CN109374820A - 一种模拟压气机环境的试验装置 - Google Patents

一种模拟压气机环境的试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109374820A
CN109374820A CN201811503007.XA CN201811503007A CN109374820A CN 109374820 A CN109374820 A CN 109374820A CN 201811503007 A CN201811503007 A CN 201811503007A CN 109374820 A CN109374820 A CN 109374820A
Authority
CN
China
Prior art keywords
testpieces
component
experimental rig
experimental
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811503007.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王标
王登奎
钟燕
韦林
董鹏
邓杨芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Original Assignee
AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute filed Critical AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority to CN201811503007.XA priority Critical patent/CN109374820A/zh
Publication of CN109374820A publication Critical patent/CN109374820A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/12—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

提供了一种模拟压气机环境的试验装置，包括：壳体，在壳体内形成模拟压气机环境的试验舱，并在试验舱中容置试验件；进气部件，进气部件向试验舱提供气源；热源通道，通过热源通道向试验件提供热源；出气部件，出气部件排出试验舱内的气体，通过进气部件和出气部件的配合向试验件提供预定压力和预定流场；观察部件，通过观察部件能够观察试验件的试验情况。

Description

一种模拟压气机环境的试验装置
技术领域
本发明属于航空发动机领域，涉及一种模拟压气机环境的试验装置。
背景技术
航空发动机压气机发生钛火故障主要原因是压气机转静子构件相互碰磨，在压气机高温、高压和高流速条件下发生钛合金燃烧的钛合金携带着大量燃烧热，在气流作用下扩散到其他钛合金构件或其他合金构件上，引发更大范围的钛合金燃烧或其他合金构件烧损，烧毁发动机。激光加热方式模拟发动机转静子构件碰磨产生的热量、模拟钛合金液滴飞溅到钛合金构件表面的燃烧热，可用于研究钛合金燃烧条件及验证防钛火技术措施有效性。
国外已经采用激光试验方法在模拟压气机环境下开展钛合金燃烧试验，研究引发钛合金燃烧环境条件、燃烧温度、烧损率等。该试验装置采用真实叶片开展钛合金燃烧试验，如每次只对1个叶片进行试验，考虑到试验器被加热后对拆装的影响，试验效率低；如多个叶片同组开展试验，要求试验舱空间大，要实现模拟压气机环境，对空气流量、温度、压力等气流参数要求高，只有通过大型空气压缩机组、大功率加温器等才能在试验舱内模拟压气机环境，试验效率和试验成本不能兼顾。目前尚未看到国内采用激光方法开展钛合金燃烧试验、模拟压气机环境下激光法钛合金燃烧以及试验设备的相关报道。
发明内容
发明目的
设计一种模拟压气机环境的高效率低成本激光法钛合金燃烧试验器，在试验件表面局部区域(试验区域)模拟真实发动机钛合金构件表面环境参数(温度、压力、流速)，采用激光依次加热成组钛合金试验件并引发燃烧，研究环境条件对钛合金燃烧条件、燃烧温度、烧损率的影响，验证防钛火技术措施有效性。
技术方案
提供了一种模拟压气机环境的试验装置，包括：壳体，在壳体内形成模拟压气机环境的试验舱，并在试验舱中容置试验件；进气部件，进气部件向试验舱提供气源；热源通道，通过热源通道向试验件提供热源；出气部件，出气部件排出试验舱内的气体，通过进气部件和出气部件的配合向试验件提供预定压力和预定流场；观察部件，通过观察部件能够观察试验件的试验情况。
在上述试验装置中，进气部件和出气部件位于壳体的两端。
在上述试验装置中，进气部件和出气部件的中心线重合。
在上述试验装置中，试验装置还包括激光器，激光器发射的激光束穿过热源通道并到达试验件表面，以向试验件提供热源。
在上述试验装置中，试验装置还包括监测设备，监测设备通过观察部件记录试验件的试验数据。
在上述试验装置，其中，监测设备包括红外测温仪、高速摄像仪、普通摄像仪中的一个或多个。
在上述试验装置中，试验装置还包括试验组件，试验组件设置在试验舱中，并且试验组件夹持有一个或多个试验件。
在上述试验装置中，试验组件包括安装部件和夹持部件，其中：通过安装部件将试验组件固定到壳体上，并且通过夹持部件夹持一个或多个试验件。
在上述试验装置中，试验组件包括推进部件，通过推进部件实现一个或多个试验件的移动。
有益效果
本发明的模拟压气机环境的试验装置具有如下效果：
a)效率高，成组试验，一次可对多个试验件开展试验；
b)成本低，仅在试验件局部形成设计的环境条件，对气源、热源要求低；
c)采用钛合金试验件，试验获得钛合金在模拟压气机环境下引发燃烧温度条件、环境条件和扩散燃烧；
d)采用涂层、改性层、阻燃钛合金等防钛火技术试验件，试验获得防钛火技术在模拟压气机环境下对基体的防护性能。
附图说明
图1是本发明的试验装置的示意图。
图2a是本发明的试验装置的试验舱结构的示意图。
图2b是本发明的试验装置的试验舱结构的另一示意图。
图3是本发明的试验装置的试验组件的示意图。
图4是试验组件的安装法兰的示意图。
图5是试验组件的安装座的示意图。
具体实施方式
将参考附图1-5详细描述根据本发明实施例的模拟压气机环境的试验装置。
如图1所示，模拟压气机环境的试验装置包括试验舱结构1和试验组件结构2。
如图2a-2b所示，试验舱结构1包括进气管1-1、试验舱1-2、观察孔1-3、激光通道1-4、试验件安装孔1-5和排气管1-6，进气管1-1和排气管1-6固定在试验舱1-2两个端面，进气管1-1、试验舱1-2和排气管1-6中心线重合，观察孔1-3、激光通道1-4、试验件安装孔1-5根据需要设置在试验舱1-2舱壁上。
如图3-5所示，试验组件包括试验件2-1、安装座2-2、试验件夹持段2-3、推进杆2-4和安装法兰2-5，试验件2-1和安装座2-2通过螺杆与试验件夹持段2-3连接，试验件夹持段2-3固定在推进杆2-4上，推进杆2-4与安装法兰2-5配合。
进一步的，安装法兰采用双层结构，包括内法兰2-5-1和外法兰2-5-2，内法兰2-5-1和外法兰2-5-2之间安装密封器件。
试验组件结构2通过安装孔1-5固定在试验舱结构1上，试验件2-1正对着进气管1-1出口。
激光束通过激光通道1-4照射在试验件2-1表面加热钛合金。
模拟压气机环境激光法钛合金燃烧试验器技术方案，通过调节进气管流量、气流温度、压力，排气管出口压力，使进气管出口气流参数达到既定目标值，在试验件表面局部区域形成特定的流场，真实模拟钛合金构件在发动机压气机中的表面环境条件参数特征。激光热源方式模拟发动机转静子构件碰磨产生的热量、模拟钛合金液滴飞溅到钛合金构件表面燃烧热，激光通过激光窗口加热钛合金试验件表面局部区域，钛合金试验件温度升高，在高温、高压、高速度气流作用下发生燃烧。红外测温仪、高速/普通摄像仪等测控设备通过试验件上方舱壁的窗口记录获得试验件温度、加热引发燃烧过程等试验信息。成组试验件安装在试验支架上，试验件间距可根据需要调整，第一个试验件完成试验后，关闭激光器，通过推进杆推动试验支架，使第二个试验件位移到气流出口正对位置，重新开启激光器，开展第二个试验件试验。
通过调节进气管流量、气流温度、压力，排气管出口压力，使进气管出口气流参数达到既定目标值，在试验件表面局部区域形成特定的流场，真实模拟钛合金构件在发动机压气机中的表面环境条件参数特征。激光热源方式模拟发动机转静子构件碰磨产生的热量、模拟钛合金液滴飞溅到钛合金构件表面燃烧热，激光通过激光窗口1-4加热钛合金试验件2-1表面局部区域，钛合金试验件温度升高，在高温、高压、高速度气流作用下发生燃烧。红外测温仪、高速/普通摄像仪等测控设备通过试验件上方舱壁的窗口记录获得试验件温度、加热引发燃烧过程等试验信息。成组试验件安装在试验支架上，试验件间距可根据需要调整，第一个试验件完成试验后，关闭激光器，推动推进杆，使第二个试验件位移到气流出口正对的试验位置，重新开启激光器，开展第二个试验件试验。

