CN110044628A - 一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器及其方法，该动态畸变发生器包括支架、合页、控制系统，所述支架由多个同心的圆环组成；各圆环上沿其径向安装有若干电机固定梁；所述合页为若干个，合页轴沿圆环的径向安装在安装在电机固定梁的顶面上，所述电机固定梁的背面安装有步进电机，电机轴的端部设置有与电机轴垂直的开度调节棒，通过步进电机带动电机轴旋转，从而改变开度调节棒的角度，以控制合页的开合度；所述控制系统与步进电机连接，用于控制步进电机。本发明能够模拟战斗机机动飞行时压气机的进口流场畸变；流场各处的畸变幅值可在试验中调节；通入高温气体，即可模拟武器发射产生的总温和气体成分畸变。

Description

一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器及其方法
技术领域
本发明属于一种影响压气机进口管道内气体流动的装置，属航空发动机技术领域。
背景技术
航空发动机进口流场畸变对压气机的性能和稳定性具有不利影响，甚至可能直接威胁飞行安全。因此，在压气机的地面性能试验中，常使用畸变网、插板等各种技术模拟压气机进口流场的畸变，以考察其影响，评定压气机的稳定性。这些畸变发生器均是通过改变进口形状来产生畸变的，由于形状固定，它们只能产生静态的、或者图谱固定的动态流场畸变。而战斗机在机动时，或发射武器时，压气机入口产生的是图谱变化的动态畸变，并可能伴随气体成分的变化。随着高性能战斗机的发展，现有的畸变模拟技术越来越不能满足需求，因此有必要设计一种形状可在试验中改变，并适用于模拟武器发射影响的动态畸变发生器。
钝体在高速气流中会产生非定常的尾迹，利用钝体阵列产生所需的流场畸变是可行的。若钝体的形状在试验中可调节，就可以方便地模拟战斗机机动时的压气机进口流场畸变；此外，若通入高温气体，钝体阵列就会像武器的燃烧室和喷气部件一样起到增强掺混的作用，从而也可以模拟武器尾气影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器及其方法，该发生器利用合页产生动态畸变，合页的开度可在试验中调节，从而产生图谱变化的动态流场畸变。在此基础上，通入高温气体，可以模拟武器尾气产生的气体成分畸变。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，包括支架、合页、控制系统，其中：
所述支架由多个同心的圆环组成；各圆环上沿其径向安装有若干电机固定梁；
所述合页为若干个，每个合页安装在一个电机固定梁上；合页包括两片页板以及位于两片页板之间的合页轴，两片页板之间设置有扭簧，扭簧安装在合页轴上，扭簧能够使两片页板自动闭合；合页轴沿圆环的径向安装在安装在电机固定梁的顶面上，所述电机固定梁的背面安装有步进电机，电机固定梁中开设有孔，合页中心开设有孔隙，步进电机的电机轴依次穿过孔及孔隙，电机轴的端部设置有与电机轴垂直的开度调节棒，通过步进电机带动电机轴旋转，从而改变开度调节棒的角度，以控制合页的开合度；
所述控制系统与步进电机连接，用于控制步进电机。
进一步的，所述合页轴的两端设置有固定铁丝，用于固定合页的轴向位置。
进一步的，所述电机固定梁与合页轴可拆卸式连接。
进一步的，所述步进电机通过螺栓固定在电机固定梁上。
进一步的，所述合页轴位于电机固定梁的下游位置，且低于电机固定梁的中线。
进一步的，所述合页上设置有凹槽，用于容纳电机轴。
进一步的，所述合页安装于支架的部分区域或全部区域。
一种压气机稳定性试验方法，包括以下步骤：
步骤1，根据实验需要，确定所需的畸变角和径向范围，并在需要产生畸变的区域内安装合页轴与合页；
步骤2，将动态畸变发生器固定在地面试验台的进气管道中，并将控制系统与电源、计算机连接；
步骤3，通过计算机控制控制系统，使各合页完全闭合，并标定为基准位置；
步骤4，开始实验，根据所需产生的动态分量的形式，控制各合页的开度，以调节畸变幅值的空间分布。
其中，若需要模拟发射武器时，武器发射产生的总温与气体成分畸变，则在上游通入高温气体，使用动态畸变发生器模拟武器的燃烧室与喷气部件的掺混效应；其中高温气体的温度与所模拟的武器的燃烧室与喷气部件的气体温度相同。
有益效果：本发明与现有技术比较有以下优点：1)能够产生各处幅值可调的动态畸变；2)适用于模拟武器发射产生的进口畸变；3)为战斗机的压气机地面试验提供了一站式的畸变模拟解决方案。
附图说明
图1为动态畸变发生器示意图；
图2为扭簧合页结构示意图；
图3为电机固定梁的结构示意图；
图4为电机固定梁与步进电机的连接关系示意图；
图5为电机固定梁与合页的连接关系示意图；
图6为合页开度控制机制示意图；
图中：
1-支架；
2-合页，201-页板，202-扭簧，203-合页轴，204-固定铁丝，205-孔隙，206-凹槽；
3-控制系统；
4-步进电机，401-电机轴；
5-电机固定梁，501-孔；
6-开度调节棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1-6所示，本发明的一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，包括支架1、合页2、控制系统3，其中：
支架1由多个同心的圆环组成；各圆环上沿其径向安装有若干电机固定梁5。
