CN108918152B - 航空发动机试验装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于航空发动机试验装置，用于一试验件，试验件具有至少一个试验轴承腔，试验轴承腔内设有连接轴，连接轴通过试验轴承安装在试验轴承腔内，航空发动机试验装置包括：动力装置、滑油箱、模拟腔和温度检测装置；试验件具有至少一个试验轴承腔，其内部设置有试验轴承和连接轴，连接轴通过所述试验轴承安装在试验轴承腔内；动力装置和所述连接轴连接，带动连接轴转动；滑油箱和试验轴承腔双向连通，使得滑油能够在滑油箱和试验轴承腔中循环流动；模拟腔和滑油箱连通，模拟腔和轴承试验腔之间设置有压力调节装置；温度检测装置，用于在试验过程中检测滑油箱供油温度、试验腔的回油温度和试验轴承外环的温度。

Description

航空发动机试验装置

技术领域

本公开涉及航空发动机技术领域，具体而言，涉及一种航空发动机试验装置。

背景技术

航空发动机润滑系统不仅需要保证轴承腔的正常供回油与通风，还需满足飞行姿态的要求。在实际应用中，通常需要进行航空发动机姿态适应性试验。

航空发动机姿态适应性的试验主要是采用附件级或整机级的试验装置进行。附件级的姿态试验对象主要是针对滑油箱，通过观察滑油箱在全姿态包线范围内的工作情况，来评判抽油口、回油口以及通风口的结构及布局是否合理。整机级的姿态试验则是通过监测整机在各姿态点下各轴承腔的压力、温度等工作参数来判断发动机是否适应姿态的要求。

附件级的姿态试验仅能考核与评判单一附件是否适应飞行姿态的要求，难以模拟航空发动机上的实际工况。对于整机级的姿态试验，通常需测试的参数较多，试验成本较大。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种航空发动机试验装置，能够对一个或多个航空发动机轴承腔进行姿态试验，结构简单，成本低。

根据本公开的一个方面，提供了一种航空发动机试验装置，用于一试验件，所述试验件具有至少一个试验轴承腔，所述试验轴承腔内设置有连接轴，所述连接轴通过试验轴承安装在所述试验轴承腔内，所述航空发动机试验装置包括：

动力装置，和所述连接轴连接，带动所述连接轴转动；

滑油箱，和所述试验轴承腔双向连通，使得滑油能够在所述滑油箱和所述试验轴承腔中循环流动；

模拟腔，和所述滑油箱连通，所述模拟腔和所述试验轴承腔之间设置有压力调节装置；

温度检测装置，用于在试验过程中检测供油温度、试验腔的回油温度和试验轴承外环的温度。

根据本公开的一实施方式，还包括压力检测装置，用于检测试验轴承腔压力、供油压力和滑油箱回油压力。

根据本公开的一实施方式，所述压力监测装置包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；

所述第一压力传感器安装在所述试验轴承腔内，所述第二压力传感器安装在所述试验轴承腔上的滑油入口处，所述第三压力传感器安装在所述滑油箱上的滑油回收口处。

根据本公开的一实施方式，所述温度检测装置包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；

所述第一温度传感器安装在所述滑油箱内，所述第二温度传感器安装在所述试验轴承外环，所述第三温度传感器安装在所述试验轴承腔回油位置。

根据本公开的一实施方式，所述动力装置为变频调速电机，所述变频调速电机连接有变频控制器。

根据本公开的一实施方式，所述模拟腔的进油口处设置有当量喷嘴，所述当量喷嘴用于向所述模拟腔供给滑油。

根据本公开的一实施方式，所述模拟腔上设置有模拟腔回油口，所述模拟腔回油口和所述滑油箱滑油回收口连通。

根据本公开的一实施方式，所述滑油箱中设置有液位检测装置，用于检测滑油箱内的液位高度。

根据本公开的一实施方式，所述试验轴承腔安装试验轴承的位置设置有用于密封的轴承篦齿和密封端盖，所述密封端盖上设置有集油孔；

所述集油孔连接有第一收油装置，用于收集轴承篦齿处泄漏的滑油。

根据本公开的一实施方式，所述试验轴承腔上设置有通风器，所述通风器出口连接有第二收油装置。

本公开的航空发动机试验装置，通过试验轴承腔模拟一个或多个航空发动机轴承腔，通过模拟腔模拟航空发动机非试验轴承腔，实现了对航空发动机中某一个或者某几个轴承腔的姿态适应性试验，即实现了航空发动机部件级姿态试验。相比于整机试验，试验轴承腔减少，故而测试点少，结构简单，降低了试验成本。通过该试验装置能够准确测试试验件中包括的轴承腔室所存在的问题，进而指导轴承腔的设计和改进。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开航空发动机试验装置一实施方式的结构框图。

