CN111380691A - 总压畸变发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种总压畸变发生器，包括架体、垂直流线型中空夹板、堵塞隔板、畸变元件、推杆、气缸组件；垂直流线型中空夹板相互平行安装在架体的前板与后板之间；各垂直流线型中空夹板相互间隔安装；各堵塞隔板安装在各相邻的两块垂直流线型中空夹板之间，使得装配后的垂直流线型中空夹板之间各气流通道所形成的总体气流进出面形状与所需气流截面形状相对应；各畸变元件安装在每两块相邻的垂直流线型中空夹板之间，用于调节气流，形成进气畸变；推杆设置在垂直流线型中空夹板的内空间中，每根推杆连接相对应的一个畸变元件；气缸组件中各气缸分别连接对应的推杆。本发明可以实现稳态、动态畸变比例可调的总压畸变模拟功能。

Description

总压畸变发生器

技术领域

本发明涉及一种发动机进气模拟装置，尤其是一种总压畸变发生器。

背景技术

飞机在飞行使用过程中由于机动飞行、飞机机身和进气道结构、大气紊流、激波与附面层干扰、吸入导弹发射尾气等因素的影响会导致飞机进气道出口气流分布不均匀，带来发动机进气畸变。对于战斗机、无人作战飞机而言，总压畸变在发动机工作中持续存在，是导致发动机性能恶化、气动稳定性降低的重要因素。总压畸变是一种总压轴向或者径向分布不均匀现象，会带来发动机的工作性能损失并造成发动机稳定性问题，严重的总压畸变会导致风扇/压气机失速或喘振，发动机进入不稳定工作状态，甚至导致发动机空中停车，造成飞机的恶性事故。同时，进气总压畸变还会带来发动机结构性损伤及故障。总压畸变会诱发风扇/压气机叶片、轮盘的同步振动响应，造成燃烧室燃烧温度场不均匀，带来涡轮叶片热应力过大导致提前损坏等问题。综合来看，进气总压畸变一直困扰着发动机的安全使用。为了准确评估进气道畸变特性对航空发动机的气动及结构性能影响，迫切需要开展航空发动机总压畸变流场特征参数的系统性等研究。进行进口压力畸变试验研究就需要选择一种合适的总压畸变发生器。

英美等国家通常使用的是网格压力畸变发生器，固定不动的网格畸变发生器只能产生稳态压力畸变，单纯的稳态压力畸变试验已经满足不了进气道、发动机匹配研究的需要。而动态总压畸变模拟器调整技术难度大，需要较高压力的来流空气，使试验动力费用增加；且结构复杂，尺寸和重量大，设计、加工和调整难度大费用高。

俄罗斯采用插板畸变发生器，插板畸变发生器是一种稳态、动态总压畸变模拟装置。基于一块插板的畸变发生器的原理来看，仅仅一块插板通常会形成一个低压区和一个高压区相对分布的图谱，产生唯一对应的稳态畸变和动态畸变。这不能充分反映多低压区，稳、动态总压畸变大范围变化的特征。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种紊流度可以调节和控制的总压畸变发生器，能够模拟真实发动机进气压力畸变图谱，为准确评估发动机的抗畸变能力提供支撑。本发明采用的技术方案是：

一种总压畸变发生器，包括架体、垂直流线型中空夹板、堵塞隔板、畸变元件、推杆、气缸组件；

所述架体的前板与后板上设有与所需气流截面形状相应的开口；

所述垂直流线型中空夹板相互平行安装在架体的前板与后板之间；垂直流线型中空夹板的内空间用于安装推杆；各垂直流线型中空夹板相互间隔安装；每两块相邻的垂直流线型中空夹板之间形成前后向的气流通道；

各堵塞隔板安装在各相邻的两块垂直流线型中空夹板之间，使得装配后的垂直流线型中空夹板之间各气流通道所形成的总体气流进出面形状与所需气流截面形状相对应；堵塞隔板的宽度大于畸变元件的宽度；

