CN108362499A - 一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器 - Google Patents

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于广元
袁永青
叶巍
车杰先
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明属于航空发动机领域，一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器由箱体圆形导流板(3)，箱体圆形连接板(4)，畸变发生器前箱体(5)，畸变发生器后箱体(6)，导流盆(7)组成，若干箱体圆形连接板(4)形成左右对称的导流组件，且上下留有一定的开口角度。该种新型多功能畸变发生器适用于多种旋流畸变形式的模拟，通过不同连接板的调节可以实现单涡强度40°，对涡强度20°与多涡强度10°的旋流畸变，可以满足常见进气道出口旋流畸变模拟要求。导流组件的各连接件之间通过螺栓可拆卸连接，该结构设计实现了零件组装与试验过程中的有限拆装。

Description

一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器
技术领域
本发明属于航空发动机领域，可用于航空发动机研制过程中的进发相容性评定，模拟进气道出口常见单涡、双涡、多涡等多种旋流形式、不同旋流强度的旋流畸变。
背景技术
随着现代军用飞行器设计逐渐将隐身性能作为一项突出评价指标，开始大量采用S弯进气道、埋入式进气道以及蛇形进气道等进气装置。对于先进的进气道结构，出口产生总压畸变的同时还会产生旋流畸变，随着进气道型面复杂程度的增加，旋流畸变形式从简单的单涡、双涡发展为多涡系的复杂结构。旋流畸变会影响发动机稳定工作裕度，已经成为进发相容性评定重要研究内容，尤其是对于进口不带导向叶片(IGVs)的发动机，旋流畸变直接作用在风扇转子上，严重影响发动机的性能与稳定工作。从上个世纪70年代“狂风”战斗机出现旋流畸变问题开始，欧美研究机构逐渐重视旋流畸变问题，旋流畸变发生器主要用于模拟典型飞行条件下进气道出口旋流流场，其模拟范围与精度直接影响进发相容性评定有效性。
在旋流畸变发生器设计方面，目前国内一般采用叶片式。中国飞行试验研究院的姜健等(进气道旋流模拟及测量地面试车台试验研究，《燃气涡轮试验与研究》，第25卷第3期)在地面试车台上对其设计的叶片式畸变发生器进行了验证，发现叶片式畸变发生器可以用于整体涡、对涡等基本形式的旋流畸变的模拟。但是，采用该种畸变发生装置时需要在发动机进气流量管上进行叶片攻角旋转装置的安装，且由于叶片安装数、叶片高度等参数无法改变，旋流畸变的强度只能靠改变攻角来实现，对于比较复杂的多涡式旋流畸变无能为力。此外，从加工上来说，叶片耗费的加工成本较高，在进行试验时安装校准也比较费时费力。
为此，需要发展一种更为灵活，造型简单，能够实现旋流畸变模式更多的旋流畸变发生器，以减少加工成本与试验拆装人工，为发动机/压缩部件抗畸变能力评定提供有效支撑，也为旋流对发动机/压缩系统影响研究提供技术支持。
发明内容
本发明的目的
本发明专利提供了一种通用的多功能箱式旋流畸变发生器，可以满足不同结构、不同强度、不同方向的旋流畸变的模拟，即适用于发动机直连式试验，考核发动机抗旋流畸变能力，又可适用于不带进口导向叶片的单级风扇的稳定性分析研究，为型号项目研制提供强有力的技术支持。
本发明的技术方案
该旋流畸变装置为可拆卸拼接组合结构，不同部件之间通过螺栓连接，主要组成部分包括：
一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器，由箱体圆形导流板(3)，箱体圆形连接板(4)，畸变发生器前箱体(5)，畸变发生器后箱体(6)，导流盆(7)组成，若干箱体圆形连接板(4)形成左右对称的导流组件，且上下留有一定的开口角度。
还包括侧面连接板(1)，所述箱体圆形连接板(4)、畸变发生器后箱体(6)、畸变发生器前箱体(5)同轴同直径，若干箱体圆形连接板(4)通过螺栓无间隙连接，并与若干侧面连接板(1)连接成“J”形导流组件。
若干箱体圆形连接板(4)通过螺栓无间隙连接成半圆形状，半圆两端与若干侧面连接板(1)对称连接形成“U”形导流组件。
所述侧面导流板(2)和箱体圆形导流板(3)分别位于侧面连接板(1)和箱体圆形连接板(4)边缘。