Claims (9)

1.一种模拟压气机环境的试验装置，包括：
壳体，在壳体内形成模拟压气机环境的试验舱，并在试验舱中容置试验件；
进气部件，进气部件向试验舱提供气源；
热源通道，通过热源通道向试验件提供热源；
出气部件，出气部件排出试验舱内的气体，通过进气部件和出气部件的配合向试验件提供预定压力和预定流场；
观察部件，通过观察部件能够观察试验件的试验情况。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其中，进气部件和出气部件位于壳体的两端。
3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其中，进气部件和出气部件的中心线重合。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其中，试验装置还包括激光器，激光器发射的激光束穿过热源通道并到达试验件表面，以向试验件提供热源。
5.根据权利要求1或4所述的试验装置，其中，试验装置还包括监测设备，监测设备通过观察部件记录试验件的试验数据。
6.根据权利要求5所述的试验装置，其中，监测设备包括红外测温仪、高速摄像仪、普通摄像仪中的一个或多个。
7.根据权利要求1所述的试验装置，其中，试验装置还包括试验组件，试验组件设置在试验舱中，并且试验组件夹持有一个或多个试验件。
8.根据权利要求7所述的试验装置，其中，试验组件包括安装部件和夹持部件，其中：通过安装部件将试验组件固定到壳体上，并且通过夹持部件夹持一个或多个试验件。
9.根据权利要求7或8所述的试验装置，其中，试验组件包括推进部件，通过推进部件实现一个或多个试验件的移动。
CN201811503007.XA 2018-12-10 2018-12-10 一种模拟压气机环境的试验装置 Pending CN109374820A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811503007.XA CN109374820A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 一种模拟压气机环境的试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811503007.XA CN109374820A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 一种模拟压气机环境的试验装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109374820A true CN109374820A (zh) 2019-02-22