图2为本公开的试验件的示意图。

图3为本公开航空发动机试验装置另一种实施方式的结构框图。

图中：

1、测控计算机；2、变频控制器；3、液位检测装置；4、滑油箱；5、变频调速电机；6、第一收油装置；7、第二温度传感器；8、试验轴承腔；9、第一压力传感器；10、压力调节装置；11、当量喷嘴；12、模拟腔；13、滑油过滤装置；14、滑油泵；15、回油泵；16、第二收油装置；17、通风器；18、联轴器；19、散热器；20、第二压力传感器；21、第三温度传感器；22、第三压力传感器；23、第一温度传感器；241、第一轴承；242、第二轴承；243、第三轴承；251、第一轴承篦齿；252、第二轴承篦齿；26、回油通道；81、压气机轴承腔；82、附件传动轴承腔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本示例实施方式中提供了一种航空发动机试验装置，用于一试验件，试验件具有至少一个试验轴承腔，试验轴承腔内设置有连接轴，连接轴通过试验轴承安装在所述试验轴承腔内，如图1所示，所述航空发动机试验装置包括：动力装置、滑油箱4、模拟腔12和温度检测装置。

动力装置和连接轴连接，带动连接轴转动；滑油箱4和试验轴承腔8双向连通，使得滑油能够在滑油箱4和试验轴承腔8中循环流动；模拟腔12和滑油箱4连通，并且模拟腔12和试验轴承腔8之间设置有压力调节装置10；温度检测装置用于在试验过程中检测滑油箱供油温度、试验腔的回油温度和试验轴承外环的温度。

其中，滑油箱4和模拟腔12之间气路连通，避免形成死腔，压力调节装置10设置在模拟腔12和试验轴承腔8之间的油路上。

在试验时试验件安装在试验台的姿态安装架上，该姿态安装架用于使模拟试验件的试验姿态和其在航空发动机中实际的安装姿态相同。动力装置带动连接轴转动，进而带动轴承转动，滑油箱4提供滑油润滑轴承，滑油在滑油箱4和试验轴承腔8中循环流动。在整个试验过程中，温度检测装置实时监测滑油箱4供油温度、试验腔的回油温度和试验轴承外环的温度，通过温度判断是否存在滑油搅拌的情况，为试验件结构的改进提供指导。

本公开的航空发动机试验装置，通过试验轴承腔8模拟一个或多个航空发动机轴承腔，通过模拟腔12模拟航空发动机非实验轴承腔，实现了对航空发动机中某一个或者某几个轴承腔的适应性试验，即实现了航空发动机部件级姿态试验。相比于整机试验，试验轴承腔减少，因此测试点减少，结构简单，试验成本降低。通过该试验装置能够准确测试试验件中包括的轴承腔室所存在的问题，进而指导轴承腔的设计和改进。

其中，温度检测装置包括第一温度传感器23、第二温度传感器7和第三温度传感器21，第一温度传感器23安装在滑油箱4内，用于检测滑油箱供油温度，第二温度传感器7安装在试验轴承外环，用于检测试验轴承外环温度，第三温度传感器21安装在试验轴承腔8回油位置，用于检测试验腔的回油温度。压力调节装置10可以是调压阀。

需要说明的是，第二温度传感器7和试验轴承一一对应，即每个试验轴承上对应安装有第二温度传感器7。

试验件具有至少一个轴承腔，轴承腔的结构和航空发动机所需试验的轴承腔结构相同，航空发动机非试验腔通过模拟腔12来模拟，通过设置在滑油箱4和模拟腔12之间的压力调节装置10调节试验压力。

比如，某航空发动机具有五个轴承腔，需要对其中两个轴承腔进行试验，则在试验件上设置两个试验轴承腔8，其余三个轴承腔通过模拟腔12模拟。

当具有多个试验轴承腔8时，多个试验轴承腔8可以相互连通，多个试验轴承腔8中的传动轴可以通过锥齿轮等传动装置连接传递动力，或者可以通过设置多个动力装置分别驱动多个传动轴。当然在实际应用中，试验时，多个试验轴承腔8也可以为相互独立的轴承腔本发明实施例对此不作限定。

