CN112665863B - 径向旋转板式可调总压畸变发生器 - Google Patents

Abstract

径向旋转板式可调总压畸变发生器，包括管体、支撑部件、总压畸变挡板、密封部件以及旋转部件；管体管壁上周向均匀开设有n个贯通孔，管体外壁上套装有支撑部件，支撑部件上周向均匀开设有n个贯通孔，管体内部设置有n个扇形总压畸变挡板，每个总压畸变挡板的圆心角为360/n，管体和支撑部件的贯通孔内设置旋转部件，每个总压畸变挡板的端部与旋转部件相连，n大于等于3。本发明中可以通过旋转不同周向角度的挡板实现不同总压畸变的分布，且各个挡板的旋转完全独立，可以实现涵盖：不同畸变角、对称形式畸变，非对称形式畸变等，结构简单、操作简易、长度小、改变畸变条件时不需要拆卸进口管路，只需改变旋转挡板角度即可，方便试验。

Description

径向旋转板式可调总压畸变发生器

技术领域

本发明涉及一种发动机进气畸变试验装置，特别涉及径向旋转板式可调总压畸变发生器。

背景技术

由于飞机在飞行时需面对各式各样的工作环境，比如，飞机爬升、遭遇侧风时，进气口会产生总压畸；发射导弹时，导弹喷射尾气等特殊情况引起发动机进口总温畸变；先进战机多采用腹部和两侧进气，发动机置于尾部，为提高总压恢复系数且兼顾隐身的需求，进气道设计成S形，会形成旋流畸变。进口流场畸变改变了原设计的流动条件,使压气机叶栅进气攻角偏离设计值引起流动分离，降低了压气机的稳定工作裕度、效率和增压比,造成压气机性能恶化，限制了发动机的有效工作范围。为了有效的规避进气畸变对发动机性能带来的不利影响，开展进气畸变的相关试验研究是非常有效的手段。对于进口总压畸变的研究就需要选择合理的总压畸变发生器。

目前，对于航空发动机总压进气畸变的相关试验，常用的畸变发生器形式是“插板式”和“畸变网式”，其具有结构简单，可靠性强等特点。但是，大多数畸变发生器只能产生单一畸变效果，改变畸变形式时，需要对畸变网或畸变板进行拆卸、安装等步骤，工作量大，耗时久，成本高，同时也会对进口管路造成不同程度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径向旋转板式可调总压畸变发生器，以不拆卸管路的前提，实现改变不同畸变条件的功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

径向旋转板式可调总压畸变发生器，管体、支撑部件、总压畸变挡板、密封部件以及旋转部件；其中，所述管体管壁上周向均匀开设有n个贯通孔，管体外壁上套装有支撑部件，支撑部件上相应周向均匀开设有n个贯通孔，管体内部设置有n个扇形总压畸变挡板，每个总压畸变挡板的圆心角为360/n，管体和支撑部件的贯通孔内设置旋转部件，每个总压畸变挡板的端部与相应的旋转部件相连，n大于等于3。

本发明进一步的改进在于，支撑部件包括4个相同的半圆形壳体，每个半圆形壳体长度为管体的一半，4个半圆形壳体组成圆柱状壳体。

本发明进一步的改进在于，旋转部件和支撑部件之间设置有密封部件。

本发明进一步的改进在于，密封部件的表面刻有角度标识。

本发明进一步的改进在于，旋转部件包括旋钮、支撑部件约束件以及管体约束件，支撑部件约束件一端设置有旋钮，另一端设置有管体约束件，管体约束件与总压畸变挡板相连。

本发明进一步的改进在于，支撑部件约束件高度与支撑部件的厚度相同，管体约束件(53)高度与管体的厚度相同。

本发明进一步的改进在于，支撑部件约束件与支撑部件上贯通孔的孔径相匹配，管体约束件与管体上贯通孔的孔径相匹配。

本发明进一步的改进在于，支撑部件和管体的端部均设置有法兰。

本发明进一步的改进在于，试验时，转动旋钮带动相应的总压畸变挡板转动，转动角度通过密封部件上的角度刻度确认；当所有的总压畸变挡板在同一平面时，为闭合状态，当所有的总压畸变挡板与进气方向平行是，为开启状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中通过设置n个总压畸变挡板，且各个挡板的旋转完全独立，可以实现涵盖：不同畸变角、对称形式畸变，非对称形式畸变等。本发明结构简单：组件数目少，安装简易方便；操作简易：根据需求，只需旋转改变角度的旋钮即可带动相应的总压畸变挡板旋转，从而实现不同畸变形式，畸变强度的目的；本发明长度小，所占体积小，成本低；改变畸变条件时不需要拆卸进口管路，只需改变旋转挡板角度即可，方便试验。

