CN106679981B - 一种飞机发动机在翼清洗模拟实验台 - Google Patents

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Abstract

一种飞机发动机在翼清洗模拟实验台。其包括风机、风洞、工作台、CCD相机、多个模拟叶片、水压表、喷嘴、流量计、水泵、激光发射器、皮托静压计、万向节和支架。本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台能够最大限度模拟飞机发动机内部的实际流场情况，不仅叶片的清洗过程能直接观察，而且可以提供多项参数如气压分布、流量等数据以供实验研究。

Description

一种飞机发动机在翼清洗模拟实验台
技术领域
本发明属于实验台设计领域，特别是涉及一种能够模拟工作状态的发动机叶片风洞实验台。
背景技术
飞机发动机长时间工作时，涡轮输出功率和压气机流量质量会逐渐降低。这是因为空气中的污染物会随气流进入发动机并沉积在发动机叶片表面，使叶片轴向形状发生变化，从而影响进气流量、压缩比和工作效率。因此在这种情况下发动机必须提高涡轮进口温度并加快燃料消耗来补偿由上述污染物引起的功率损失。
研究飞机发动机清洗技术一直是具有发展潜力的领域，当需要清洗发动机叶片时，以往的作法是将发动机叶片拆卸下来并人工清理，称作“发动机离翼清洗”，这时需要发动机停机。发动机停机会造成收入损失，同时离翼清洗过程耗时且昂贵。
发动机在翼清洗技术是先进的清洗技术，清洗过程中发动机无需拆卸并在保持冷转状态下进行。有效提高发动机推进效率、降低运营成本。为了提高航空发动机在翼清洗技术，需要对发动机叶片的结垢机理，叶片表面污垢洗脱过程，叶片气压分布以及在翼清洗效果等方面进行深入研究。目前航空发动机清洗过程中叶片清洗效果无法直接观察，且预测清洗效果的难度较大，难以直接根据清洗效果来改进清洗设备。因此需要一套航空发动机涵道内叶片组装置，能够进行多种实验，为提升在翼清洗效果提供技术支持。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种飞机发动机在翼清洗模拟实验台。
为了达到上述目的，本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台包括风机、风洞、工作台、CCD相机、多个模拟叶片、水压表、喷嘴、流量计、水泵、激光发射器、皮托静压计、万向节和支架；其中风洞采用透明材料制成，设置在工作台的表面中部，一端设有入口，与入口相对的另一端设有出口；CCD相机安装在位于风洞一侧的工作台上，且镜头面向风洞；激光发射器安装在与CCD相机相对的另一侧的工作台上；风机的进风口与风洞的出口相连；多个模拟叶片呈直线间隔且垂直设置，下端固定在风洞内靠近入口处；皮托静压计水平设置，中部贯穿设置在风洞的侧面上，且皮托静压计上位于风洞内的部位靠近模拟叶片；支架的下端固定在位于风洞上入口外侧的地面上，上端通过万向节连接喷嘴，并且喷嘴位于风洞的入口处；水泵的出水口通过管路与喷嘴相连，进水口与清洗液储罐相接；水压表和流量计安装在管路上。
所述的CCD相机为两台，并排设置，并且与计算机相连接。
所述的模拟叶片的数量为6个，相邻模拟叶片之间的距离为40mm，排列方向与风洞的入口呈39°角；皮托静压计与模拟叶片间的距离为40mm，并且与多个模拟叶片并行设置。
所述的风洞的顶板和侧板采用透明有机玻璃，底板采用铝合金，风洞2上的入口截面积为0.0043m2，入口流量为5Kg/s，相当于0.3马赫数和3.8ⅹ105的雷诺数。
本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台能够最大限度模拟飞机发动机内部的实际流场情况，不仅叶片的清洗过程能直接观察，而且可以提供多项参数如气压分布、流量等数据以供实验研究。
本发明提供模拟飞机发动机在翼清洗模拟实验台，能够最大限度模拟航空发动机内部的实际流场情况，不仅叶片的清洗过程能直接观察，还能用于检测叶片周围气压变化，模拟发动机叶片结垢过程，而且可以提供多项参数如马赫数、流量等数据以供实验研究。
附图说明
图1为本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台结构立体图；
图2为本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台结构俯视图。
图3为本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台中局部结构放大图。
其中：1、风机，2、风洞，3、工作台，4、CCD相机，5、模拟叶片，6、水压表，7、喷嘴，8、流量计，9、水泵,10、激光发射器，11、皮托静压计,12、万向节，13、支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台进行详细说明。
如图1—图3所示，本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台包括风机1、风洞2、工作台3、CCD相机4、多个模拟叶片5、水压表6、喷嘴7、流量计8、水泵9、激光发射器10、皮托静压计11、万向节12和支架13；其中风洞2采用透明材料制成，设置在工作台3的表面中部，一端设有入口，与入口相对的另一端设有出口；CCD相机4安装在位于风洞2一侧的工作台3上，且镜头面向风洞2；激光发射器10安装在与CCD相机4相对的另一侧的工作台3上；风机1的进风口与风洞2的出口相连；多个模拟叶片5呈直线间隔且垂直设置，下端固定在风洞2内靠近入口处；皮托静压计11水平设置，中部贯穿设置在风洞2的侧面上，且皮托静压计11上位于风洞2内的部位靠近模拟叶片5；支架13的下端固定在位于风洞2上入口外侧的地面上，上端通过万向节12连接喷嘴7，并且喷嘴7位于风洞2的入口处；水泵9的出水口通过管路与喷嘴7相连，进水口与清洗液储罐相接；水压表6和流量计8安装在管路上。
所述的CCD相机4为两台，并排设置，并且与计算机相连接。
所述的模拟叶片5是在铝合金材质的高压压气机第一级叶片表面涂覆一薄层丙烯酸酯，再附上面粉而制成，平均表面粗糙度为0.5μm，其污染效果与实际污染效果类似。
所述的模拟叶片5的数量为6个，相邻模拟叶片5之间的距离为40mm，排列方向与风洞2的入口呈39°角；皮托静压计11与模拟叶片5间的距离为40mm，并且与多个模拟叶片5并行设置。
所述的风洞2的顶板和侧板采用透明有机玻璃，这样便于工作人员观察风洞2内模拟叶片5的清洗过程，底板采用铝合金，为使风洞2的流场与实际情况接近，风洞2上的入口截面积为0.0043m2，入口流量为5Kg/s，相当于0.3马赫数和3.8ⅹ105的雷诺数。
现将本发明提供的飞机发动机在翼清洗模拟实验台工作原理阐述如下：
首先由工作人员开启风机1、CCD相机4和激光发射器10，在风机1的作用下，外部空气将通过风洞2上的入口进入其内部，然后开启水泵9，利用水泵9将清洗液储罐内的清洗液通过管路提供给喷嘴7，并由喷嘴7喷向模拟叶片5，可根据水压表6和流量计8的读数来调节供液压力及流量，可利用调节支架13高度的方式来调节喷嘴7的位置，同时利用万向节12来调节喷嘴7的喷射方向；在喷液过程中，利用皮托静压计11实时检测风洞2内气压的分布情况，利用激光发射器10向外发射激光，同时利用CCD相机4捕捉射流液滴的直径分布和液滴速度以及轨迹等图像信息，如果需要可将图像信息传送给计算机，以用于实验研究。