本实施例提供的航空发动机试验装置还包括压力检测装置，用于检测试验轴承腔压力、滑油箱供油压力和滑油箱回油压力。

滑油箱4上设置有滑油出口和滑油回收口；压力监测装置包括第一压力传感器9、第二压力传感器20和第三压力传感器22，第一压力传感器9安装在试验轴承腔8内，第二压力传感器20安装在滑油出口，第三压力传感器22安装在所述滑油回收口。

需要说明的是，第一压力传感器9和试验轴承腔8对应设置，比如，有两个试验轴承腔8时，压力检测装置可以包括两个第一压力传感器9，每个试验轴承腔8中对应设置有一个第一压力传感器9。

本实施例提供的动力装置可以为为变频调速电机5。该变频调速电机5连接有变频控制器2，变频控制器2和测控计算机1连接，测控计算机1通过变频控制器2控制变频调速电机5的转速。变频调速电机5和传动轴可以通过联轴器18连接。

如图1所示，模拟腔12的进油口处设置有当量喷嘴11，当量喷嘴11用于向模拟腔12供给滑油，通过压力调节装置10和当量喷嘴11使得试验装置的滑油压力与航空发动机试车时的滑油压力一致。

在滑油箱4和试验轴承腔8以及模拟腔12之间设置有滑油泵14，滑油泵14将滑油从滑油箱4中抽出，然后通过两条供油管分别供给试验轴承腔8和模拟腔12，在其中供油管路上设置有调压阀，用于调节供油压力，使得供油压力和各试验腔室实际工作时的供油压力相同。若有多个试验轴承腔8，并且各试验轴承腔8相互独立，则可以设置多个调压阀，分别调节各试验轴承腔8的供油压力。

其中，在滑油泵14出油口和试验轴承腔8以及模拟腔12之间设置有滑油过滤装置13，用于过滤滑油。

模拟腔12上设置有模拟腔回油口，模拟腔回油口和滑油箱4滑油回收口连通。在本公开一种实施方式中模拟腔12和滑油箱4之间设置有回油泵15，回油泵15用于将模拟腔12中的滑油输送到滑油箱4中，当然在另一种实施方式中，可以通过设置使得模拟腔12和滑油箱4存在高度差，从而滑油可以通过重力作用回到滑油箱4。

试验轴承腔8中的滑油可以通过重力作用回流到滑油箱4，当然，在实际应用中，也可以在试验轴承腔8和滑油箱4之间设置回油泵15，以输送滑油。由于试验轴承腔8中传动轴高速转动，会导致滑油温度升高，为了防止高温滑油进入滑油箱4，在试验轴承腔8和滑油箱4的回油管路上设置有散热器19，以冷却滑油。

滑油箱4中设置有液位检测装置3，用于检测滑油箱4内的液位高度，通过油箱内液位高度的变化评估试验轴承腔8的滑油吞入量。在本发明另一种可行的实施方式中，滑油箱4上设置有液位观察窗口，可以通过液位观察窗口观察滑油箱4中的液位变化，评估试验轴承腔8的滑油吞入量。

试验轴承腔8安装试验轴承的位置设置有用于密封的轴承篦齿和密封端盖，密封端盖上设置有集油孔；集油孔连接有第一收油装置6，用于收集轴承篦齿处泄漏的滑油。

其中，第一收油装置6可以是集油箱，该集油箱和密封端盖上的集油孔连通，为了防止集油箱在收集轴承篦齿漏油时形成气塞，集油箱和集油孔通过两路管路连接。

需要说明的是，试验轴承腔8中的每个试验轴承对应一个集油箱，用于单独收集每个轴承篦齿的漏油。设置集油箱时可以根据实际情况确定集油箱个数，在不存在轴承篦齿漏油的轴承处可以不设置集油箱。

通过滑油箱4中液位高度的变化和各个集油箱中收集的滑油的量，评估试验轴承腔8中滑油的消耗量。

试验轴承腔8上设置有通风器17，通风器17出口连接有第二收油装置16。试验轴承腔8中存在滑油气化的现象，和试验轴承腔8中的空气混合，形成油气两相流，通过离心通风器17将滑油分离，进入第二收油装置16。其中，第二收油装置16可以是集油箱，通风器17可以是离心通风器。该集油箱内部和大气连通，防止形成死腔，导致通风器17出口堵塞。

示例的，如图2所示的试验件，包括压气机轴承腔81和附件传动轴承腔82，压气机轴承腔81内安装有第一轴承241和第二轴承242，第一轴承241和第二轴承242上安装有第一传动轴，第一传动轴上设置有第一锥齿轮。附件传动轴承腔82和压气机轴承腔81通过回油通道26连通，回油通道26中设置有第二传动轴，第二传动轴通过第三轴承243第二传动轴上设置有和第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。动力装置将动力输入附件传动轴承腔82中的传动轴中，通过第二传动轴输出压气机轴承腔81，带动第一传动轴转动。

