CN112665818B - 一种声衬流阻测量试验装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声衬流阻测量试验装置和方法，该装置包括：流管通道、平板元件声衬、声衬安装盘、流阻测量天平和密封盖板；流管通道包括供气流通过的气流通道和用于放置流阻测量天平的凸台；流阻测量天平一端与流管通道的凸台的基座固连，另一端与声衬安装盘固连；平板元件声衬与声衬安装盘固连，平板元件声衬的带孔平面与流管通道内腔下底面贴平；声衬安装盘和密封盖板通过迷宫设计将流管通道的气流通道和凸台隔离；密封盖板通过密封圈与流管通道进行密封固定。本发明能够对声衬流动阻力进行精确测量。

Description

一种声衬流阻测量试验装置和方法

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，尤其涉及一种声衬流阻测量试验装置和方法。

背景技术

声衬又称为穿孔板声衬，被广泛用于现代商用航空发动机消声短舱和燃烧室出口。由于声衬结构与一般的机身表面结构不同，它由穿孔板与背腔、背板组成。它的总阻力不仅包括穿孔板表面摩擦阻力，而且还有穿孔侧壁与背腔的压差力部分。在以前人们对于声衬起到消声效果而以增加声衬阻力为代价认为是可以接受的，但随着声衬在飞机上大量应用后，声衬阻力的影响成为需要考虑的问题了，因而，对声衬流动阻力进行试验测量成为声衬应用必须考核的指标。为了测量穿孔板表面摩擦阻力，需要尽可能减少或消除穿孔侧壁与背腔的压差力，才能得到较为精确的声衬流阻，进而也导致目前对于如何减少或消除穿孔侧壁与背腔的压差力成为比较关注且有待解决的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种声衬流阻测量试验装置和方法，能够对声衬流动阻力进行精确测量；采用迷宫和密封设计的方法，既能方便天平进行流阻测量且可忽略穿孔侧壁与背腔的压差力对流阻测量的影响；采用插拔式的安装方式，能够将声衬精确地与声衬流阻测量试验装置进行定位和固定，防差错和通用性的设计提高了试验的效率和精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种声衬流阻测量试验装置，包括：流管通道、平板元件声衬、声衬安装盘、流阻测量天平和密封盖板；

流管通道包括供气流通过的气流通道和用于放置流阻测量天平的凸台；流阻测量天平一端与流管通道的凸台的基座固连，另一端与声衬安装盘固连；平板元件声衬与声衬安装盘固连，平板元件声衬的带孔平面与流管通道内腔下底面贴平；声衬安装盘和密封盖板通过迷宫设计将流管通道的气流通道和凸台隔离，防止气流从气流通道窜到凸台；密封盖板通过密封圈与流管通道进行密封固定，防止外界气流窜到流管通道内部空间中，造成流阻测量天平的测量误差；当不同速度的气流通过流管通道时，作用在平板元件声衬的气流阻力通过流阻测量天平即可测得。

在上述声衬流阻测量试验装置中，流管通道的气流通道的截面内腔形状为长方形，在试验前后区域尺寸相等；气流通道内的气流流速根据试验需求进行调节，且气流偏斜角的精度控制在±0.05°以内。

在上述声衬流阻测量试验装置中，流阻测量天平，用于对作用在平板元件声衬上的气流的气动力进行测量，保证声衬安装盘和平板元件声衬在气流作用下只发生平移运动而无滚转运动。

在上述声衬流阻测量试验装置中，流阻测量天平的四周设置隔离板，通过隔离板对流阻测量天平进行隔离，减少流阻测量天平与凸台内的流动气流作用；其中，隔离板与凸台固定。

在上述声衬流阻测量试验装置中，声衬安装盘与流阻测量天平的一端通过U型配合进行x和y方向的定位配合，并通过螺钉Ⅰ进行Z方向的固定。

在上述声衬流阻测量试验装置中，平板元件声衬嵌入安装在声衬安装盘内，平板元件声衬与声衬安装盘通过螺钉Ⅱ进行预紧定位。

在上述声衬流阻测量试验装置中，平板元件声衬采用穿孔板蜂窝夹层材料制备得到，平板元件声衬与气流接触摩擦的平面与流管通道的下底面共面，且两平面的阶差控制在±0.1mm以内。

在上述声衬流阻测量试验装置中，密封盖板内端面设置有一口字型的密封凸台，当流阻测量天平、声衬安装盘和平板元件声衬安装完成后，通过设置有密封凸台的密封盖板对声衬流阻测量试验装置进行整体密封，防止流管通道和外界的气流窜入到凸台内。

在上述声衬流阻测量试验装置中，密封盖板为两件，在流管通道的凸台两侧各布置一件，平板元件声衬从流管通道的凸台两侧均可进行安装更换。

相应的，本发明还公开了一种声衬流阻测量试验方法，包括：

步骤1，将流阻测量天平一端与流管通道的凸台的基座固连，并在流阻测量天平的四周布置隔离板，隔离板与流管通道的凸台的基座固连；将平板元件声衬内嵌于声衬安装盘，保证平板元件声衬和声衬安装盘的外端面贴平无台阶，并用螺钉Ⅱ进行预紧定位；将平板元件声衬和声衬安装盘的整体从侧面，通过U型配合与流阻测量天平进行x和y方向的定位配合，插入到流管通道的凸台内，并通过螺钉Ⅰ进行Z方向的固定；将密封盖板合上，并与流管通道紧固；