进一步的，本发明所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器两端设计有法兰，可直接安装在试验压气机管路入口，其内直径与压气机进口直径相等，可以通过旋转不同周向角度的挡板实现不同总压畸变的分布。

说明书附图

图1为径向旋转板式可调总压畸变发生器的具体结构图；

图2为径向旋转板式可调总压畸变发生器中总压畸变板与旋转部件的具体结构图；

图3为径向旋转板式可调总压畸变发生器的拆卸零件图；

图4为径向旋转板式可调总压畸变发生器全闭合状态图；其中，(a)为全闭合状态下的正视图，(b)为全闭合状态下的3D视图；

图5为径向旋转板式可调总压畸变发生器全开状态图；其中，(a)为全开状态下的正视图，(b)为全开状态下的3D视图；

图6为设置90°畸变角方案图；其中，(a)为90°畸变条件下的正视图，(b)为90°畸变条件下的3D视图；

图7为设置四个相隔90°相位的对称畸变，每个畸变角为30°的方案图；

图8为设置非对称畸变方案图。

图中，1为管体，2为支撑部件，3为总压畸变挡板，4为密封部件，5为旋转部件，51为顶部旋钮，52为支撑部件约束件，53为管体约束件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1、图2和图3，径向旋转板式可调总压畸变发生器，发生器安装在压气机试验管路的进气道，该发生器包括：管体1、支撑部件2、总压畸变挡板3、密封部件4以及旋转部件5；其中，管体是通过一段圆管加工而成，与试验过程中压气机进口直径一致，所述管体1管壁上周向均匀开设有n个贯通孔，本发明中n大于等于3，具体的，以n为12进行说明。每个贯通孔相隔30°相位角。贯通孔用于安装总压畸变挡板3，管体1与支撑部件2两端的法兰用于连接试验设备的管路系统；可以根据实际情况设计螺孔位置。

所述支撑部件2，作用是为约束旋转部件5与管体1的相对位置，为方便于安装，一共由4个相同部分组成，每一部分都为180°的半圆形壳体，长度为管体1的一半，拼接起来正好覆盖管体1一周，且支撑部件2同样均匀开有n个贯通孔，用于安装旋转部件5；

所述密封部件4是一个与管体贯通孔和支撑部件贯通孔相同半径的圆环零件，共有12个，用于旋转部件5和支撑部件2之间的气动密封，同时也起到固定支撑部件2、管体1和旋转部件5之间的作用，另外，密封部件4表面刻有角度标识，用于定量控制旋转角度；

本发明的旋转部件是通过圆柱体加工而成，总共有12块，旋转部件5包括旋钮51、支撑部件约束件52以及管体约束件53，支撑部件约束件52一端设置有旋钮51，另一端设置有管体约束件53。

旋转部件的管体约束件与扇形板的圆弧中间部分相连接，与总压畸变挡板共同组成可以改变畸变条件的沿半径方向旋转的畸变板；畸变板各自独立，互不干扰，互不影响，共有12个相同部分；中间部分为支撑部件约束件，与顶部旋钮直接连接，其直径与管体贯通孔和支撑部件贯通孔直径匹配，用于限制径向旋转板运动的自由度，使其只能沿旋转部件的轴线方向旋转。旋钮部件可根据实际情况采用手动旋转或者安装步进电机进行电控旋转，进而改变总压畸变挡板角度，产生不同的进口总压畸变。

本发明的总压畸变挡板3包括12块相同的扇形板，扇形板的圆心角是30°，扇形板的圆弧中间部分与旋转部件的管体约束件相连接，参见图2，所述总压畸变挡板3和旋转部件5共同组成可以改变畸变条件的沿半径方向旋转的畸变板。

总压畸变挡板3与管体约束件53直接连接，管体约束件53厚度与管体1所开孔厚度一致，可以完全镶嵌安装。

支撑部件约束件52与管体约束件53直接连接，半径与支撑部件2开孔半径一致，用于限制畸变板径向运动的自由度；支撑部件约束件52与顶部旋钮51直接连接，旋钮51可根据实际情况采用手动旋转或者安装步进电机进行电控旋转，进而改变总压畸变挡板角度，产生不同的进口总压畸变。

