CN106289784B - 一种进气畸变总压耙结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种进气畸变总压耙结构，包括机匣、总压耙和内环，总压耙一端与机匣固定，总压耙的另一端设有接部，内环上也具有凸出的安装部，安装部上设有安装槽，连接部置于所述安装槽内，且连接部与安装槽之间间隙配合，连接部的根部端面与安装部的端面之间具有间隙。本发明的进气畸变总压耙结构具有如下优点：1)在发动机进口的气动载荷下具有较高的静强度储备；2)在发动机振动环境下具有足够的抗振能力；3)对畸变总压耙的危险截面进行预处理，降低畸变总压耙零部件对发动机安全的威胁；4)通过改变总压耙和内环的截面有效降低了总压耙对发动机进口气流流场的影响。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机设计技术领域，尤其涉及一种进气畸变总压耙结构。
背景技术
进气畸变耙作为航空发动机进气畸变试验不可缺少的一种进口测试受感部，如何提高其的安全系数以保证发动机的试车安全，一直都是研究的重点内容之一。现代航空发动机进口处的进气畸变总压耙多采用单悬臂结构或者耙臂加内环固定的结构形式。如图1和图2所示，是一种典型发动机进气畸变总压耙，主要由总压耙臂3’和内环2’组成。内环2’与总压耙臂3’之间采用螺栓螺母紧固连接，如图1中的自锁螺母5’与总压耙臂3’端头的螺纹连接，之间在垫以垫块4’，整个进气畸变总压耙被连成一种刚性结构，抗振能力有限。并且受感部紧固件(即自锁螺母5’)完全暴露在流道中，对发动机安全造成一定的潜在威胁。目前国内大中型发动机进气畸变试验中多使用这种结构形式的进气畸变总压耙。
发明内容
本发明的目的是提供一种进气畸变总压耙结构，解决目前的进气畸变总压耙的连接结构为刚性连接，以及紧固件暴露在流道内易出事故的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种进气畸变总压耙结构，包括机匣、总压耙和内环，总压耙一端与机匣固定，总压耙另一端与内环简支连接；所述简支连接具体为：总压耙的另一端设有连接部，内环上具有凸出的安装部，安装部上设有安装槽，连接部置于所述安装槽内，且所述连接部与安装槽之间间隙配合，连接部的根部端面与安装部的端面之间具有间隙。
进一步地，所述间隙范围为0.1mm至0.5mm。
进一步地，所述空隙范围为1mm至3mm。
进一步地，所述安装槽的根部为V型。
进一步地，所述总压耙的截面为翼型结构，所述截面为垂直于总压耙臂的平面与总压耙所截的面，所述翼型结构前端大、后端小，由“前”向“后”的连线方向即为气流的流向。
进一步地，所述内环的截面也为“前大后小”的翼型结构，所述截面为内环的直径面与内环所截的面，所述翼型结构前端大、后端小，由“前”向“后”的连线方向即为气流的流向。
进一步地，所述内环的“后”端具有预定角度。
本发明的进气畸变总压耙结构具有如下优点：
1)在发动机进口的气动载荷下，整个进气畸变总压耙具有较高的静强度储备；
2)在发动机试车强烈的振动环境下，整个进气畸变总压耙具有足够的抗振能力；
3)对畸变总压耙的危险截面进行预处理，最大限度地降低畸变总压耙零部件对发动机安全的威胁；
4)有效降低了总压耙对发动机进口气流流场的影响；
5)可以直接利用本发明中的进气畸变总压耙进行发动机的台架进气畸变试验，能够显著降低试验风险，保证发动机安全。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为现有技术的进气畸变总压耙示意图。
图2为现有技术的进气畸变总压耙中A-A部位放大图。
图3为本发明一实施例的进气畸变总压耙结构示意图。
图4为本发明一实施例的总压耙与内环连接示意图。
图5为本发明一实施例的总压耙与内环的A-A连接部位放大图。
图6为本发明一实施例的内环剖视图。
图7为本发明一实施例的总压耙剖视图。
其中,1-机匣，2-内环，3-总压耙，4-空隙，31-连接部，21-安装部，22- 安装槽，2’-内环，3’-总压耙，4’-垫块，5’-自锁螺母。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图3至图7所示，本发明通过全新设计一种新型的受感部装配结构来提高畸变耙抗振能力及减少由于连接部断裂造成发动机的危险。本发明的进气畸变耙结构包括机匣1、总压耙3和内环2，其中在测量机匣流道中间改变总压耙3与内环2的连接形式，将周向各个总压耙3的单悬臂结构转变成一端固定、一端简支的结构形式，简支的结构形式具体为：总压耙3的另一端设有连接部31，内环2上具有凸出的安装部21，安装部21上设有安装槽22，连接部31置于所述安装槽22内与安装槽22之间间隙配合，连接部31的根部端面与安装部21的端面之间具有空隙4。通过对比计算，相比单悬臂结构的畸变耙，整个受感部装配结构的静强度安全系数提高了2倍左右。