本发明是基于以下思路来解决其技术问题并达到设计目标的：该旋流畸变发生器是一种箱式可拆卸结构装置，位于流量管之前，空气由畸变发生器进口自由进入箱体，卷吸形成旋流，通过不同的开口方式及轴向深度，可以实现不同形式的旋流畸变以及不同大小的旋流强度，通过零件组装与试验过程中的有限拆装，可以实现典型形式旋流畸变的试验件模拟。
根据上述分析，本发明通过旋流箱式畸变发生器的不同组合调节方式，能够实现的旋流畸变形式多，可以实现旋流强度的精细化调节。该发明极大地丰富了现有发动机及其压缩部件稳定性评估工具，进一步扩展，可用于进发一体化分析与评估研究。
本发明的有益效果
1)该种新型多功能畸变发生器适用于多种旋流畸变形式的模拟，通过不同连接板的调节可以实现单涡强度40°，对涡强度20°与多涡强度10°的旋流畸变，可以满足常见进气道出口旋流畸变模拟要求。
2)导流组件的各连接件之间通过螺栓可拆卸连接，该结构设计实现了零件组装与试验过程中的有限拆装。
3)相比叶片式旋流畸变发生器，本发明的旋流箱式畸变发生器能够实现的旋流强度与旋流形式范围更广，并实现旋流强度的精细化调节。
4)本发明畸变发生器采用通用式设计思想，显著降低加工与试验成本，缩减了试验周期，减少了人力与技术成本，具有一定的经济效益。
附图说明
图1是多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器原理示意图。
图2是多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器用于产生单涡旋流畸变时畸变发生器结构示意图。
图3是多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器用于产生对涡旋流畸变时畸变发生器结构示意图。
图4是多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器用于产生多涡旋流畸变时畸变发生器结构示意图。
图中：1.侧面连接板，2.侧面导流板，3.箱体圆形导流板，4.箱体圆形连接板，5.畸变发生器前箱体，6.畸变发生器后箱体，7.导流盆，8.畸变发生器出口段。
具体实施方式
下面具体讲解本发明实施方式。
下面结合附图和实例对本发明进行进一步的说明。
图1中展示了三种典型旋流畸变产生的气动原理图，经试验验证，本发明的通用型旋流畸变发生器原理正确可行，可以满足不同形式旋流畸变模拟，单涡旋流强度达到40°，对涡旋流强度达到20°，多涡旋流畸变可以达到10°左右。
图2、图3、图4分别展示了使用本发明的多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器产生单涡旋流畸变、对涡旋流畸变和多涡旋流畸变这三种典型畸变时的结构爆炸视图。
其中实现单涡旋流畸变使用到的零部件有：1.侧面连接板，2.侧面导流板，3.箱体圆形导流板，4.箱体圆形连接板，5.畸变发生器前箱体，6.畸变发生器后箱体，7.导流盆，8.畸变发生器出口段。
实现对涡旋流畸变使用到的零部件有：1.侧面连接板，2.侧面导流板，4.箱体圆形连接板，5.畸变发生器前箱体，6.畸变发生器后箱体，7.导流盆，8.畸变发生器出口段。
实现多涡旋流畸变使用到的零部件有：3.箱体圆形导流板，5.畸变发生器前箱体，6.畸变发生器后箱体，7.导流盆，8.畸变发生器出口段。

Claims (4)

1.一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器，由箱体圆形导流板(3)，箱体圆形连接板(4)，畸变发生器前箱体(5)，畸变发生器后箱体(6)，导流盆(7)组成，其特征在于：若干箱体圆形连接板(4)形成左右对称的导流组件，且上下留有一定的开口角度。
2.根据权利要求1所述的一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器，其特征在于：还包括侧面连接板(1)，所述箱体圆形连接板(4)、畸变发生器后箱体(6)、畸变发生器前箱体(5)同轴同直径，若干箱体圆形连接板(4)通过螺栓无间隙连接，并与若干侧面连接板(1)连接成“J”形导流组件。
3.根据权利要求2所述的一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器，其特征在于：所述箱体圆形连接板(4)若干各通过螺栓无间隙连接成半圆形状，半圆两端与若干侧面连接板(1)对称连接形成“U”形导流组件。
4.根据权利要求1所述的一种多功能箱式可拆卸旋流畸变发生器，其特征在于：所述侧面导流板(2)和箱体圆形导流板(3)分别位于侧面连接板(1)和箱体圆形连接板(4)边缘。
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