压气机轴承腔81的顶部设置有滑油喷嘴，该滑油喷嘴通过滑油泵14和滑油箱4连接，滑油泵14从滑油箱4抽出的滑油一部分通过滑油喷嘴进入压气机轴承腔81，另一部分通过当量喷嘴11进入模拟腔12，其中，滑油喷嘴和当量喷嘴11的喷油压力通过压力调节装置10实现调节。

压气机轴承腔81中的滑油，通过重力作用下落到附件传动轴承腔82内。

如图3所示，分别在第一轴承241、第二轴承242和第三轴承243外环上安装第二温度传感器7检测每个轴承外环的温度。分别在附件传动轴承腔82和压气机轴承腔81内安装第一压力传感器9，分别检测附件传动轴承腔82和压气机轴承腔81的腔压。

第一轴承241的外侧设置有第一轴承篦齿251，第一轴承篦齿251外侧通过密封端盖密封，第二轴承242的外侧设置有第二轴承篦齿252，第二轴承篦齿252的外侧通过密封端盖密封。两个密封端盖上军开设有集油孔，并且均连接有集油箱，分别收集第一轴承篦齿251的漏油和第二轴承篦齿252的漏油。

通过油箱内液位高度的变化评估压气机轴承腔81和附件传动轴承腔82的滑油吞入量。或者通过滑油箱4上设置的液位观察窗口，观察滑油箱4中的液位变化，评估压气机轴承腔81和附件传动轴承腔82的滑油吞入量。通过滑油箱4中液位高度的变化和各个集油箱中收集的滑油的量，评估压气机轴承腔81和附件传动轴承腔82中滑油的消耗量。

通过温度检测装置检测到的温度值，压力监测装置检测到的压力值，以及试验轴承腔8的滑油吞入量和滑油消耗量判断试验件的通风情况以及增压系统运行是否正常。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (8)

1.一种航空发动机试验装置，用于一试验件，所述试验件具有至少一个试验轴承腔，所述试验轴承腔内设置有连接轴，所述连接轴通过试验轴承安装在所述试验轴承腔内，其特征在于，所述试验件用于航空发动机姿态试验，所述航空发动机试验装置包括：

动力装置，和所述连接轴连接，带动所述连接轴转动；

滑油箱，和所述试验轴承腔双向连通，使得滑油能够在所述滑油箱和所述试验轴承腔中循环流动；

模拟腔，和所述滑油箱连通，所述模拟腔用于模拟航空发动机非试验轴承腔，所述模拟腔和所述试验轴承腔之间设置有压力调节装置，通过所述压力调节装置调节试验压力，所述模拟腔的进油口处设置有当量喷嘴，所述当量喷嘴用于向所述模拟腔供给滑油，所述模拟腔上还设置有模拟腔回油口，所述模拟腔回油口和所述滑油箱滑油回收口连通；

温度检测装置，用于在试验过程中检测供油温度、试验腔的回油温度和试验轴承外环的温度。

2.如权利要求1所述的航空发动机试验装置，其特征在于，还包括压力检测装置，用于检测试验轴承腔压力、供油压力和滑油箱回油压力。

3.如权利要求2所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述压力监测装置包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；

所述第一压力传感器安装在所述试验轴承腔内，所述第二压力传感器安装在所述试验轴承腔上的滑油入口处，所述第三压力传感器安装在所述滑油箱上的滑油回收口处。

4.如权利要求1所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述温度检测装置包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；

所述第一温度传感器安装在所述滑油箱内，所述第二温度传感器安装在所述试验轴承外环，所述第三温度传感器安装在所述试验轴承腔回油位置。

5.如权利要求1所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述动力装置为变频调速电机，所述变频调速电机连接有变频控制器。

6.如权利要求1所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述滑油箱中设置有液位检测装置，用于检测滑油箱内的液位高度。

7.如权利要求1至6任一所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述试验轴承腔安装试验轴承的位置设置有用于密封的轴承篦齿和密封端盖，所述密封端盖上设置有集油孔；

所述集油孔连接有第一收油装置，用于收集轴承篦齿处泄漏的滑油。

8.如权利要求1至6任一所述的航空发动机试验装置，其特征在于，所述试验轴承腔上设置有通风器，所述通风器出口连接有第二收油装置。

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