步骤2，预设试验气流速度为v，流阻测量天平对平板元件声衬所受气动阻力进行持续测量一段时间T，并实时记录气动测量参数；停止试验气流速度输入，打开密封盖板，卸下螺钉Ⅰ，将平板元件声衬和声衬安装盘取下，卸下螺钉Ⅱ并拆下平板元件声衬，此时，将另一件平板元件声衬重复步骤的操作；

步骤3，将N个平板元件声衬所试验得到的气动测量参数进行计算分析，获得平板元件声衬材料在预设试验气流速度v下的流阻特性参数；改变预设试验气流速度，重复步骤和的操作，获得平板元件声衬材料在预设试验气流速度范围内的流阻特性。

本发明具有以下优点：

(1)通过对流阻测量试验装置进行迷宫和密封设计，大大降低了流管通道和外界气流窜入到凸台内，既能方便天平进行流阻测量且可忽略穿孔侧壁与背腔的压差力的影响。

(2)采用插拔式的安装方式，能够将声衬精确地与声衬流阻测量试验装置进行定位和固定，防差错和通用性的设计提高了试验的效率和准确度。

(3)通过对声衬流阻测量试验装置及方法的设计，满足元件级声衬的流阻试验测量要求，能够实现批量化的声衬流动阻力的精确测量。

附图说明

图1是本发明实施例中一种声衬流阻测量试验装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

如图1，在本实施例中，该声衬流阻测量试验装置，包括：流管通道1、平板元件声衬2、声衬安装盘3、流阻测量天平4和密封盖板7。其中，流管通道1包括供气流通过的气流通道和用于放置流阻测量天平4的凸台；流阻测量天平4一端与流管通道1的凸台的基座固连，另一端与声衬安装盘3固连；平板元件声衬2与声衬安装盘3固连，平板元件声衬2的带孔平面与流管通道1内腔下底面贴平；声衬安装盘3和密封盖板7通过迷宫设计将流管通道1的气流通道和凸台隔离，防止气流从气流通道窜到凸台；密封盖板7通过密封圈与流管通道1进行密封固定，防止外界气流窜到流管通道1内部空间中，造成流阻测量天平4的测量误差；当不同速度的气流通过流管通道1时，作用在平板元件声衬2的气流阻力通过流阻测量天平4即可测得。

在本实施例中，流管通道1的气流通道的截面内腔形状为长方形，在试验前后区域尺寸相等；气流通道内的气流流速根据试验需求进行调节，且气流偏斜角的精度控制在±0.05°以内。

在本实施例中，流阻测量天平4，用于对作用在平板元件声衬2上的气流的气动力进行测量，保证声衬安装盘3和平板元件声衬2在气流作用下只发生平移运动而无滚转运动。

在本实施例中，流阻测量天平4的四周设置隔离板，通过隔离板对流阻测量天平4进行隔离，减少流阻测量天平4与凸台内的流动气流作用；其中，隔离板与凸台固定。

在本实施例中，声衬安装盘3与流阻测量天平4的一端通过U型配合进行x和y方向的定位配合，并通过螺钉Ⅰ6进行Z方向的固定。

在本实施例中，平板元件声衬2嵌入安装在声衬安装盘3内，平板元件声衬2与声衬安装盘3通过螺钉Ⅱ5进行预紧定位。

在本实施例中，平板元件声衬2采用穿孔板蜂窝夹层材料制备得到，平板元件声衬2与气流接触摩擦的平面与流管通道1的下底面共面，且两平面的阶差控制在±0.1mm以内。

在本实施例中，密封盖板7内端面设置有一口字型的密封凸台，当流阻测量天平4、声衬安装盘3和平板元件声衬2安装完成后，通过设置有密封凸台的密封盖板7对声衬流阻测量试验装置进行整体密封，防止流管通道1和外界的气流窜入到凸台内。

在本实施例中，密封盖板7为两件，在流管通道1的凸台两侧各布置一件，平板元件声衬2从流管通道1的凸台两侧均可进行安装更换。

在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种声衬流阻测量试验方法，包括：

步骤1，将流阻测量天平4一端与流管通道1的凸台的基座固连，并在流阻测量天平4的四周布置隔离板，隔离板与流管通道1的凸台的基座固连；将平板元件声衬2内嵌于声衬安装盘3，保证平板元件声衬2和声衬安装盘3的外端面贴平无台阶，并用螺钉Ⅱ5进行预紧定位；将平板元件声衬2和声衬安装盘3的整体从侧面，通过U型配合与流阻测量天平4进行x和y方向的定位配合，插入到流管通道1的凸台内，并通过螺钉Ⅰ6进行Z方向的固定；将密封盖板7合上，并与流管通道1紧固。

