CN107505138B - 一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，包括沿长度方向排布于压气机机匣内的稳态总压畸变发生器和旋流畸变发生器；所述稳态总压畸变发生装置通过控制分布式喷嘴产生不同范围的稳态周向总压畸变，调整喷嘴的喷气速度改变稳态总压畸变强度；所述旋流畸变发生器通过改变旋流发生器转接段内旋流调节板的角度来调整旋流畸变形式，产生同向单涡、反向单涡和对涡等三种旋流畸变，调整空气泵压力和电磁阀开度可以改变旋流畸变强度。本发明结构简单，操作方便，能够方便的在压气机进口产生单独的稳态总压畸变或旋流畸变，也可以产生稳态总压和旋流组合畸变，便于开展不同形式的复杂畸变对压气机稳定性影响的试验，工作稳定可靠。

Description

一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器
技术领域
本发明涉及一种评估压气机气动稳定性的试验装置，属于叶轮机械技术领域。
背景技术
为实现下一代高隐身战斗机、隐身无人侦察机，必须采用大偏距S弯进气道。美国洛克希德·马丁公司正在研制的具备1小时全球打击能力的SR-72高超声速无人侦察机，其进气道也是大偏距S弯。大偏距S弯进气道在发动机进口会产生稳态总压畸变、旋流畸变、旋流与稳态总压组合畸变等三种情况，对发动机性能和稳定性产生不利影响，甚至威胁飞行安全。因此，需要对该问题予以重点关注并解决。压气机作为发动机的压缩部件，直接决定了发动机的稳定性，因此需要研究复杂畸变对压气机稳定性的影响。可能是考虑到旋流和稳态总压组合畸变的复杂性，国外并没有发展出专门的畸变发生器，而是使用真实的S弯进气道来模拟这种复杂进气畸变，导致试验成本高，且只能模拟单个工况。因此，有必要设计一种复杂畸变发生器，能够产生稳态总压畸变、旋流畸变、旋流与稳态总压组合畸变。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点，能够方便的在压气机进口产生单独的稳态总压畸变或旋流畸变，也可以产生稳态总压和旋流组合畸变，从而开展不同形式的复杂畸变对压气机稳定性影响的试验，大大节约试验成本。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，包括沿长度方向排布于压气机机匣内的稳态总压畸变发生器和旋流畸变发生器；
其中，所述稳态总压畸变发生器包括依次连通的第一空气泵、若干转接管、连接软管、喷管电磁阀以及沿压气机机匣周向均布的喷管；所述喷管沿径向延伸至压气机机匣内，且压气机机匣内的喷管段朝向进气口一侧的侧壁上分布有若干喷嘴；
所述稳态总压畸变发生装置通过控制分布式喷嘴产生不同范围的稳态周向总压畸变，调整喷嘴的喷气速度改变稳态总压畸变强度。由于喷嘴是逆着气流方向喷射，因此在稳态总压畸变发生装置出口截面存在低速区和高速区，低速区就是低总压区，同时气流方向均是轴向，为后面的旋流畸变发生装置提供了气流方向均沿轴向的进口条件。
所述旋流畸变发生器包括依次连通的第二空气泵、旋流电磁阀、旋流发生器转接段，且旋流发生器转接段为一段竖直扁平管道，其顶部出气口与压气机机匣的弧形壁面连通；所述旋流发生器转接段内中心线上设置有竖直支撑板，起到支撑和稳定气流的作用，且竖直支撑板下端铰接有旋流调节板。
所述旋流畸变发生器通过改变调节板位置可以调整旋流畸变形式，产生同向单涡、反向单涡和对涡等三种旋流畸变，调整空气泵压力和电磁阀开度可以改变旋流畸变强度。
优选的，所述压气机机匣周向均布有36根喷管以及12个喷管电磁阀，且每个喷管电磁阀对应连通三根喷管，喷管上喷嘴数目和直径可根据具体需要可以调整。此时，通过调节喷管电磁阀的开关状态即可产生不同范围的稳态周向总压畸变。
优选的，所述旋流发生器转接段的下部管道呈弧形，便于旋流调节板旋转以调节旋流形式，同时也能够实现较好的密封效果，更好的引导气流流动。
优选的，所述稳态总压畸变发生器的畸变强度调节范围在0.1-0.8。
优选的，所述旋流畸变发生器的畸变强度调节范围在10度到40度。
有益效果：本发明提供的一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，相对于现有技术，具有以下优点：1、结构简单，操作方便，安全可靠，能够反复进行，大大节约试验成本，且试验结果直观、全面、可靠；2、能够方便的在压气机进口产生单独的稳态总压畸变或旋流畸变，以及稳态总压和旋流组合畸变，便于开展不同形式的复杂畸变对压气机稳定性影响的试验，对航空发动机的安全可靠运行具有重要的指导意义。
附图说明
图1为本发明一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器的结构剖面图；
图2为本发明中稳态总压畸变发生器的结构示意图；
图3为本发明中稳态总压畸变发生器的局部结构示意图；
图4a～4c为本发明中旋流畸变发生器的控制结构图；
