CN110031181B - 一种tps反推力短舱推力校准试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TPS反推力短舱推力校准试验方法，包括隔板、喇叭口、整流装置、通气支杆、支撑座、空气桥、进气钢管、推力天平、测量系统，推力校准试验通过推力天平测量TPS反推力短舱产生的推力，进行空气桥和迷宫密封影响修正后，得到短舱实际推力，计算理论推力和实际推力比值，得到对应状态的推力校准系数；本发明通过推力天平测量TPS反推力短舱推力，推力校准精准度高；通过空气桥减少高压空气管路对天平测量的影响，提高了天平测量的准度；通过隔板防止TPS反推力短舱反向尾喷流被短舱进气口重新吸入，提高了反推力校准试验的安全性和可靠性。

Description

一种TPS反推力短舱推力校准试验方法

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，特别是涉及一种TPS反推力短舱校准试验方法，用于在风洞试验中校准TPS反推力短舱的推力特性。

背景技术

TPS反推力试验技术是风洞中研究发动机反推力装置打开对飞机气动特性的影响的一种试验技术。在TPS反推力试验中，风洞天平测量的是飞机模型气动力与TPS反推力短舱的推力之和，因此，必须将TPS反推力短舱的推力从天平测量值中扣除，才能获得反推力对飞机模型气动特性的影响量。TPS反推力短舱推力在TPS反推力风洞试验中无法准确测量，需要使用专门的推力校准试验装置对其进行校准。

在反推力装置打开状态下，TPS反推力短舱的尾喷流会向进气口方向偏转，容易被短舱进气口重新吸入，从而引起TPS风扇发生喘振，以致损坏风扇叶片，而现有的TPS正推力短舱推力校准装置没有阻隔反向射流的装置（该装置需与推力天平分离，避免影响推力天平测量），因此，无法使用现有的TPS正推力短舱推力校准装置对TPS反推力短舱进行推力校准。

发明内容

本发明的目的是提供一种TPS反推力短舱校准试验方法及其装置，用于准确校准TPS反推力短舱推力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种TPS反推力短舱推力校准试验方法，其特征在于包括以下过程：

第一步，将除TPS反推力短舱之外的校准装置安装好，然后进行空气桥影响试验，标定空气桥自身刚度、内部高压空气压强、温度和流动对天平的影响；

第二步，将TPS反推力短舱安装在校准装置上，标定迷宫密封装置的有效受力面积；

第三步，开始进行推力校准试验：首先启动高压供气系统，调节供气流量至试验状态，待系统稳定后，通过推力天平测量TPS反推力短舱产生的推力，进行空气桥和迷宫密封影响修正后，得到短舱实际推力，计算理论推力和实际推力比值，得到对应状态的推力校准系数；

第四步，调节供气流量至下一个试验状态，重复第三步直到试验结束；

以上过程中，风洞均不运行，保持风洞无来流状态。

在上述技术方案中，通过测量系统测量短舱内部的总压和温度、空气桥的静压和温度、迷宫密封装置的静压、推力天平承受的载荷，利用短舱内部的总压和温度测量值计算短舱的理论推力，利用空气桥静压和温度、迷宫密封静压测量值对推力天平测量载荷进行空气桥和迷宫密封影响修正。

一种TPS反推力短舱推力校准试验装置，包括TPS反推力短舱，TPS反推力短舱通过通气支杆、支撑座固定在推力天平上，所述通气支杆通过支撑座上的通气驻室与进气管相连，所述TPS反推力短舱的进气口设置有整流装置，所述TPS反推力短舱的进气口与尾喷口之间设置有隔板，所述隔板上设置有通孔，TPS反推力短舱贯穿设置在通孔内，通孔上设置有喇叭口，喇叭口与TPS反推力短舱之间通过非接触式的迷宫密封装置密封。