各畸变元件安装在每两块相邻的垂直流线型中空夹板之间，用于调节气流，形成进气畸变；各畸变元件的总体分布与所需气流截面形状相对应；

推杆设置在垂直流线型中空夹板的内空间中，每根推杆连接相对应的一个畸变元件，用于对畸变元件进行调节；推杆的一端露出垂直流线型中空夹板；

气缸组件包括与推杆数量相当的气缸，每个气缸分别连接相应的推杆。

进一步地，在架体的顶部与底部分别安装有气缸；

各畸变元件分为上下两部分，上部的各畸变元件通过相应的各推杆分别连接安装在架体顶部的各气缸，下部的各畸变元件通过相应的各推杆分别连接安装在架体底部的各气缸。

进一步地，畸变元件包括导流板、上合页、下合页；上合页和下合页上均设有多个气流孔；

所述导流板的前部呈楔形，在导流板的两侧设有定位销，导流板两侧的定位销分别与畸变元件两侧的垂直流线型中空夹板连接；

所述导流板的后端与上合页前端通过关节销铰接，上合页的后端与下合页的后端通过关节销铰接；

所述下合页前部的一侧设有滑动销，所述滑动销装配在畸变元件相应一侧的垂直流线型中空夹板上开设的竖向滑槽中，并且连接垂直流线型中空夹板中对应的推杆。

更进一步地，所述导流板中还设有横向的连杆孔，供横向连杆穿过；横向连杆穿过各垂直流线型中空夹板和/或堵塞隔板，以及导流板中的连杆孔，将垂直流线型中空夹板、堵塞隔板、畸变元件装配呈整体。

更进一步地，所述导流板的后端下部还设有避让缺口。

更进一步地，每一对垂直流线型中空夹板采用螺栓夹紧。

进一步地，堵塞隔板的宽度比畸变元件的宽度大1%～5%。

进一步地，各畸变元件呈阵列分布。

本发明的优点在于：

1）可以根据发动机进气畸变图谱实现相应的进气压力畸变功能。

2）可以实现稳态、动态畸变比例可调的总压畸变模拟功能。

3）通过简单调整压力畸变元件数量及相应附件能够测试不同型号的发动机。

4）结构简单、制造经费低，易实现耦合流场畸变特性等研究。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的去掉架体后整体示意图。

图3为本发明的畸变元件结构示意图。

图4为本发明的畸变元件安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例提出的一种总压畸变发生器，包括架体1、垂直流线型中空夹板2、堵塞隔板3、畸变元件4、推杆5、气缸组件6；

所述架体1的前板与后板上设有与所需气流截面形状相应的开口101，例如所述开口101可以是圆形，通常开口101的形状与发动机进气道出口截面形状一致；

所述垂直流线型中空夹板2相互平行安装在架体1的前板与后板之间；垂直流线型中空夹板2的内空间用于安装推杆5；各垂直流线型中空夹板2相互间隔安装；每两块相邻的垂直流线型中空夹板2之间形成前后向的气流通道；

各堵塞隔板3安装在各相邻的两块垂直流线型中空夹板2之间，使得装配后的垂直流线型中空夹板2之间各气流通道所形成的总体气流进出面形状与所需气流截面形状相对应；在一些实施例中，堵塞隔板3的第一个作用是堵塞每两块相邻的垂直流线型中空夹板2之间气流通道的一部分，因此，总体上，可以使得保留下来的各气流通道所构成的气流进出面形状大致是圆形，与所需气流截面形状相对应；堵塞隔板3的宽度略大于畸变元件4的宽度，例如堵塞隔板3的宽度比畸变元件4的宽度大1%～5%；每一对垂直流线型中空夹板2用螺栓夹紧；堵塞隔板3的第二个作用是可以使得畸变元件4在两块相邻的垂直流线型中空夹板2之间活动自如；

各畸变元件4安装在每两块相邻的垂直流线型中空夹板2之间，用于调节气流，形成进气畸变；各畸变元件4的总体分布与所需气流截面形状相对应；也就是说，在一些实施例中，各畸变元件4大致呈圆形分布；

推杆5设置在垂直流线型中空夹板2的内空间中，每根推杆5连接相对应的一个畸变元件4，用于对畸变元件4进行调节；推杆5的一端露出垂直流线型中空夹板2；

气缸组件6包括与推杆5数量相当的气缸，每个气缸分别连接相应的推杆5；

在一些实施例中，为了方便推杆5与各畸变元件4的连接，以及各气缸与推杆5的连接；各畸变元件4分为上下两部分，上部的各畸变元件4通过相应的各推杆5分别连接安装在架体1顶部的各气缸，下部的各畸变元件4通过相应的各推杆5分别连接安装在架体1底部的各气缸；

如图3所示，畸变元件4包括导流板401、上合页402、下合页403；上合页402和下合页403上均设有多个气流孔；

所述导流板401的前部呈楔形，在导流板401的两侧设有定位销401a，导流板401两侧的定位销401a分别与畸变元件4两侧的垂直流线型中空夹板2连接；

所述导流板401的后端与上合页402前端通过关节销铰接，上合页402的后端与下合页403的后端通过关节销铰接；

所述下合页403前部的一侧设有滑动销403a，所述滑动销403a装配在畸变元件4相应一侧的垂直流线型中空夹板2上开设的竖向滑槽201中，并且连接垂直流线型中空夹板2中对应的推杆5；

在一些实施例中，所述导流板401中还设有横向的连杆孔401b，供横向连杆7穿过；横向连杆7穿过各垂直流线型中空夹板2和/或堵塞隔板3，以及导流板401中的连杆孔401b，将垂直流线型中空夹板2、堵塞隔板3、畸变元件4装配呈整体；

