CN110320046A - 航空发动机试车台实物模型及工作方法 - Google Patents

航空发动机试车台实物模型及工作方法 Download PDF

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李亚晋
王毅
常蕾
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开的航空发动机试车台实物模型，属于航空发动机试车测量和校准领域。本发明是以缩比设计的与实际航空发动机试车台结构一致的模型设备，主要由抽气风机段、发动机段、测量段和进气导流段组成，各部段固定连接。本发明的工作方法为：在发动机段内，将发动机吊装于试车台架，待完成发动机试车控制系统的安装和初始化后，启动发动机进入试车状态；在测量段内，利用安装的流场测试系统，进行发动机试车间流场测量。通过调节抽气风机段内风机的频率和转速，实现试车间内不同流速的流场；通过改变进气导流段的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行流场测量试验。本发明还具有不干扰流场、可溯源的优点。

Description

航空发动机试车台实物模型及工作方法
技术领域
本发明涉及一种航空发动机试车台实物模型及工作方法，属于航空发动机试车测量和校准领域。
背景技术
航空发动机最主要的性能参数是推力，发动机的单位燃油消耗量等性能参数的计算与推力相关，因此航空发动机推力的测量非常重要。试车台试验是测量发动机推力的手段，是测量其他性能参数的途径，发动机试车时，有很多因素都会对推力的测量产生影响，因此需要对试验推力进行修正，才能得到准确的推力值。试车台推力测量的修正主要包括发动机试车台气动冲量的修正和台架阻力的修正，在航空发动机推力的阻力修正中，气动附加阻力的修正量可占80％至90％的量级，目前主要通过在航空发动机试车台开展进气流场测试实验，来进行气动附加阻力的测量和评估，气动附加阻力对推力的修正方法的实验和研究，可以依托航空发动机试车台实物模型进行。
目前国外有试车台模拟装置，但均不具备LDV和PIV测试能力，未见类似的专利报道，中国实用新型专利ZL201620428335.8涉及的激光反射装置用于粒子图像测速技术，与本发明的终点技术不同。能够用于试车台推力测量修正的航空发动机模型试车台，国内并没有公开的研究报道。
发明内容
本发明公开的航空发动机试车台实物模型及工作方法要解决的技术问题是：模拟航空发动机试车台进气流场，实现对进气流场的测量；通过调节试车间内气流速度，从而测试气流速度对推力的影响，从而通过进气冲量实现对推力修正。本发明还具有不干扰流场、可溯源的优点。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的航空发动机试车台实物模型，是以缩比设计的与实际航空发动机试车台结构一致的模型设备，主要由抽气风机段、发动机段、测量段和进气导流段组成，各部段固定连接。
抽气风机段设置风机，用于在前段发动机段和测量段内形成调节流速的流场，流场内最大流速20m/s；
发动机段具备吊装发动机的设备，包含动架、固定架、弹簧片和推力传感器。
测量段包括探针、风速计系统、位移机构，用于对测量段内多个截面的流场参数进行测试。
进气导流段按照实际航空发动机试车台的进气结构缩比设计，具有进气导流功能的垂直导流格栅和水平导流格栅。
测量段和进气导流段安装在滑动导轨上，将测量段和进气导流段移动后，能够进行模拟露天试车台实验。
发动机段、测量段和进气导流段侧面均设有透明光学玻璃窗，用于实现激光多普勒测速(LDV)和粒子速度成像(PIV)测量功能，实现不干扰流场、可溯源的目的。
抽气风机段、发动机段、测量段和进气导流段依次通过螺栓法兰连接固定。
本发明公开的航空发动机试车台实物模型的工作方法为：
在发动机段内，将发动机吊装于试车台架，待完成发动机试车控制系统的安装和初始化后，启动发动机进入试车状态；
在测量段内，利用安装的流场测试系统，进行发动机试车间流场测量。
通过调节抽气风机段内风机的频率和转速，实现试车间内不同流速的流场；
通过改变进气导流段的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行流场测量试验。所述流场测量试验包括露天试车台流场测量试验。
通过改变进气导流段的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行露天试车台等流场测量试验。
激光多普勒测速(LDV)和粒子速度成像(PIV)通过透明光学玻璃窗实现测量功能，进而实现不干扰流场、可溯源的目的。
有益效果：
1、本发明公开的航空发动机试车台实物模型及工作方法，以一定的缩比模拟航空发动机试车台结构，能够模拟实际航空发动机试车台的流场状态，实现对进气流场的测量，进行进气冲量对航空发动机推力的修正研究，实现通过进气冲量修正航空发动机推力。