在上述技术方案中，通气驻室与进气管之间连接有空气桥，所述空气桥包括柔性节和连接钢管，空气桥呈“几”字形布局。

在上述技术方案中，所述柔性节包括金属波纹管和套在金属波纹管表面的柔性外套，柔性节之间可以相互活动，用于吸收各自的膨胀位移。

在上述技术方案中，所述整流装置内表面为光滑曲面，从入口到出口截面积逐步减小。

在上述技术方案中，所述隔板固定连接在风洞的洞壁上，隔板上的通孔为圆孔，设置在隔板的中心位置。

在上述技术方案中，所述隔板包括板材和固定架，所述固定架通过连接件固定连接到风洞洞壁上，板材固定在固定架上，圆孔设置在板材上。

在上述技术方案中，所述隔板与洞洞壁之间填充有毛毡用于密封。

在上述技术方案中，所述喇叭口为突出且贯穿的喇叭结构。

在上述技术方案中，所述喇叭口与隔板之间填充有毛毡用于密封。

本发明的设计原理如下：利用推力天平对TPS反推力短舱推力进行精确测量，利用空气桥减少高压空气对天平测量影响，利用隔板防止短舱反向尾喷流对TPS风扇造成损坏。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

通过推力天平测量TPS反推力短舱推力，推力校准精准度高；通过空气桥减少高压空气管路对天平测量的影响，提高了天平测量的准度；通过隔板防止TPS反推力短舱反向尾喷流被短舱进气口重新吸入，提高了反推力校准试验的安全性和可靠性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是TPS反推力短舱推力校准试验装置的结构示意图；

其中：1是风洞洞壁，2是整流装置，3是隔板，4是TPS反推力短舱，5是通气支杆，6是支撑座，7是空气桥，8是推力天平，9是进气管，10是喇叭口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 所示，本实施例包括隔板、喇叭口、整流装置、通气支杆、支撑座、空气桥、进气钢管、推力天平、测量系统等。

TPS反推力短舱通过通气支杆、支撑座固定在推力天平上，通气支杆通过支撑座上的通气驻室与空气桥相连，空气桥与进气管相连。高压空气经进气管、空气桥、支撑座通气驻室、通气支杆进入TPS反推力短舱，驱动TPS涡轮旋转，从而带动风扇旋转、产生推力，推力天平测量TPS反推力短舱产生的实际推力。

通气支杆用于支撑TPS反推力短舱，通气支杆为空心支杆，内部为高压空气通道，用于给TPS反推力短舱提供高压驱动空气；通气支杆与TPS反推力短舱之间通过螺钉固联，二者之间通过O型橡胶密封圈进行密封。

支撑座通过螺钉固联在推力天平上，支撑座上有通气驻室，通气驻室一端与通气支杆相连，另一端与空气桥相连，通气驻室与通气支杆、空气桥之间通过螺钉固联，通过O型橡胶密封圈进行密封。

进气管主要用于连接空气桥和高压供气系统，进气钢管和空气桥之间通过螺钉固联，使用O型橡胶密封圈进行密封。

为减少高压空气管路对天平测量的影响，在管路上安装空气桥，空气桥为“几”字形结构，由柔性节和连接钢管组成；柔性节由金属波纹管和柔性外套组成，内部为金属波纹管，外部为柔性外套，因此柔性节可以小幅度活动；柔性节共三个，两个方向一致，另一个与其垂直，当高压空气从空气桥中通过时，三个柔性节相互吸收彼此因受压膨胀产生的位移，减少对天平测量的影响；空气桥上布置有静压和温度测量点，用于测量空气桥内部高压空气的压强和温度。

TPS反推力短舱进口安装整流装置，整流装置内表面为光滑曲面，从入口到出口截面积逐步减小。整流装置的作用是对进入TPS反推力短舱的气流进行整流，防止气流不均匀引起短舱内部的TPS风扇发生喘振，损坏风扇叶片；整流装置出口端面通过螺钉与TPS反推力短舱固联，二者之间通过O型橡胶密封圈进行密封。

为了防止TPS反推力短舱的反向尾喷流被短舱进气口重新吸入，引起TPS风扇发生喘振，损坏风扇叶片，在TPS反推力短舱进气口和尾喷口之间布置一块隔板，用于阻止TPS反推力短舱的反向尾喷流向进口方向喷射。隔板为木板+钢制框架结构，钢制框架结构通过螺钉固定在风洞洞壁上，木板固定在钢制框架上，隔板与风洞洞壁之间使用毛毡密封；隔板中心有一圆孔，TPS反推力短舱从此圆孔中穿过，圆孔上安装喇叭口，喇叭口为突出且贯穿的喇叭结构，喇叭口与隔板之间使用毛毡密封，喇叭口与TPS反推力短舱之间通过非接触式的迷宫密封装置密封，达到密封且不传力的作用，迷宫密封两侧布置有静压测量点，用于测量迷宫密封两侧压强，从而计算迷宫密封压差作用力。