Family

ID=65372931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811503007.XA Pending CN109374820A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 一种模拟压气机环境的试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109374820A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110082139A (zh) * 2019-04-30 2019-08-02 中国科学技术大学 一种飞机发动机舱哈龙替代灭火系统最低性能试验舱
CN112180039A (zh) * 2020-09-18 2021-01-05 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033536A (zh) * 2011-10-08 2013-04-10 中国农业机械化科学研究院 一种钛火液滴法试验装置及其测试方法
CN203132939U (zh) * 2013-03-11 2013-08-14 北京矿冶研究总院 多功能高温高速摩擦磨损实验机
CN206848226U (zh) * 2017-04-07 2018-01-05 松下家电研究开发（杭州）有限公司 一种分析试剂块反应信息的分析仪
CN107991167A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 中国航发北京航空材料研究院 一种防钛火阻燃涂层的阻燃性能测试方法
CN108036950A (zh) * 2017-11-23 2018-05-15 中国航发北京航空材料研究院 一种航空发动机钛火模拟试验装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033536A (zh) * 2011-10-08 2013-04-10 中国农业机械化科学研究院 一种钛火液滴法试验装置及其测试方法
CN203132939U (zh) * 2013-03-11 2013-08-14 北京矿冶研究总院 多功能高温高速摩擦磨损实验机
CN206848226U (zh) * 2017-04-07 2018-01-05 松下家电研究开发（杭州）有限公司 一种分析试剂块反应信息的分析仪
CN107991167A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 中国航发北京航空材料研究院 一种防钛火阻燃涂层的阻燃性能测试方法
CN108036950A (zh) * 2017-11-23 2018-05-15 中国航发北京航空材料研究院 一种航空发动机钛火模拟试验装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗秋生: "发动机高压压气机防钛火技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110082139A (zh) * 2019-04-30 2019-08-02 中国科学技术大学 一种飞机发动机舱哈龙替代灭火系统最低性能试验舱
CN110082139B (zh) * 2019-04-30 2020-06-26 中国科学技术大学 一种飞机发动机舱哈龙替代灭火系统最低性能试验舱
CN112180039A (zh) * 2020-09-18 2021-01-05 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2761778C1 (ru) Испытательная система для имитационных испытаний теплозащитного покрытия турбинной лопатки в режиме эксплуатации
CN101393071B (zh) 涡轮叶片冷却过程可视化观测与瞬态测量方法和装置
US7506555B2 (en) Process and apparatus for testing a material under a high temperature and pressure environment
CN108037035B (zh) 模拟涡轮叶片气膜孔的薄壁管件近服役环境性能测试装置
Bohn et al. Conjugate flow and heat transfer investigation of a turbo charger: Part ii—experimental results
CN104634578A (zh) 航空用涡轮增压内燃机全环境高空试验系统及试验方法
CN103487345A (zh) 用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置
CN109374820A (zh) 一种模拟压气机环境的试验装置
CN109238724A (zh) 一种可调节燃烧室样件传热特性研究系统
KR102580414B1 (ko) 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법
CN109101764B (zh) 火箭发射场火灾加热环境的试验模拟装置及方法
CN110231184A (zh) 一种航空发动机核心机舱火灾全尺度试验装置
Krumme et al. Design, integration and operation of a rotating combustor-turbine-interaction test rig within the scope of EC FP7 project factor
CN103091237A (zh) 一种模拟热障涂层高温、冲蚀、腐蚀服役环境的喷枪装置
CN109374308A (zh) 一种具有稳态温度场的航空发动机燃烧室模拟试验台
CN109855977A (zh) 一种涡轮叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法
Ehrlich Characterization of unsteady on-engine turbocharger turbine performance
Rouser Unsteady specific work and isentropic efficiency of a radial turbine driven by pulsed detonations
CN113484020B (zh) 一种模拟航空发动机高温服役环境的热力化耦合试验装置
CN104792819A (zh) 一种燃机热障涂层隔热效果测试装置
CN110895151A (zh) 一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统及方法
CN110160792A (zh) 一种动力系统动态模拟试验方法
CN208736448U (zh) 一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统
KR101296395B1 (ko) 엔진 배기계통의 성능 및 내구성 실험장치
Williams Experimental measurement of overall effectiveness and internal coolant temperatures for a film cooled gas turbine airfoil with internal impingement cooling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190222