機的誕生是一個歷經九九八十一的涅槃重生的過程。希望本文對發動機的性能指標、適航規章、發動機研製過程有個初步的認識。
下一篇想總結一下GTF發動機相關技術。
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