利用本发明的装置进行TPS反推力短舱推力校准试验的具体步骤如下：

第一步，将除TPS反推力短舱之外的校准装置安装好，然后进行空气桥影响试验，标定空气桥自身刚度、内部高压空气压强、温度和流动对天平的影响，以便在推力校准试验时对天平测量数据进行空气桥影响修正；

第二步，将TPS反推力短舱安装在校准装置上，标定前述迷宫密封装置的有效受力面积，以便在推力校准试验时计算迷宫密封压差作用力，修正其对天平测量的影响；

第三步：开始进行推力校准试验：首先启动高压供气系统，调节供气流量至试验状态，待系统稳定后，通过测量系统测量短舱内部的总压和温度、空气桥的静压和温度、迷宫密封装置的静压、推力天平承受的载荷；利用短舱内部的总压和温度测量值计算短舱的理论推力，利用空气桥静压和温度、迷宫密封静压测量值对推力天平测量载荷进行空气桥和迷宫密封影响修正，得到TPS反推力短舱产生的实际推力；最后计算理论推力和实际推力比值，得到对应状态的推力校准系数；

第四步：调节供气流量至下一个试验状态，重复第三步。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种TPS反推力短舱推力校准试验方法，其特征在于包括以下过程：

第一步，将除TPS反推力短舱之外的校准装置安装好，然后进行空气桥影响试验，标定空气桥自身刚度、内部高压空气压强、温度和流动对天平的影响；

第二步，将TPS反推力短舱安装在校准装置上，标定迷宫密封装置的有效受力面积；

第三步，开始进行推力校准试验：首先启动高压供气系统，调节供气流量至试验状态，待系统稳定后，通过推力天平测量TPS反推力短舱产生的推力，通过测量系统测量短舱内部的总压和温度、空气桥的静压和温度、迷宫密封装置的静压、推力天平承受的载荷，利用短舱内部的总压和温度测量值计算短舱的理论推力，利用空气桥静压和温度、迷宫密封静压测量值对推力天平测量载荷进行空气桥和迷宫密封影响修正，得到短舱实际推力，计算理论推力和实际推力比值，得到对应状态的推力校准系数；

第四步，调节供气流量至下一个试验状态，重复第三步直到试验结束；

以上过程中，风洞均不运行，保持风洞无来流状态。

2.一种实现权利要求1所述试验方法的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于包括TPS反推力短舱，TPS反推力短舱通过通气支杆、支撑座固定在推力天平上，所述通气支杆通过支撑座上的通气驻室与进气管相连，通气驻室与进气管之间连接有空气桥，所述空气桥包括柔性节和连接钢管，空气桥呈“几”字形布局，所述TPS反推力短舱的进气口设置有整流装置，所述TPS反推力短舱的进气口与尾喷口之间设置有隔板，所述隔板上设置有通孔，TPS反推力短舱贯穿设置在通孔内，通孔上设置有喇叭口，所述喇叭口为突出且贯穿的喇叭结构，喇叭口与TPS反推力短舱之间通过非接触式的迷宫密封装置密封。

3.根据权利要求2所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述柔性节包括金属波纹管和套在金属波纹管表面的柔性外套，柔性节之间可以相互活动，用于吸收各自的膨胀位移。

4.根据权利要求2所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述整流装置内表面为光滑曲面，从入口到出口截面积逐步减小。

5.根据权利要求2所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述隔板固定连接在风洞的洞壁上，隔板上的通孔为圆孔，设置在隔板的中心位置。

6.根据权利要求5所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述隔板包括板材和固定架，所述固定架通过连接件固定连接到风洞洞壁上，板材固定在固定架上，圆孔设置在板材上。

7.根据权利要求6所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述隔板与洞洞壁之间填充有毛毡用于密封。

8.根据权利要求2所述的TPS反推力短舱推力校准试验装置，其特征在于所述喇叭口与隔板之间填充有毛毡用于密封。