合页2为若干个，每个合页2安装在一个电机固定梁5上；如图2，合页2包括两片页板201以及位于两片页板201之间的合页轴203，两片页板201之间设置有扭簧202，扭簧202安装在合页轴203上，扭簧202能够使两片页板201自动闭合；如图3-5，合页轴203沿圆环的径向安装在安装在电机固定梁5的顶面上，电机固定梁5的背面安装有步进电机4，电机固定梁5中开设有孔501，合页2中心开设有孔隙205，步进电机4的电机轴401依次穿过孔501及孔隙205，电机轴401的端部设置有与电机轴401垂直的开度调节棒6，通过步进电机4带动电机轴401旋转，从而改变开度调节棒6的角度，以控制合页2的开合度。
控制系统3与步进电机4连接，用于控制步进电机。
如图2，合页轴203的两端设置有固定铁丝204，通过将固定铁丝204缠绕在合页轴203的两端，以防止页板201沿合页轴203滑动，从而固定合页2的轴向位置。
电机固定梁5与合页轴203可拆卸式连接，因而可以仅在需要产生畸变的区域安装合页。因此，合页2安装于支架1的部分区域或全部区域
如图4，所述步进电机4通过螺栓固定在电机固定梁5上。
如图5，合页轴203位于电机固定梁5的下游位置，且低于电机固定梁5的中线。使得电机轴可以穿过合页中心的空隙
合页2上设置有凹槽206，用于容纳电机轴401。
气流流经合页，其尾迹在压气机进口造成动态畸变；调节合页开度，可控制当地的动态畸变幅值；合页的开度影响畸变幅值的大小。
如图6为合页开度控制机制示意图。步进电机依靠旋转改变开度调节棒的角度，从而控制合页的开度，影响动态畸变的幅值。由于步进电机的转速、停止位置仅取决于输入的脉冲信号的频率与脉冲数，而不受负载的影响，因而可实现开环位置控制，不需要复杂的反馈机构。
各步进电机控制各合页的开度，其运动规律由计算机通过控制系统控制，因此在实验中，各处的畸变幅值可以实时调节。
基于本发明的动态畸变发生器的压气机稳定性试验方法，包括以下步骤：
步骤1，根据实验需要，确定所需的畸变角和径向范围，并在需要产生畸变的区域内安装合页轴与合页；
步骤2，将动态畸变发生器固定在地面试验台的进气管道中，并将控制系统与电源、计算机连接；
步骤3，通过计算机控制控制系统，使各合页完全闭合，并标定为基准位置；
步骤4，开始实验，根据所需产生的动态分量的形式，控制各合页的开度，以调节畸变幅值的空间分布。
若需要模拟发射武器时，武器发射产生的总温与气体成分畸变，则在上游通入高温气体，使用动态畸变发生器模拟武器的燃烧室与喷气部件的掺混效应；其中高温气体的温度与所模拟的武器的燃烧室与喷气部件的气体温度相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：包括支架(1)、合页(2)、控制系统(3)，其中：
所述支架(1)由多个同心的圆环组成；各圆环上沿其径向安装有若干电机固定梁(5)；
所述合页(2)为若干个，每个合页(2)安装在一个电机固定梁(5)上；合页(2)包括两片页板(201)以及位于两片页板(201)之间的合页轴(203)，两片页板(201)之间设置有扭簧(202)，扭簧(202)安装在合页轴(203)上，扭簧(202)能够使两片页板(201)自动闭合；合页轴(203)沿圆环的径向安装在安装在电机固定梁(5)的顶面上，所述电机固定梁(5)的背面安装有步进电机(4)，电机固定梁(5)中开设有孔(501)，合页(2)中心开设有孔隙(205)，步进电机(4)的电机轴(401)依次穿过孔(501)及孔隙(205)，电机轴(401)的端部设置有与电机轴(401)垂直的开度调节棒(6)，通过步进电机(4)带动电机轴(401)旋转，从而改变开度调节棒(6)的角度，以控制合页(2)的开合度；
所述控制系统(3)与步进电机(4)连接，用于控制步进电机。
2.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述合页轴(203)的两端设置有固定铁丝(204)，用于固定合页(2)的轴向位置。
3.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述电机固定梁(5)与合页轴(203)可拆卸式连接。
4.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述步进电机(4)通过螺栓固定在电机固定梁(5)上。
5.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述合页轴(203)位于电机固定梁(5)的下游位置，且低于电机固定梁(5)的中线。
6.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述合页(2)上设置有凹槽(206)，用于容纳电机轴(401)。
7.根据权利要求1所述的用于压气机稳定性试验的动态畸变发生器，其特征在于：所述合页(2)安装于支架(1)的部分区域或全部区域。
8.一种基于权利要求1所述的动态畸变发生器的压气机稳定性试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，根据实验需要，确定所需的畸变角和径向范围，并在需要产生畸变的区域内安装合页轴与合页；
步骤2，将动态畸变发生器固定在地面试验台的进气管道中，并将控制系统与电源、计算机连接；
步骤3，通过计算机控制控制系统，使各合页完全闭合，并标定为基准位置；
步骤4，开始实验，根据所需产生的动态分量的形式，控制各合页的开度，以调节畸变幅值的空间分布。
9.根据权利要求8所述的动态畸变发生器的压气机稳定性试验方法，其特征在于：若需要模拟发射武器时，武器发射产生的总温与气体成分畸变，则在上游通入高温气体，使用动态畸变发生器模拟武器的燃烧室与喷气部件的掺混效应；其中高温气体的温度与所模拟的武器的燃烧室与喷气部件的气体温度相同。
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