图中包括；1、第一空气泵，2、转接管，3、连接软管，4、喷管电磁阀，5、喷管，6、压气机机匣，7、旋流发生器转接段，8、旋流调节板，9、旋流电磁阀，10、第二空气泵，11、喷嘴，12、竖直支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，包括沿长度方向排布于压气机机匣6内的稳态总压畸变发生器和旋流畸变发生器；
其中，所述稳态总压畸变发生器包括依次连通的第一空气泵1、若干转接管2、连接软管3、喷管电磁阀4以及沿压气机机匣6周向均布的喷管5，如图2所示；所述喷管5沿径向延伸至压气机机匣6内，且压气机机匣6内的喷管5段朝向进气口一侧的侧壁上分布有若干喷嘴11，如图3所示；
所述旋流畸变发生器包括依次连通的第二空气泵10、旋流电磁阀9、旋流发生器转接段7，且旋流发生器转接段7为一段竖直扁平管道，其顶部出气口与压气机机匣6的弧形壁面连通；所述旋流发生器转接段7内中心线上设置有竖直支撑板12，起到支撑和稳定气流的作用，且竖直支撑板12下端铰接有旋流调节板8。
本实施例中，所述压气机机匣6周向均布有36根喷管5以及12个喷管电磁阀4，且每个喷管电磁阀4对应连通三根喷管5；所述旋流发生器转接段7的下部管道呈弧形。
本实施例中，所述稳态总压畸变发生器的畸变强度调节范围在0.1-0.8；所述旋流畸变发生器的畸变强度调节范围在10度到40度。
本发明的具体实施方式如下：
使用时，所述稳态总压畸变发生装置通过控制分布式喷嘴产生不同范围的稳态周向总压畸变，调整喷嘴的喷气速度改变稳态总压畸变强度。当只有1个喷管电磁阀处于打开状态，其他11个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向20度的稳态总压畸变；当相邻的2个喷管电磁阀处于打开状态，其他10个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向50度的稳态总压畸变；当相邻的3个喷管电磁阀处于打开状态，其他9个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向80度的稳态总压畸变；当相邻的4个喷管电磁阀处于打开状态，其他8个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向120度的稳态总压畸变；当相邻的5个喷管电磁阀处于打开状态，其他7个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向150度的稳态总压畸变；当相邻的6个喷管电磁阀处于打开状态，其他6个喷管电磁阀处于关闭状态，此时产生周向180度的稳态总压畸变。因此，通过调节喷管电磁阀的开关状态即可产生不同范围的稳态周向总压畸变。
所述旋流畸变发生器通过改变旋流调节板的位置角度可以调整旋流畸变形式，产生同向单涡、反向单涡和对涡等三种旋流畸变，并且控制旋流电磁阀开度或者调节第二空气泵压力均可以改变从转接段进入压气机的气流速度，从而改变旋流畸变强度。旋流调节板的初始位置处于竖直状态，此时在压气机进口产生对涡；将调节板顺时针旋转至水平，此时将在压气机进口产生反向单涡；若将调节板逆时针旋转，则产生的是同向单涡，如图4a～4c所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，其特征在于，包括沿长度方向排布于压气机机匣(6)内的稳态总压畸变发生器和旋流畸变发生器；
其中，所述稳态总压畸变发生器包括依次连通的第一空气泵(1)、若干转接管(2)、连接软管(3)、喷管电磁阀(4)以及沿压气机机匣(6)周向均布的喷管(5)；所述喷管(5)沿径向延伸至压气机机匣(6)内，且压气机机匣(6)内的喷管(5)朝向进气口一侧的侧壁上排布有若干喷嘴(11)；
所述旋流畸变发生器包括依次连通的第二空气泵(10)、旋流电磁阀(9)、旋流发生器转接段(7)，且旋流发生器转接段(7)为一段竖直扁平管道，其顶部出气口与压气机机匣(6)的弧形侧壁连通；所述旋流发生器转接段(7)内中心线上设置有竖直支撑板(12)，且竖直支撑板(12)下端铰接有旋流调节板(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，其特征在于，所述压气机机匣(6)周向均布有36根喷管(5)以及12个喷管电磁阀(4)，且每个喷管电磁阀(4)对应连通三根喷管(5)。
3.根据权利要求1所述的一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，其特征在于，所述旋流发生器转接段(7)下部管道呈弧形。
4.根据权利要求1所述的一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，其特征在于，所述稳态总压畸变发生器的畸变强度调节范围在0.1-0.8。
5.根据权利要求1所述的一种用于压气机稳定性试验的复杂畸变发生器，其特征在于，所述旋流畸变发生器的畸变强度调节范围在10度到40度。
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