CN110043370A - 涡扇发动机核心机的空气流量测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其包括以下步骤：步骤S1、确定表征发动机核心机的空气流量的参数；步骤S2、确定测量位置；步骤S3、对测试流道进行改装；步骤S4、对验证机压气机和压气机部件的试验件上进行如步骤S3的改装；步骤S5、通过压气机部件试验进口流量管测量空气流量，建立空气流量和压气机后总静压差的关系式，整机试验通过所述关系式和测得的总静压差获得整机上核心机的空气流量。本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法在涡扇发动机整机条件下，通过间接测量获得整机上核心机的空气流量。这对保证整机试验安全，确定核心机工作点，对研究核心机性能和稳定性有重要意义。

Description

涡扇发动机核心机的空气流量测量方法
技术领域
本发明涉及涡扇发动机领域，特别涉及一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法。
背景技术
在涡扇发动机领域中，涡扇发动机经过发动机的空气分成两部分，一部分经过风扇外涵后直接通过喷管排出，产生推力，另一部分经过风扇内涵后通过燃气发生器做功并产生部分推力。其中，核心机又称燃气发生器，包括压气机、燃烧室和涡轮，主要作用是产生循环功，加速外涵气流产生推力。空气流量是指单位时间内流过发动机或核心机的空气质量。
图1为现有技术中涡扇发动机的示意图。如图1所示，涡扇发动机一般分为低压部件和高压部件，低压部件包括风扇/增压级和低压涡轮，高压部件包括高压压气机、燃烧室和高压涡轮，通常称作核心机，核心机的空气流量由压气机确定。
为了研究核心机性能和稳定性，需要确定核心机的工作点，这就要求测量核心机的空气流量。但是，在核心机气动流道中没有平直段来整流，并且没有空间布置受感部。另外，核心机在全转速范围内空气流量范围很大。
因此，一般在整机上无法直接测量核心机空气流量。另外核心机在全转速范围内空气流量范围很大，很难保证全转速范围的测量精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中涡扇发动机在整机上无法直接测量核心机的空气流量的缺陷，提供一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特点在于，所述空气流量测量方法包括以下步骤：
步骤S1、确定表征发动机核心机的空气流量的参数；
步骤S2、确定测量位置；
步骤S3、对测试流道进行改装；
步骤S4、对验证机压气机和压气机部件的试验件上进行如步骤S3的改装；
步骤S5、通过压气机部件试验进口流量管测量空气流量，建立空气流量和压气机后总静压差的关系式，整机试验通过所述关系式和测得的总静压差获得整机上核心机的空气流量。
根据本发明的一个实施例，在步骤S1中采用总静压差作为所述表征发动机核心机的空气流量的参数。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S2中压气机后马赫数的取值范围在0.15-0.2之间。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S2选择测量压气机后的总静压差。
根据本发明的一个实施例，步骤S3还包括：改进测量通道，在安装有测试受感部的高压压气机的出口导向叶片流道内设置对称的导向叶片。
根据本发明的一个实施例，步骤S3还包括：在燃烧室机匣的壁面打孔，安装总静压受感部，在高压压气机的出口导向叶片流道内测量压气机出口总静压。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S4还包括：在同样改装的高压压气机试验件上，在进气道前设置不同尺寸的流量管，测量全转速范围内的核心机的空气流量；
确定换算空气流量和总静压压差的关系式为
根据本发明的一个实施例，所述步骤S4还包括：在发动机上测量PT和PS，根据在压气机上得到的上述关系，间接测量发动机上核心机的换算空气流量Wc。
本发明的积极进步效果在于：
本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法在涡扇发动机整机条件下，通过间接测量获得整机上核心机的空气流量。这对保证整机试验安全，确定核心机工作点，对研究核心机性能和稳定性有重要意义。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中涡扇发动机的示意图。
图2为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中改进的测量通道的示意图。
图3为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中总静压受感部的安装位置示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图1为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中涡扇发动机的示意图。图2为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中改进的测量通道的示意图。图3为本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法中总静压受感部的安装位置示意图。
如图1至图3所示，本发明公开了一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其包括以下步骤：
步骤S1、确定表征发动机核心机的空气流量的参数。
其中，总静压差是表征空气流量的单值参数，因此采用总静压差作为所述表征发动机核心机的空气流量的参数。
步骤S2、确定测量位置。
其中，压气机后马赫数在全转速范围内变化小，取值范围在0.15-0.2之间，因此选择测量压气机后总静压差。
步骤S3、对测试流道进行改装。
此步骤中，为了保证总静压差达到一定的精度，改进测量通道，进一步提高马赫数，使出口面积减小，同时整流测量通道。
具体地说，当改进测量通道时，在安装有测试受感部的高压压气机的出口导向叶片10流道内设置对称的导向叶片20。
然后，在燃烧室机匣30的壁面打孔，安装总静压受感部40，在高压压气机的出口导向叶片10流道内测量压气机出口总静压。
步骤S4、对验证机压气机和压气机部件的试验件上进行如上述步骤S3的改装。
具体地说，在同样改装的高压压气机试验件上，在进气道前设置不同尺寸的流量管，测量全转速范围内的核心机的空气流量。
步骤S5、通过压气机部件试验进口流量管测量空气流量，建立空气流量和压气机后总静压差的关系式，整机试验通过所述关系式和测得的总静压差获得整机上核心机的空气流量。
确定换算空气流量和总静压压差的关系式为在发动机上测量PT和PS，根据在压气机上得到的上述关系，间接测量发动机上核心机的换算空气流量Wc。
根据上述描述，本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法实现了在高压压气机出口测量空气流量。其对测量通道进行了改装，在安装测试受感部的高压压气机出口导向叶片流道内增加对称的导向叶片。同时利用了高压压气机部件试验支持整机上核心机流量测量。
综上所述，本发明涡扇发动机核心机的空气流量测量方法在涡扇发动机整机条件下，通过间接测量获得整机上核心机的空气流量。这对保证整机试验安全，确定核心机工作点，对研究核心机性能和稳定性有重要意义。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，所述空气流量测量方法包括以下步骤：
步骤S1、确定表征发动机核心机的空气流量的参数；
步骤S2、确定测量位置；
步骤S3、对测试流道进行改装；
步骤S4、对验证机压气机和压气机部件的试验件上进行如步骤S3的改装；
步骤S5、通过压气机部件试验进口流量管测量空气流量，建立空气流量和压气机后总静压差的关系式，整机试验通过所述关系式和测得的总静压差获得整机上核心机的空气流量。
2.如权利要求1所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，在步骤S1中采用总静压差作为所述表征发动机核心机的空气流量的参数。
3.如权利要求1所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S2中压气机后马赫数的取值范围在0.15-0.2之间。
4.如权利要求3所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S2选择测量压气机后的总静压差。
5.如权利要求3所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，步骤S3还包括：改进测量通道，在安装有测试受感部的高压压气机的出口导向叶片流道内设置对称的导向叶片。
6.如权利要求5所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，步骤S3还包括：在燃烧室机匣的壁面打孔，安装总静压受感部，在高压压气机的出口导向叶片流道内测量压气机出口总静压。
7.如权利要求1所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：在同样改装的高压压气机试验件上，在进气道前设置不同尺寸的流量管，测量全转速范围内的核心机的空气流量；
确定换算空气流量和总静压压差的关系式为
8.如权利要求7所述的涡扇发动机核心机的空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：在发动机上测量PT和PS，根据在压气机上得到的上述关系，间接测量发动机上核心机的换算空气流量Wc。
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