CN110763476A - 超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种超音速发动机试验台推力测量排气装置，包括发动机推力测量台架，排气系统，尾气处理系统和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；排气系统的一端穿过高空模拟舱的壳体表面固定安装在高空模拟舱内部，另一端与尾气处理系统固定连通。本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其发动机推力测量台架，实现了发动机推力的测量，结构简单，同时，实现了发动机试验台尾气的处理，使由碱性喷淋塔出气口排出的气体符合国家污染物排放标准。通过设置消音塔，对排气系统的排气进行了消音降噪，避免了噪声污染。

Description

超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及发动机试验技术领域，尤其是一种超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法。

背景技术

发动机试验与测试技术是固体推进技术的重要组成部分，推力测量则是发动机试验与测试中需要测量的一个重要参数。要研究发动机推力，需要做大量反复的试验，这些试验若都放到飞行试验中是不可能的。主要原因是飞行试验成本高、周期长、信息收获量小、具有冒险性、需要耗费大量的人力。这就需要进行发动机地面试车试验，发动机地面试验是指在地面上根据特定的条件及环境要求，对系统进行静态试验，获取描述系统的各项性能指标信息，以便解决发动机推力测试过程中的关键问题，然而现有技术中，对于发动机推力的实验设备尚无成熟性技术。

其次，针对涡扇发动机、固冲发动机等航空航天发动机的发动机试验台，其排出的气体的主要成分为二氧化碳和硫化氢并含有一定的颗粒物，颗粒物主要包括三氧化二硼和氧化镁，试验台排出的废气如果直接排入大气将会极大的对大气造成污染，导致酸雨的产生，同时排放的颗粒物会形成PM10、PM2.5等污染物污染大气，极不环保，而现有技术中，针对涡扇发动机、固冲发动机等航空航天发动机的发动机试验台的尾气处理尚无成熟有效的方法。

此外，污染发动机试验台各工作场所和周围环境的噪声源，主要来自空气动力噪声，该噪声源仅存在于试验台试车时，由高压、高速、高温的压缩空气和燃气在金属或其它围护结构内流动或向大气排放时产生高达130dB(A)以上的噪声。噪声是人们不需要的声音，人耳能听到的声音频率为20HZ至20000HZ 以内，这是人们能直接感受的噪声，此频率以外的噪声是人耳感受不到无声杀手，也是噪声控制的对象。目前各国家根据不同环境规定噪声要控制在不同的声压级以内。根据我国家环境保护法有关规定，每天工作8小时的新建企业允许噪声声压级为85dB(A)，每天工作1小时允许94dB(A)。对于发动机试验台这类声功率大于130dB(A)、作用时间短、工作场所远离城镇和居民区，噪声控制目的主要是使试验台工作人员场所噪声达到规定指标和尽可能减少对试验台以外环境的噪声。

对于试验台产生噪声的消音降噪的方法，现有技术尚无十分成熟有效的技术手段，申请人在先申请CN203910262U，提出了一种消声器，其对试验台的消音降噪起到了一定的效果，但是其消声器的厚片组件和薄片组件交错排列的方式，需要较大的占地面积，一方面，当发动机试验台的排气流量较小时，为了保证消声质量，仍需建立多个厚片组件和薄片组件(每层消音片组件至少需要 2片消声器的厚片组件和2片消声器的薄片组件另加半片消声器的厚片组件和半片消声器的薄片组件)，导致成本大幅提高；另一方面，当发动机试验台的允许安装消声设备的地面积较小不允许每层设置如该专利申请所述的消声器的厚片组件和薄片组件交错排列时，去掉任何一片消音片均导致消音能力的下降。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法。

本发明的技术解决方案是：一种超音速发动机试验台推力测量排气装置，包括发动机推力测量台架，排气系统，尾气处理系统和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；排气系统的一端穿过高空模拟舱的壳体表面固定安装在高空模拟舱内部，另一端与尾气处理系统固定连通。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架实现了发动机推力的测量，结构简单。

2、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架，巧妙的将动架通过弹簧片悬挂在定架上，并辅以力传感器测量发动机的推力，简单易行。

3、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，设置测量段托架，以保证用于测量被试发动机进气参数的测量段与发动机同轴，既保证了发动机进气模拟的精度，又提高了发动机进气参数测量的精度。

4、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，其动架总体刚度较大，为了保证试验架动态性能，在设计上合理分布受力元件，采用结构等强度原则，去掉材料的不受力部分等优化设计，减轻动架质量。

5、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，其定架设置水平底座，提高整个定架的承力能力。

6、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，设置锁紧状态，使发动机在未试验状态或者试验前安装发动机时，动架与定架保持固定状态，延长了发动机推力测量台架的使用寿命，同时避免在动架在自有状态下(未使用锁紧状态)下安装发动机及其相关试验件时对弹簧片施加不可逆外力甚至对弹簧片造成损伤，保证了发动机推力测量台架的精度。

7、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，采用龙门式发动机安装架，将发动机悬挂设置，提高了发动机推力的测量精度，并设置前接头和后接头位置可调节，大幅提高了发动机安装架的适用范围，解决了以往一个发动机设置一个发动机安装架的问题。