在一些实施例中，所述导流板401的后端下部还设有避让缺口401c，能够方便上下合页完全合拢；

当畸变元件4以一定角度张开时，相当于在流场中放置了一个V形的堵塞物，可以改变畸变元件4两片合页的张开角度而改变堵塞面积，从而改变下游流场压力畸变区的范围和畸变强度；在一些实施例中，气流从总压畸变发生器的后方向前方流动；

气缸组件6通过控制系统进行控制，根据输入的总压畸变图谱，控制系统换算需要执行堵塞动作的畸变元件4位置，并发出相应的堵塞指令，相应气缸的电气控制器收到指令后驱动气缸动作，使得相应的畸变元件4进行动作，张开相应的角度，实现相应的总压畸变模拟；

在本发明描述的实施例中，各畸变元件4可以呈阵列分布，采用多畸变元件组合的方式，实现了发动机进气压力畸变图谱且稳态畸变和紊流度比例可调的目标，并可实现不同压力畸变图谱的快速转换。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种总压畸变发生器，其特征在于，包括架体(1)、垂直流线型中空夹板(2)、堵塞隔板(3)、畸变元件(4)、推杆(5)、气缸组件(6)；

所述架体(1)的前板与后板上设有与所需气流截面形状相应的开口101；

所述垂直流线型中空夹板(2)相互平行安装在架体(1)的前板与后板之间；垂直流线型中空夹板(2)的内空间用于安装推杆(5)；各垂直流线型中空夹板(2)相互间隔安装；每两块相邻的垂直流线型中空夹板(2)之间形成前后向的气流通道；

各堵塞隔板(3)安装在各相邻的两块垂直流线型中空夹板(2)之间，使得装配后的垂直流线型中空夹板(2)之间各气流通道所形成的总体气流进出面形状与所需气流截面形状相对应；堵塞隔板(3)的宽度大于畸变元件(4)的宽度；

各畸变元件(4)安装在每两块相邻的垂直流线型中空夹板(2)之间，用于调节气流，形成进气畸变；各畸变元件(4)的总体分布与所需气流截面形状相对应；

推杆(5)设置在垂直流线型中空夹板(2)的内空间中，每根推杆(5)连接相对应的一个畸变元件(4)，用于对畸变元件(4)进行调节；推杆(5)的一端露出垂直流线型中空夹板(2)；

气缸组件(6)包括与推杆(5)数量相当的气缸，每个气缸分别连接相应的推杆(5)。

2.如权利要求1所述的总压畸变发生器，其特征在于，

在架体(1)的顶部与底部分别安装有气缸；

各畸变元件(4)分为上下两部分，上部的各畸变元件(4)通过相应的各推杆(5)分别连接安装在架体(1)顶部的各气缸，下部的各畸变元件(4)通过相应的各推杆(5)分别连接安装在架体(1)底部的各气缸。

3.如权利要求1或2所述的总压畸变发生器，其特征在于，

畸变元件(4)包括导流板(401)、上合页(402)、下合页(403)；上合页(402)和下合页(403)上均设有多个气流孔；

所述导流板(401)的前部呈楔形，在导流板(401)的两侧设有定位销(401a)，导流板(401)两侧的定位销(401a)分别与畸变元件(4)两侧的垂直流线型中空夹板(2)连接；

所述导流板(401)的后端与上合页(402)前端通过关节销铰接，上合页(402)的后端与下合页(403)的后端通过关节销铰接；

所述下合页(403)前部的一侧设有滑动销(403a)，所述滑动销(403a)装配在畸变元件(4)相应一侧的垂直流线型中空夹板(2)上开设的竖向滑槽(201)中，并且连接垂直流线型中空夹板(2)中对应的推杆(5)。

4.如权利要求3所述的总压畸变发生器，其特征在于，

所述导流板(401)中还设有横向的连杆孔(401b)，供横向连杆(7)穿过；横向连杆(7)穿过各垂直流线型中空夹板(2)和/或堵塞隔板(3)，以及导流板(401)中的连杆孔(401b)，将垂直流线型中空夹板(2)、堵塞隔板(3)、畸变元件(4)装配呈整体。

5.如权利要求3所述的总压畸变发生器，其特征在于，

所述导流板(401)的后端下部还设有避让缺口(401c)。

6.如权利要求1或2所述的总压畸变发生器，其特征在于，

每一对垂直流线型中空夹板(2)采用螺栓夹紧。

7.如权利要求1或2所述的总压畸变发生器，其特征在于，

堵塞隔板(3)的宽度比畸变元件(4)的宽度大1%～5%。

8.如权利要求1或2所述的总压畸变发生器，其特征在于，

各畸变元件(4)呈阵列分布。

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