总压耙3 的耙臂末端和内环2之间采用不完全约束的方式装配在一起。耙臂与内环2装配时，通过机匣1安装座上的垫片调整，使得耙臂末端的连接部31根部与内环2上安装部21的顶面沿发动机径向(即总压耙3耙臂的方向)同样预留1mm～3mm左右的空隙4，本实施例中以2mm左右为例，另外圆柱型的连接部31和安装槽22之间预留一定的间隙(间隙范围为0.1mm～0.5mm)，本实施例以0.5mm为例，以保证内环2的空间位置有一定的调节空间。进气畸变总压耙在受到外界激励力发生振动时，总压耙3的耙臂和内环2能够适当地调节自身的空间位置，使整个受感部从一个平衡位置运动到另外一个平衡外置，从而达到实时改变自身模态的效果，大大增强整个畸变耙的抗振能力。以上间隙和空隙4的范围均不宜过大或过小，否则无法起到相应的作用。
本发明的进气畸变总压耙结构中总压耙3的耙臂和内环2的连接结构，能够对耙臂危险截面发生断裂的情况进行预防，如图5所示。经过计算，整个进气畸变总压耙的最大应力处于总压耙3耙臂的突出末端圆柱和圆柱转接处。如果危险截面处发生断裂，内环2上的安装槽22能够将断裂件“吞吃”，当耙臂的振动幅度在一定范围内时，耙臂末端的圆柱能够将断裂件堵在内环上的安装槽22中，防止其掉落对发动机造成危险，大大提高了进气畸变总压耙在台架试车中的安全性。
如图6和图7所示，本发明中的进气畸变总压耙结构所有横截面(包括总压耙和内环)均采用“前大后小”的翼型结构，对于总压耙3的截面来说，其截面为垂直于总压耙臂3的平面与总压耙3所截的面，而内环2的截面来说，其截面为内环2的直径面与内环2所截的面，对于总压耙3和内环2来说，均是由“前”向“后”的连线方向即为气流的流向，即图中箭头所示。在本实施例中，内环的“后”端具有预定角度C，预定角度C为30度。通过CFD 仿真计算，这种翼型截面的耙臂较之常规的圆形或跑道型截面大大减少了对总压耙后流场的干扰。
本发明的进气畸变总压耙结构具有如下优点：
1)在发动机进口的气动载荷下，整个进气畸变总压耙具有较高的静强度储备；
2)在发动机试车强烈的振动环境下，整个进气畸变总压耙具有足够的抗振能力；
3)对畸变总压耙的危险截面进行预处理，最大限度地降低畸变总压耙零部件对发动机安全的威胁；
4)有效降低了总压耙对发动机进口气流流场的影响；
5)可以直接利用本发明中的进气畸变总压耙进行发动机的台架进气畸变试验，能够显著降低试验风险，保证发动机安全。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种进气畸变总压耙结构，包括机匣(1)、总压耙(3)和内环(2)，其特征在于，总压耙(3)一端与机匣(1)固定，总压耙(3)的另一端设有连接部(31)，内环(2)上具有凸出的安装部(21)，安装部上(21)设有安装槽(22)，连接部(31)置于所述安装槽(22)内且连接部(31)与安装槽(22)之间间隙配合，连接部(31)的根部端面与安装部(21)的端面之间具有空隙(4)。
2.根据权利要求1所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述间隙范围为0.1mm至0.5mm。
3.根据权利要求1所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述空隙(4)的范围为1mm至3mm。
4.根据权利要求1所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述安装槽(22)的根部为V型。
5.根据权利要求1所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述总压耙(3)的截面为翼型结构，所述截面为垂直于总压耙臂的平面与总压耙(3)所截的面，所述翼型结构前端大、后端小，由“前”向“后”的连线方向即为气流的流向。
6.根据权利要求1所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述内环(2)的截面为翼型结构，所述截面为内环(2)的直径面与内环(2)所截的面，所述翼型结构前端大、后端小，由“前”向“后”的连线方向即为气流的流向。
7.根据权利要求6所述的进气畸变总压耙结构，其特征在于，所述内环(2)的“后”端具有预定角度。
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