8、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，采用标准力传感器对工作力传感器进行工作力传感器的误差确定，静态校准，由此产生一组高精度的已知“模拟推力”对测力系统进行定度，由于它复现了试验状态的变形及受力情况，消除了由于试验时产生的变形、安装、温度、约束等引起的绝大部分系统误差，从而减小了推力测量不确定度。

9、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，通过标定绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图，将工作力传感器输出的力值通过特性曲线图准确的确定力的真实值，避免了每次试验对工作力传感器的校准，成本低，效率高。

10、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，通过设置封闭的循环水池和2套碱性喷淋台，实现了发动机试验台尾气的处理，使由碱性喷淋塔出气口排出的气体符合国家污染物排放标准，设置2套并联的碱性喷淋台，使发动机试验台尾气分成2路进行碱性喷淋，降低了发动机试验台尾气经过碱性喷淋塔的流速，使碱性喷淋过程更充分，同时降低了每个碱性喷淋塔的工作量，进一步充分的进行了碱性喷淋，同时，通过设置消音塔，对排气系统的排气进行了消音降噪，避免了噪声污染。

11、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，在消音过程中，创造性的提出了薄厚组合消音片平片，实现了在一个气流通道2侧分别设置了薄消音片和厚消音片，在保证消音能力的前提下，降低了消音片的使用数量(针对现有技术每层消音片组件至少需要2片消声器的厚片组件和2 片消声器的薄片组件另加半片消声器的厚片组件和半片消声器的薄片组件，本发明提出的每层消音片组件相当于仅需1片消声器的厚片组件和1片消声器的薄片组件另加半片消声器的厚片组件和半片消声器的薄片组件)，占地面积小(在适用大流量试车台的同时也适用于小流量发动机试车台)，适用范围广，同时也大幅降低了成本。

12、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，在消音过程中，其在消音片上设置导流片，对进入气流通道的气体导流，使得气体流动均匀，进一步提高了消音效力。

13、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机试验台尾气处理系统，创造性的在每个碱性喷淋塔中设置2层喷淋系统，使喷淋更加彻底。

14、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机试验台尾气处理系统中，在每层喷淋系统中设置填充有陶瓷材料的填料层，大幅提高了碱性喷淋塔的处理能力。

15、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，其发动机试验台尾气处理系统中，通过设置循环水池，废水处理设备和闭式冷却塔，实现了碱性循环水的重复利用，试验成本大幅降低。

16、本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置及其使用方法，在消音塔中增设了喷淋系统，进一步的尾气进行降解处理，使得尾气处理能力进一步提高。

附图说明

图1为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置的结构示意图。

图2为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的结构主视图。

图3为图2中A部的放大视图。

图4为图2中B部的放大视图。

图5为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架结构俯视图。

图6为图5中C部的放大视图。

图7为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的测量段托架的结构示意图。

图8为图7中D部的放大视图。

图9为图7中E部的放大视图。

图10为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的发动机安装架的结构主视图。

图11为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的发动机安装架的结构侧视图。

图12为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的发动机安装顶架的结构示意图。

图13为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机推力测量台架的力传感器校准的原理示意图。

图14为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的碱液喷淋塔的结构示意图。

图15为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的3层消音片组件的结构示意图。

图16为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的1层消音片组件的结构示意图。

图17为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的半薄消音片的结构示意图。

图18为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的半厚消音片的结构示意图。

图19为本发明的超音速发动机试验台推力测量排气装置中，发动机试验台尾气处理系统的薄厚组合消音片的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种超音速发动机，尤其是一种涡扇发动机、固冲发动机等航空航天发动机的试验台推力测量排气装置包括发动机推力测量台架，排气系统700，尾气处理系统和高空模拟舱900；所述高空模拟舱900为密封的壳体结构，其外型不做限定，可以为长方体、椭球体等；所述发动机推力测量台架固定安装在所述高空模拟舱900内，被试发动机1安装在所述发动机推力测量台架上；所述排气系统700的一端穿过所述高空模拟舱900的壳体表面固定安装在所述高空模拟舱900内部，另一端与所述尾气处理系统固定连通。

所述发动机推力测量台架，包括定架100，动架200和加载测量装置；所述加载测量装置包括弹簧片，加载机构330和工作力传感器350；所述动架200 通过所述弹簧片悬挂在定架100上，所述加载机构330固定安装在所述定架100 上，所述工作力传感器350两端分别连接所述定架100和动架200。

所述定架包括底座110，前安装座120，加载机构安装座130，第一定架弹簧片安装座140，定架工作力传感器安装座150，后安装座160和第二定架弹簧片安装座170；所述底座110为长方体结构，沿所述底座110长度方向，前安装座120和后安装座160分别固定安装在所述底座110的前端和后端，所述后安装座160包括横板和竖板，所述横板和竖板构成“L”型；所述加载机构安装座130固定安装在所述前安装座120上，所述第一定架弹簧片安装座140包括第一右定架弹簧片安装座141和第一左定架弹簧片安装座142，所述第一右定架弹簧片安装座141和第一左定架弹簧片安装座142固定安装在所述底座110 的前端并分别位于所述前安装座120两侧；所述定架工作力传感器安装座150 固定安装在所述底座110上并位于沿所述底座110长度方向的中心线上；所述第二定架弹簧片安装座170包括第二右定架弹簧片安装座171和第二左定架弹簧片安装座172，所述第二右定架弹簧片安装座171和第二左定架弹簧片安装座172固定安装在所述底座110的后端并分别位于所述后安装座160两侧。