2、本发明公开的航空发动机试车台实物模型及工作方法，抽气风机段设置风机，用于在前段发动机段和测量段内形成调节流速的流场，流场内最大流速20m/s。
3、本发明公开的航空发动机试车台实物模型及工作方法，发动机段、测量段和进气导流段侧面均设有透明光学玻璃窗，用于实现激光多普勒测速(LDV)和粒子速度成像(PIV)测量功能，实现不干扰流场、可溯源的目的。
附图说明
图1是航空发动机试车台实物模型结构示意图。
其中：1—抽气风机段、2—发动机段、3—测量段、4—进气导流段。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开的航空发动机试车台实物模型包括抽气风机段1、发动机段2、测量段3和进气导流段4，各部段通过螺栓法兰连接固定。抽气风机段1内置轴流式风机，通过变频控制系统对风机系统进行频率和功率的控制，在试车间实物模型内形成一定流速的流场。
本实施例公开的航空发动机试车台实物模型的工作方法为：
在发动机段2内，将小型涡喷发动机吊装于试车台架，待完成发动机试车控制系统的安装和初始化后，启动发动机进入试车状态；
在测量段3内，安装皮托管、风速计等流场测试设备，进行发动机试车间流场测量；
通过调节抽气风机段1内风机的频率和转速，实现试车间内不同流速的流场；
通过改变进气导流段4的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行露天试车台等流场测量试验。
激光多普勒测速(LDV)和粒子速度成像(PIV)通过透明光学玻璃窗实现测量功能，进而实现不干扰流场、可溯源的目的。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.航空发动机试车台实物模型，其特征在于：是以缩比设计的与实际航空发动机试车台结构一致的模型设备，主要由抽气风机段(1)、发动机段(2)、测量段(3)和进气导流段(4)组成，各部段固定连接；
抽气风机段(1)设置风机，用于在前段发动机段(2)和测量段(3)内形成调节流速的流场。
2.如权利要求1所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：发动机段(2)具备吊装发动机的设备，包含动架、固定架、弹簧片和推力传感器。
3.如权利要求2所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：测量段(3)包括探针、风速计系统、位移机构，用于对测量段(3)内多个截面的流场参数进行测试。
4.如权利要求3所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：进气导流段(4)按照实际航空发动机试车台的进气结构缩比设计，具有进气导流功能的垂直导流格栅和水平导流格栅。
5.如权利要求4所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：测量段(3)和进气导流段(4)安装在滑动导轨上，将测量段(3)和进气导流段(4)移动后，能够进行模拟露天试车台实验。
6.如权利要求5所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：发动机段(2)、测量段(3)和进气导流段(4)侧面均设有透明光学玻璃窗，用于实现激光多普勒测速(LDV)和粒子速度成像(PIV)测量功能，实现不干扰流场、可溯源的目的。
7.如权利要求6所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：抽气风机段(1)、发动机段(2)、测量段(3)和进气导流段(4)依次通过螺栓法兰连接固定。
8.如权利要求6所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：工作方法为：
在发动机段(2)内，将发动机吊装于试车台架，待完成发动机试车控制系统的安装和初始化后，启动发动机进入试车状态；
在测量段(3)内，利用安装的流场测试系统，进行发动机试车间流场测量；
通过调节抽气风机段(1)内风机的频率和转速，实现试车间内不同流速的流场；
通过改变进气导流段(4)的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行流场测量试验；所述流场测量试验包括露天试车台流场测量试验。
9.如权利要求8所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：前段发动机段(2)和测量段(3)内形成调节流速的流场，流场内最大流速20m/s。
10.如权利要求8所述的航空发动机试车台实物模型，其特征在于：通过改变进气导流段(4)的位置和结构，模拟不同的实际航空发动机试车间结构，进行露天试车台流场测量试验。
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