Claims (4)

1.一种飞机发动机在翼清洗模拟实验台，其特征在于：所述的飞机发动机在翼清洗模拟实验台包括风机(1)、风洞(2)、工作台(3)、CCD相机(4)、多个模拟叶片(5)、水压表(6)、喷嘴(7)、流量计(8)、水泵(9)、激光发射器(10)、皮托静压计(11)、万向节(12)和支架(13)；其中风洞(2)采用透明材料制成，设置在工作台(3)的表面中部，一端设有入口，与入口相对的另一端设有出口；CCD相机(4)安装在位于风洞(2)一侧的工作台(3)上，且镜头面向风洞(2)；激光发射器(10)安装在与CCD相机(4)相对的另一侧的工作台(3)上；风机(1)的进风口与风洞(2)的出口相连；多个模拟叶片(5)呈直线间隔且垂直设置，下端固定在风洞(2)内靠近入口处；皮托静压计(11)水平设置，中部贯穿设置在风洞(2)的侧面上，且皮托静压计(11)上位于风洞(2)内的部位靠近模拟叶片(5)；支架(13)的下端固定在位于风洞(2)上入口外侧的地面上，上端通过万向节(12)连接喷嘴(7)，并且喷嘴(7)位于风洞(2)的入口处；水泵(9)的出水口通过管路与喷嘴(7)相连，进水口与清洗液储罐相接；水压表(6)和流量计(8)安装在管路上。
2.根据权利要求1所述的飞机发动机在翼清洗模拟实验台，其特征在于：所述的CCD相机(4)为两台，并排设置，并且与计算机相连接。
3.根据权利要求1所述的飞机发动机在翼清洗模拟实验台，其特征在于：所述的模拟叶片(5)的数量为6个，相邻模拟叶片(5)之间的距离为40mm，排列方向与风洞(2)的入口所在平面呈39°角”；皮托静压计(11)与模拟叶片(5)间的距离为40mm，并且与多个模拟叶片(5)并行设置。
4.根据权利要求1所述的飞机发动机在翼清洗模拟实验台，其特征在于：所述的风洞(2)的顶板和侧板采用透明有机玻璃，底板采用铝合金，风洞(2)上的入口截面积为0.0043m2，入口流量为5Kg/s，相当于0.3马赫数和3.8ⅹ105的雷诺数。
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