所述动架200包括动架架体210，第一动架弹簧片安装座220，动架工作力传感器安装座230，第二动架弹簧片安装座240和动架标准力传感器安装座250 所述动架架体210包括右动架架体211，左动架架体212和动架连接板260，所述右动架架体211和左动架架体212结构相同，均为长方体结构且均与所述底座110平行，所述右动架架体211和左动架架体212沿长度方向的中心线与所述底座110沿长度方向的中心线平行，所述右动架架体211和左动架架体212 相对于所述底座110沿长度方向的中心线对称设置，所述动架连接板260为多个，多个所述动架连接板260将所述右动架架体211和左动架架体212固定连接；沿所述动架架体210长度方向，动架标准力传感器安装座250固定安装在所述动架架体210的前端底面；所述第一动架弹簧片安装座220包括第一右动架弹簧片安装座和第一左动架弹簧片安装座，所述第一右动架弹簧片安装座和第一左动架弹簧片安装座分别固定安装在所述右动架架体211和左动架架体 212的前端底面并分别位于所述动架标准力传感器安装座250两侧；所述动架工作力传感器安装座230固定安装在所述动架架体210的某一个动架连接板 260的底部并位于沿所述动架架体210长度方向的中心线上；所述第二动架弹簧片安装座240包括第二右动架弹簧片安装座和第二左动架弹簧片安装座，所述第二右动架弹簧片安装座和第二左动架弹簧片安装座分别固定安装在所述右动架架体211和左动架架体212的后端底面。

所述加载测量装置包括第一弹簧片310，第二弹簧片320，加载机构330，标准力传感器340和工作力传感器350；所述第一弹簧片310包括第一右弹簧片311和第一左弹簧片312，所述第一右弹簧片311两端分别与第一右定架弹簧片安装座141和第一右动架弹簧片安装座固定连接，所述第一左弹簧片312 两端分别与第一左定架弹簧片安装座142和第一左动架弹簧片安装座固定连接；所述第二弹簧片320包括第二右弹簧片321和第二左弹簧片322，所述第二右弹簧片321两端分别与第二右定架弹簧片安装座171和第二右动架弹簧片安装座固定连接，所述第二左弹簧片322两端分别与第二左定架弹簧片安装座 172和第二左动架弹簧片安装座固定连接；所述加载机构330固定安装在所述前安装座120的横板上，所述标准力传感器340固定安装在所述动架架体210 前端的挡板上，所述加载机构330和标准力传感器340同轴设置并与所述底座 110沿长度方向的中心线平行；所述工作力传感器350两端分别与定架工作力传感器安装座150和动架工作力传感器安装座230固定连接，所述工作力传感器350与所述加载机构330和标准力传感器340同轴设置；所述加载机构330包括伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接。

所述发动机推力测量台架包括用于支撑测量段的测量段托架，所述测量段托架包括同轴设置的第一测量段托架410和第二测量段托架420，所述第一测量段托架410和第二测量段托架420结构相同，且均固定安装在所述动架架体 210的顶面；所述测量段托架包括测量段托架支架411，测量段托架下环412，测量段托架上环413，测量段托架定位机构414和锁紧装置415；所述测量段托架支架411的底面与所述动架架体210的顶面固定连接，所述测量段托架下环 412和测量段托架上环413均为半圆形结构，所述测量段托架下环412和测量段托架上环413连接后构成圆形；所述测量段托架下环412与测量段托架支架 411一体成型；所述测量段托架定位机构414为3个，且结构相同，用于定位测量被试发动机1的进气参数的测量段，3个测量段托架定位机构414沿测量段托架下环412和测量段托架上环413连接后构成圆形的径向方向均匀分布，其中，一个测量段托架定位机构414设置在测量段托架上环413的顶部，剩余 2个测量段托架定位机构414设置在测量段托架下环412；所述测量段托架定位机构414包括定位机构螺母4141，定位机构锁紧螺母4142和定位机构螺杆 4143，所述定位机构螺杆4143穿过测量段托架下环412或测量段托架上环413，定位机构锁紧螺母4142套设于所述定位机构螺杆4143上并置于所述测量段托架下环412或测量段托架上环413外侧与所述测量段托架下环412或测量段托架上环413抵接，用于锁紧所述定位机构螺杆4143，所述定位机构螺母4141 套设于所述定位机构螺杆4143上并与所述定位机构锁紧螺母4142抵接；所述锁紧装置415为2个，且结构相同，用于固定连接所述测量段托架下环412和测量段托架上环413，2个锁紧装置415设置于所述测量段托架下环412和测量段托架上环413的连接端，所述锁紧装置415包括上锁紧板4151，下锁紧板 4152，锁紧螺栓4153和锁紧螺母4154，所述上锁紧板4151固定连接在所述测量段托架上环413的前端面，所述上锁紧板4151下表面与所述测量段托架上环 413的下表面重合，所述下锁紧板4152固定连接在所述测量段托架下环412的前端面，所述下锁紧板4152上表面与所述测量段托架下环412的的上表面重合，所述锁紧螺栓4153依次穿过所述下锁紧板4152和上锁紧板4151，所述锁紧螺母4154与所述锁紧螺栓4153配合并与所述上锁紧板4151抵接。