步骤2，预设试验气流速度为v，流阻测量天平4对平板元件声衬2所受气动阻力进行持续测量一段时间T，并实时记录气动测量参数；停止试验气流速度输入，打开密封盖板7，卸下螺钉Ⅰ6，将平板元件声衬2和声衬安装盘3取下，卸下螺钉Ⅱ5并拆下平板元件声衬2，此时，将另一件平板元件声衬2重复步骤1的操作。

步骤3，将N个平板元件声衬2所试验得到的气动测量参数进行计算分析，获得平板元件声衬2材料在预设试验气流速度v下的流阻特性参数；改变预设试验气流速度，重复步骤1和2的操作，获得平板元件声衬2材料在预设试验气流速度范围内的流阻特性。

对于方法实施例而言，由于其与装置实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例部分的说明即可。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种声衬流阻测量试验方法，其特征在于，该声衬流阻测量试验方法基于声衬流阻测量试验装置实现；

声衬流阻测量试验装置包括：流管通道(1)、平板元件声衬(2)、声衬安装盘(3)、流阻测量天平(4)和密封盖板(7)；其中，流管通道(1)包括供气流通过的气流通道和用于放置流阻测量天平(4)的凸台；流阻测量天平(4)一端与流管通道(1)的凸台的基座固连，另一端与声衬安装盘(3)固连；平板元件声衬(2)与声衬安装盘(3)固连，平板元件声衬(2)的带孔平面与流管通道(1)内腔下底面贴平；声衬安装盘(3)和密封盖板(7)通过迷宫设计将流管通道(1)的气流通道和凸台隔离，防止气流从气流通道窜到凸台；密封盖板(7)通过密封圈与流管通道(1)进行密封固定，防止外界气流窜到流管通道(1)内部空间中，造成流阻测量天平(4)的测量误差；当不同速度的气流通过流管通道(1)时，作用在平板元件声衬(2)的气流阻力通过流阻测量天平(4)即可测得；

声衬流阻测量试验方法包括如下步骤：

步骤1，将流阻测量天平(4)一端与流管通道(1)的凸台的基座固连，并在流阻测量天平(4)的四周布置隔离板，隔离板与流管通道(1)的凸台的基座固连；将平板元件声衬(2)内嵌于声衬安装盘(3)，保证平板元件声衬(2)和声衬安装盘(3)的外端面贴平无台阶，并用螺钉Ⅱ(5)进行预紧定位；将平板元件声衬(2)和声衬安装盘(3)的整体从侧面，通过U型配合与流阻测量天平(4)进行x和y方向的定位配合，插入到流管通道(1)的凸台内，并通过螺钉Ⅰ(6)进行z方向的固定；将密封盖板(7)合上，并与流管通道(1)紧固；

步骤2，预设试验气流速度为v，流阻测量天平(4)对平板元件声衬(2)所受气动阻力进行持续测量一段时间T，并实时记录气动测量参数；停止试验气流速度输入，打开密封盖板(7)，卸下螺钉Ⅰ(6)，将平板元件声衬(2)和声衬安装盘(3)取下，卸下螺钉Ⅱ(5)并拆下平板元件声衬(2)，此时，将另一件平板元件声衬(2)重复步骤1的操作；

步骤3，将N个平板元件声衬(2)所试验得到的气动测量参数进行计算分析，获得平板元件声衬(2)材料在预设试验气流速度v下的流阻特性参数；改变预设试验气流速度，重复步骤1和2的操作，获得平板元件声衬(2)材料在预设试验气流速度范围内的流阻特性。

2.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，流管通道(1)的气流通道的截面内腔形状为长方形，在试验前后区域尺寸相等；气流通道内的气流流速根据试验需求进行调节，且气流偏斜角的精度控制在±0.05°以内。

3.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，流阻测量天平(4)，用于对作用在平板元件声衬(2)上的气流的气动力进行测量，保证声衬安装盘(3)和平板元件声衬(2)在气流作用下只发生平移运动而无滚转运动。

4.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，流阻测量天平(4)的四周设置隔离板，通过隔离板对流阻测量天平(4)进行隔离，减少流阻测量天平(4)与凸台内的流动气流作用；其中，隔离板与凸台固定。

5.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，平板元件声衬(2)采用穿孔板蜂窝夹层材料制备得到，平板元件声衬(2)与气流接触摩擦的平面与流管通道(1)的下底面共面，且两平面的阶差控制在±0.1mm以内。

6.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，密封盖板(7)内端面设置有一口字型的密封凸台，当流阻测量天平(4)、声衬安装盘(3)和平板元件声衬(2)安装完成后，通过设置有密封凸台的密封盖板(7)对声衬流阻测量试验装置进行整体密封，防止流管通道(1)和外界的气流窜入到凸台内。

7.根据权利要求1所述的声衬流阻测量试验方法，其特征在于，密封盖板(7)为两件，在流管通道(1)的凸台两侧各布置一件，平板元件声衬(2)从流管通道(1)的凸台两侧均可进行安装更换。

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