所述发动机推力测量台架包括锁紧装置，所述锁紧装置包括紧定螺杆510，紧定挡板520和紧定螺母530，所述紧定螺杆510依次穿过所述动架架体210 后端挡板，紧定挡板520，所述后安装座160的竖板和紧定螺母530，所述紧定螺母530与所述紧定螺杆510配合，所述紧定挡板520和紧定螺母530均与所述后安装座160的竖板抵接。

所述发动机推力测量台架包括发动机安装架600，所述发动机安装架600 包括发动机安装顶架610，结构相同的左立柱620和右立柱630，前接头640，后接头650及吊耳660；所述左立柱620和右立柱630的底面与所述动架200 可拆卸连接；所述发动机安装顶架610与所述左立柱620和右立柱630顶面固定连接构成龙门型，所述前接头640和后接头650可拆卸的安装在所述发动机安装顶架610上，所述吊耳660与所述发动机安装顶架610固定连接；所述发动机安装顶架610包括前梁611，后梁612和纵梁613，所述前梁611和后梁 612平行设置且均与所述纵梁613固定连接，所述后梁612与所述纵梁613一端固定连接，所述前梁611，后梁612和纵梁613构成“土”字型；所述纵梁 613上设置有用于安装前接头640和后接头650的安装孔614；所述左立柱620 包括前柱621，后柱622和立柱连接杆623，所述前柱621和后柱622平行设置并通过若干立柱连接杆623固定连接。

所述发动机推力测量台架包括力传感器校准装置，所述力传感器校准装置包括工控机，显示器，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置；工控机分别与显示器和伺服电机电连接，标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和工控机电连接，工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接。

所述排气系统700为现有技术，具体参见申请人已获中国发明专利ZL201610786167.4，其中所述排气系统700的尾室段710的一部分穿过所述高空模拟舱900并位于所述高空模拟舱900内；所述尾室段710内固定安装有可更换小尾室；所述排气系统700的出口与所述尾气处理系统的尾气处理系统输入管路850连通，所述尾气处理系统输入管路850分别与所述尾气处理系统的所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔进气口802连通。

所述尾气处理系统包括第一碱液喷淋塔810，第二碱液喷淋塔820，碱性液供应池830，消音塔840和尾气处理系统输入管路850。所述碱性液供应池830 为封闭式钢筋混凝土结构，内部充满碱性液体。

所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820结构相同，所述第一碱液喷淋塔810包括喷淋塔塔体801，喷淋塔进气口802，喷淋塔出气口803，喷淋塔碱液输入口804，喷淋塔第一填料层805，喷淋塔第一喷淋系统806，喷淋塔第二填料层807，喷淋塔第二喷淋系统808，喷淋塔液位计809，喷淋塔循环泵811，喷淋塔溢流口812，喷淋塔排污口813和喷淋塔维修口814；所述喷淋塔塔体801为中空圆柱体结构，所述喷淋塔进气口802，喷淋塔碱液输入口804，喷淋塔溢流口812，喷淋塔排污口813和喷淋塔维修口814均设置在所述喷淋塔塔体801的侧部，所述喷淋塔出气口803设置在所述喷淋塔塔体801顶部；所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔进气口802均与尾气处理系统输入管路850连通，喷淋塔出气口803均通过管路与所述消音塔840 连通，用于向喷淋系统输送碱性液体的输送管路一端与所述碱性液体供应池 830连通，另一端穿过所述喷淋塔碱液输入口804后分别与喷淋塔第一喷淋系统806和喷淋塔第二喷淋系统808连通，所述喷淋塔循环泵811设置在所述喷淋塔塔体801外部，用于将所述碱性液体供应池830内的碱性液体泵出通过用于向喷淋系统输送碱性液体的输送管路输送至喷淋塔第一喷淋系统806和喷淋塔第二喷淋系统808；优选的，所述用于向喷淋系统输送碱性液体的输送管路穿过所述喷淋塔碱液输入口804处设置有密封；所述喷淋塔溢流口812的设置位置高于所述喷淋塔进气口802，喷淋塔碱液输入口804和喷淋塔排污口813，所述喷淋塔排污口813通过管路与外部废水处理设备850连通。沿所述喷淋塔塔体801的轴线，自下而上在所述喷淋塔塔体801内部依次固定安装有喷淋塔第一填料层805，喷淋塔第一喷淋系统806，喷淋塔第二填料层807和喷淋塔第二喷淋系统808，优选的，所述喷淋塔第一填料层805和喷淋塔第二填料层807 内的填料为陶瓷填料。所述喷淋塔液位计设置于所述喷淋塔塔体801的侧部位于喷淋塔第一填料层805下部，用于监测所述喷淋塔塔体801底部废水的水位。

所述消音塔840为钢筋混凝土结构，其包括底部连通的入口消音片安装腔 841和出口消音片安装腔842，所述入口消音片安装腔841处固定安装有进口消音片组件843，所述出口消音片安装腔842处固定安装有出口消音片组件844，所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔出气口803均通过管路与所述消音塔840的入口消音片安装腔841连通，所述出口消音片安装腔842 的出口与大气连通；在所述出口消音片安装腔842内，在所述出口消音片组件844下方，自下而上，依次固定安装有下层喷淋系统845，中层喷淋系统846 和上层喷淋系统847，所述下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847通过管路与所述碱性液供应池830连通，在所述消音塔840外部设置有用于将所述碱性液体供应池830内的碱性液体泵出输送至所述下层喷淋系统 845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847的泵。所述进口消音片组件843 和出口消音片组件844结构相同。

其中，所述进口消音片组件843包括自下而上依次设置的下层消音片组件888431，中层消音片组件888432和上层消音片组件888433；每层消音片组件均包括间隔布置的半薄消音片8431,半厚消音片8432，薄厚组合消音片8433，每层消音片组件中，所述半薄消音片8431和半厚消音片8432设置于两端，并与所述消音塔840的入口消音片安装腔841的两端面固定连接，所述半薄消音片8431和半厚消音片8432中间间隔设置若干薄厚组合消音片8433，相邻设置的消音片构成了气流通道；每层消音片组件的安装方法以及与塔体的连接方法为现有技术，具体方式与申请人在先申请(CN201482057351.1)基本一致。

同一端侧，相邻2层的消音片种类不同，以使得相邻消音片组件构成的气流通道交错排列，进而提高消音装置的消音能力，在本申请的一个优选实施例中，沿消音塔水平方向，所述下层消音片组件888431中，消音片的排列方式为半薄消音片8431,薄厚组合消音片8433，薄厚组合消音片8433，半厚消音片 8432，其中，薄厚组合消音片8433中的厚消音片部分均朝向半薄消音片8431；所述中层消音片组件888432中，消音片的排列方式为半厚消音片8432，薄厚组合消音片8433，薄厚组合消音片8433，半薄消音片8431,其中，薄厚组合消音片8433中的厚消音片部分均朝向半薄消音片8431；所述上层消音片组件 888433中，消音片的排列方式为半薄消音片8431,薄厚组合消音片8433，薄厚组合消音片8433，半厚消音片8432，其中，薄厚组合消音片8433中的厚消音片部分均朝向半薄消音片8431。

所述半薄消音片8431包括半薄消音片平片884311和2个半薄消音片导流锥片884312，所述2个半薄消音片导流锥片884312与所述半薄消音片平片 884311两端固定连接，优选的，所述2个半薄消音片导流锥片884312与所述半薄消音片平片884311一体成型；所述半薄消音片平片884311和半薄消音片导流锥片884312表面均设置有若干消音片微孔8434，所述若干消音片微孔8434 均为穿透所述半薄消音片平片884311和半薄消音片导流锥片884312表面的通孔，其中，半薄消音片8431的结构为现有技术，其为申请人的在先申请(申请号：CN201482056663.0，发明名称：用于消声器的薄片组件)中的薄片组件的半片结构，通过设置半薄消音片导流锥片884312实现对进入气流通道的气体导流，使得气体流动均匀，进一步提高了消音效力。

所述半厚消音片8432包括半厚消音片平片884321和2个半厚消音片导流锥片884322，所述2个半厚消音片导流锥片884322与所述半厚消音片平片 884321两端固定连接，优选的，所述2个半厚消音片导流锥片884322与所述半厚消音片平片884321一体成型；所述半厚消音片平片884321和半厚消音片导流锥片884322表面均设置有若干消音片微孔8434，所述若干消音片微孔8434 均为穿透所述半厚消音片平片884321和半厚消音片导流锥片884322表面的通孔；其中，半厚消音片8432的结构为现有技术，其为申请人的在先申请(申请号：CN201482056662.6，发明名称：用于消声器的厚片组件)中的薄片组件的半片结构；通过设置半厚消音片导流锥片884322实现对进入气流通道的气体导流，使得气体流动均匀，进一步提高了消音效力。

所述薄厚组合消音片8433为所述半薄消音片8431和所述半厚消音片8432 水平面固定连接组合而成的组合片，组合后的薄厚组合消音片8433中，所述半薄消音片平片884311和半厚消音片平片884321平行设置构成所述薄厚组合消音片8433的薄厚组合消音片平片884331，所述2个半薄消音片导流锥片884312 和2个半厚消音片导流锥片884322构成所述薄厚组合消音片8433的2个薄厚组合消音片导流锥片884332；通过设置薄厚组合消音片导流锥片884332实现对进入气流通道的气体导流，使得气体流动均匀，进一步提高了消音效力。

所述半薄消音片8431的厚度为L1，半厚消音片8432的厚度为L2，薄厚组合消音片8433的厚度为L3，其中，L1＜L2＜L3，L3＝L1+L2。

优选的，所述消音片微孔8434的直径为0.6mm-1mm，进一步优选的，所述消音片微孔8434的直径为0.8mm。

优选的，所述入口消音片安装腔841和出口消音片安装腔842内的水平截面为方形通道，所述塔体811的墙厚度为0.5m，进一步优选的，所述塔体811 内的水平截面为0.5m×0.5m的方形通道。

优选的，所述半薄消音片8431的厚度L1为80mm-85mm，进一步优选的，所述半薄消音片8431的厚度L1为82mm。

优选的，所述半厚消音片8432的厚度L2为195mm-205mm，进一步优选的，述半厚消音片8432的厚度L2为820mm。

优选的，所述碱性液供应池830设置有注入市政自来水的注水口。

优选的，所述碱性液供应池830内设置有用于检测所述碱性液供应池830 内碱性液体酸碱度的检测仪和显示所述碱性液体供应池830内碱性液体水位的液位计。

优选的，所述碱性液体供应池830设置有用于投放碱性物料的投料口，以保证所述碱性液体供应池830内碱性液体酸碱度达到预定值。

使用所述超音速发动机试验台推力测量排气装置测量超音速发动机推力及进行尾气处理排放的方法，包括如下步骤：

S100)、安装被试发动机1和测量段

S110)、将用于测量发动机进气参数的测量段依次穿过第一测量段托架410 和第二测量段托架420，将测量段置于第一测量段托架410和第二测量段托架 420中；

S120)、根据被试发动机1的悬挂位置将前接头640和后接头650安装到纵梁613上；

S130)、将发动机安装架600安装到动架架体210上后将被试发动机1安装到所述前接头640和后接头650上；

S140)、调整测量段，将测量段一端与被试发动机1的进气口连接后，调整测量段托架定位机构414中的定位机构螺杆4143，使测量段与发动机进气口同轴后依次旋转测量段托架定位机构414中的定位机构锁紧螺母4142和定位机构螺母4141。

S200)、拆卸锁紧装置

松开紧定螺母530，将紧定螺杆510依次从所述后安装座160的竖板，紧定挡板520，动架架体210后端的挡板拔出后，取出紧定挡板520。

S300)、确定工作力传感器误差

S310)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器340发生位移进而带动所述动架架体210发生位移，动架架体210发生位移的过程中向工作力传感器350 施加力；

S320)、液压加载装置驱动校准油缸工作继续向标准力传感器340施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；

S330)、根据显示器显示的标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值绘制标准力传感器340和工作力传感器350的特性曲线图；同一加载力下，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器350 输出的力值与标准力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340输出的力值之差即为工作力传感器误差。

S400)、启动喷淋系统

S410)、分别启动喷淋塔循环泵811和用于将所述碱性液体供应池830内的碱性液体泵出输送至所述下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847的泵，将所述碱性液体供应池830内的碱性液体泵出分别输送至所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔第一喷淋系统806及喷淋塔第二喷淋系统808以及下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统 847。

S420)、分别启动所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔第一喷淋系统806及喷淋塔第二喷淋系统808以及下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847，碱性液体开始喷淋，保持所述第一碱液喷淋塔810和第二碱液喷淋塔820的喷淋塔第一喷淋系统806及喷淋塔第二喷淋系统808以及下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847工作。

S500)、模拟发动机高空飞行环境压力

启动所述排气系统700中的引射器，抽取所述高空模拟舱900内的气体，使所述高空模拟舱内900的压力与发动机高空飞行时所处高度的环境压力相同；

S600)、测量被试发动机推力

发动机点火，测量段检测被试发动机1的进气参数达到工况后，显示器显示工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器350输出的力值。

S700)、尾气处理

S710)、发动机试验，发动机试验台尾气由排气系统(该排气系统够可以为排气管路，引射器等)排出，由所述尾气处理系统输入管路850分别进入所述第一碱液喷淋塔810，第二碱液喷淋塔820的喷淋塔进气口802。

S720)、进入喷淋塔进气口802的发动机试验台尾气依次穿过喷淋塔第一填料层805和喷淋塔第二填料层807后由所述喷淋塔出气口803排出通过管路由所述消音塔840的顶部进入所述入口消音片安装腔841，所述发动机试验台尾气穿过喷淋塔第一填料层805和喷淋塔第二填料层807时，碱性液体与所述发动机试验台尾气进行降解处理。

S730)、进入所述入口消音片安装腔841的气体通过由3层消音片组件构成的交错排列的气流通道消音降噪后由进入所述出口消音片安装腔842进行二次喷淋。

S740)、进行二次喷淋后的气体通过由3层消音片组件构成的交错排列的气流通道消音降噪后由所述消音塔840的出口消音片安装腔842顶部排出大气。

S800)、关闭喷淋系统

发动机试验结束后，待时间到达预定时间，优选为试验结束后2-4小时，进一步优选3小时，关闭喷淋塔循环泵811，第一喷淋系统806和喷淋塔第二喷淋系统808后关闭设置于所述循环水池830的位于碱性循环水位下方的用于输送碱性循环水的碱性循环水输送口处的阀门。

发动机试验结束后，待时间到达预定时间，优选为试验结束后2-4小时，进一步优选3小时，关闭喷淋塔循环泵811，用于将所述碱性液体供应池830 内的碱性液体泵出输送至所述下层喷淋系统845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847的泵，第一喷淋系统806，喷淋塔第二喷淋系统808，下层喷淋系统 845，中层喷淋系统846和上层喷淋系统847。

优选的，每次发动机试验后，通过所述碱性液体供应池830设置的注入市政自来水的注水口注入自来水，并通过碱性液体供应池830设置的用于投放碱性物料的投料口投放碱性物料，使所述碱性液体供应池830内碱性液体的酸碱度达到预定值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于，包括发动机推力测量台架，排气系统，尾气处理系统和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；排气系统的一端穿过高空模拟舱的壳体表面固定安装在高空模拟舱内部，另一端与尾气处理系统固定连通。

2.根据权利要求1所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于：发动机推力测量台架，包括定架，动架和加载测量装置；加载测量装置包括弹簧片，加载机构和工作力传感器；动架通过弹簧片悬挂在定架上，加载机构固定安装在定架上，工作力传感器两端分别连接定架和动架。

3.根据权利要求2所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于：动架包括动架架体，第一动架弹簧片安装座，动架工作力传感器安装座，第二动架弹簧片安装座和动架标准力传感器安装座；沿动架架体长度方向，动架标准力传感器安装座固定安装在动架架体的前端底面；第一动架弹簧片安装座包括2个固定安装在动架架体的前端底面并分别位于动架标准力传感器安装座两侧；动架工作力传感器安装座固定安装在动架架体底部并位于沿动架架体长度方向的中心线上；第二动架弹簧片安装座包括2个分别固定安装在动架架体的后端底面。

4.根据权利要求3所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于：

定架包括底座，前安装座，加载机构安装座，第一定架弹簧片安装座，定架工作力传感器安装座，后安装座和第二定架弹簧片安装座；底座为长方体结构，沿底座长度方向，前安装座和后安装座分别固定安装在底座的前端和后端，后安装座包括横板和竖板，横板和竖板构成“L”型；加载机构安装座固定安装在前安装座上，第一定架弹簧片安装座包括2个，固定安装在底座的前端并分别位于前安装座两侧；定架工作力传感器安装座固定安装在底座上并位于沿底座长度方向的中心线上；第二定架弹簧片安装座包括2个，固定安装在底座的后端并分别位于后安装座两侧。

5.根据权利要求4所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于：加载测量装置包括第一弹簧片，第二弹簧片，加载机构，标准力传感器和工作力传感器；第一弹簧片包括2个，每个第一弹簧片分别与一个第一定架弹簧片安装座和一个第一动架弹簧片安装座固定连接，第二弹簧片包括2个，每个第二弹簧片两端分别与一个第二定架弹簧片安装座和一个第二动架弹簧片安装座固定连接；加载机构固定安装在前安装座的横板上，标准力传感器固定安装在动架架体前端的挡板上，加载机构和标准力传感器同轴设置并与底座沿长度方向的中心线平行；工作力传感器两端分别与定架工作力传感器安装座和动架工作力传感器安装座固定连接，工作力传感器与加载机构和标准力传感器同轴设置。

6.根据权利要求1所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于，尾气处理系统包括第一碱液喷淋塔，第二碱液喷淋塔，碱性液供应池，消音塔和尾气处理系统输入管路；第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔的喷淋塔进气口均与尾气处理系统输入管路连通，喷淋塔出气口均通过管路与消音塔连通，用于向喷淋系统输送碱性液体的输送管路一端与碱性液体供应池连通，另一端穿过喷淋塔碱液输入口后分别与喷淋塔第一喷淋系统和喷淋塔第二喷淋系统连通；消音塔内自下而上，依次固定安装有下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统，下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统通过管路与碱性液供应池连通。

7.根据权利要求6所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于，第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔结构相同，第一碱液喷淋塔包括喷淋塔塔体，喷淋塔进气口，喷淋塔出气口，喷淋塔碱液输入口，喷淋塔第一填料层，喷淋塔第一喷淋系统，喷淋塔第二填料层，喷淋塔第二喷淋系统，喷淋塔液位计，喷淋塔循环泵，喷淋塔溢流口，喷淋塔排污口和喷淋塔维修口；喷淋塔塔体为中空圆柱体结构，喷淋塔进气口，喷淋塔碱液输入口，喷淋塔溢流口，喷淋塔排污口和喷淋塔维修口均设置在喷淋塔塔体的侧部，喷淋塔出气口设置在喷淋塔塔体顶部；喷淋塔循环泵设置在喷淋塔塔体外部，用于将碱性液体供应池内的碱性液体泵出通过用于向喷淋系统输送碱性液体的输送管路输送至喷淋塔第一喷淋系统和喷淋塔第二喷淋系统；喷淋塔溢流口的设置位置高于喷淋塔进气口，喷淋塔碱液输入口和喷淋塔排污口，喷淋塔排污口通过管路与外部废水处理设备连通；沿喷淋塔塔体的轴线，自下而上在喷淋塔塔体内部依次固定安装有喷淋塔第一填料层，喷淋塔第一喷淋系统，喷淋塔第二填料层和喷淋塔第二喷淋系统，喷淋塔液位计设置于喷淋塔塔体的侧部位于喷淋塔第一填料层下部，用于监测喷淋塔塔体底部废水的水位。

8.根据权利要求6所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于，消音塔包括底部连通的入口消音片安装腔和出口消音片安装腔，入口消音片安装腔处固定安装有进口消音片组件，出口消音片安装腔处固定安装有出口消音片组件，第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔的喷淋塔出气口均通过管路与消音塔的入口消音片安装腔连通，出口消音片安装腔的出口与大气连通；在出口消音片安装腔内，在出口消音片组件下方，自下而上，依次固定安装有下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统，下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统通过管路与碱性液供应池连通，在消音塔外部设置有用于将碱性液体供应池内的碱性液体泵出输送至下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统的泵。

9.根据权利要求6所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置，其特征在于，进口消音片组件和出口消音片组件结构相同，进口消音片组件包括自下而上依次设置的下层消音片组件，中层消音片组件和上层消音片组件；每层消音片组件均包括间隔布置的半薄消音片,半厚消音片，薄厚组合消音片，每层消音片组件中，半薄消音片和半厚消音片设置于两端，并与消音塔的入口消音片安装腔的两端面固定连接，半薄消音片和半厚消音片中间间隔设置若干薄厚组合消音片，相邻设置的消音片构成了气流通道。

10.一种使用权利要求1-9任一项所述的超音速发动机试验台推力测量排气装置测量超音速发动机推力及进行尾气处理排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100)、安装被试发动机和测量段

S110)、将用于测量发动机进气参数的测量段依次穿过第一测量段托架和第二测量段托架，将测量段置于第一测量段托架和第二测量段托架中；

S120)、根据被试发动机的悬挂位置将前接头和后接头安装到发动机安装顶架上；

S130)、将被发动机安装架安装到动架架体上后将被试发动机安装到前接头和后接头上；

S140)、调整测量段，将测量段一端与被试发动机进气口连接后，调整测量段托架，使测量段与发动机进气口同轴后定位测量段；

S200)、拆卸锁紧装置

松开紧定螺母，将紧定螺杆依次从后安装座的竖板，紧定挡板，动架架体后端的挡板拔出后，取出紧定挡板；

S300)、确定工作力传感器误差

S310)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器发生位移进而带动动架架体发生位移，动架架体发生位移的过程中向工作力传感器施加力；

S320)、液压加载装置驱动校准油缸工作继续向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；

S330)、根据显示器显示的标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图；同一加载力下，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值与标准力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器输出的力值之差即为工作力传感器误差；

S400)、启动喷淋系统

S410)、分别启动喷淋塔循环泵和用于将碱性液体供应池内的碱性液体泵出输送至下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统的泵，将碱性液体供应池内的碱性液体泵出分别输送至第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔的喷淋塔第一喷淋系统及喷淋塔第二喷淋系统以及下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统；

S420)、分别启动第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔的喷淋塔第一喷淋系统及喷淋塔第二喷淋系统以及下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统，碱性液体开始喷淋，保持第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔的喷淋塔第一喷淋系统及喷淋塔第二喷淋系统以及下层喷淋系统，中层喷淋系统和上层喷淋系统工作。

S500)、模拟发动机高空飞行环境压力

启动排气系统中的引射器，抽取所述高空模拟舱内的气体，使所述高空模拟舱内的压力与发动机高空飞行时所处高度的环境压力相同；

S600)、测量被试发动机推力

发动机点火，测量段检测被试发动机进气参数达到工况后，显示器显示工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值；

S700)、尾气处理

S710)、发动机试验，发动机试验台尾气由排气系统排出，由尾气处理系统输入管路分别进入第一碱液喷淋塔，第二碱液喷淋塔的喷淋塔进气口；

S720)、进入喷淋塔进气口的发动机试验台尾气依次穿过喷淋塔第一填料层和喷淋塔第二填料层后由喷淋塔出气口排出通过管路由消音塔的顶部进入入口消音片安装腔，发动机试验台尾气穿过喷淋塔第一填料层和喷淋塔第二填料层时，碱性液体与发动机试验台尾气进行降解处理；

S730)、进入入口消音片安装腔的气体通过由3层消音片组件构成的交错排列的气流通道消音降噪后由进入出口消音片安装腔进行二次喷淋；

S740)、进行二次喷淋后的气体通过由3消音片组件构成的交错排列的气流通道消音降噪后由消音塔的出口消音片安装腔顶部排出大气；

S800)、关闭喷淋系统

发动机试验结束后，待时间到达预定时间，关闭喷淋塔循环泵，第一喷淋系统和喷淋塔第二喷淋系统后关闭设置于循环水池的位于碱性循环水位下方的用于输送碱性循环水的碱性循环水输送口处的阀门。

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