径向旋转板各自独立，互不干扰，互不影响，可单独旋转某一径向总压畸变板。

可以通过旋转不同周向角度的挡板实现不同总压畸变的分布，且各个挡板的旋转完全独立，可以实现涵盖：不同畸变角、对称形式畸变，非对称形式畸变等。

在试验过程中，于压气机进口部位安装好该可调总压畸变发生器后，可以不经过拆卸管路系统就能实现不同类型，不同强度的畸变条件，只需转动旋转部件5的顶部旋钮51即可，转动角度可以通过密封部件4上的角度刻度确认。“闭合”状态与“开启”状态相位差是90°。

如图4-图8所示，径向旋转板式可调总压畸变发生器几种不同的工作状态，以圆管轴向截面为参考平面，总压畸变板所在平面与参考面的夹角为旋转角度。

如图4所示，为径向旋转板式可调总压畸变发生器全闭合状态图，该状态下，所有总压畸变板3的角度为0°，即此时所有总压畸变板3均在同一平面上，与进气方向垂直，试验段进口管路处于全闭合状态，在不进行试验的时候调整为此状态，可以保护压气机进口清洁。

如图5所示，为径向旋转板式可调总压畸变发生器全开状态图，该状态下，所有总压畸变板3的角度为90°，试验段进口管路处于全开状态，在测试压气机无进口畸变的工作状态下使用该方案，该方案除挡板厚度造成可以忽略的总压畸变外，无其他影响。

如图6所示，为径向旋转板式可调总压畸变发生器设置为90°畸变角方案图，其中三个相邻总压畸变挡板3的角度为0°，其余为90°，实现进口总压畸变角为90°的方案。研究不同畸变角的影响时，只需改变相邻总压畸变板角度即可。

如图7所示，为径向旋转板式可调总压畸变发生器设置四个相隔90°相位的对称畸变，每个畸变角为30°的方案图，四个相隔90°的总压畸变板3旋转角度为0°，其余为90°，实现对称畸变的方案。

如图8所示，为径向旋转板式可调总压畸变发生器设置非对称畸变方案图，两个相隔90°的总压畸变板角度为0°，其余为90°，实现非对称畸变的方案。

进一步的，如果总压畸变板3的旋转角度处于0°-90°之间的某一度数，使得进口产生旋流，可以用于研究进口旋流畸变。

进一步的，对于径向旋转板式可调总压畸变发生器，可实现一定程度的拓展。如果将总压畸变挡板更换为畸变网结构，不同疏密程度的畸变网可以产生不同大小的畸变强度，可以进一步研究相同畸变角，不同畸变强度的进口总压畸变。

本发明可以通过旋转不同周向角度的挡板实现不同总压畸变的分布，且各个挡板的旋转完全独立，可以实现涵盖：不同畸变角、对称形式畸变，非对称形式畸变等。并且结构简单、操作简易、长度小、改变畸变条件时不需要拆卸进口管路，只需改变旋转挡板角度即可，方便试验。

Claims (7)

1.径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，管体(1)、支撑部件(2)、总压畸变挡板(3)、密封部件(4)以及旋转部件(5)；其中，所述管体(1)管壁上周向均匀开设有n个贯通孔，管体(1)外壁上套装有支撑部件(2)，支撑部件(2)上相应周向均匀开设有n个贯通孔，管体(1)内部设置有n个扇形总压畸变挡板(3)，每个总压畸变挡板(3)的圆心角为360/n，管体(1)和支撑部件(2)的贯通孔内设置旋转部件(5)，每个总压畸变挡板(3)的端部与相应的旋转部件(5)相连，n大于等于3；总压畸变挡板(3)包括多块相同的扇形板；旋转部件(5)包括旋钮(51)、支撑部件约束件(52)以及管体约束件(53)，支撑部件约束件(52)一端设置有旋钮(51)，另一端设置有管体约束件(53)，扇形板的圆弧中间部分与旋转部件的管体约束件管体约束件(53)相连；试验时，转动旋钮(51)带动相应的总压畸变挡板(3)转动，转动角度通过密封部件(4)上的角度刻度确认；当所有的总压畸变挡板(3)在同一平面时，为闭合状态，当所有的总压畸变挡板(3)与进气方向平行时，为开启状态。

2.根据权利要求1所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，支撑部件(2)包括4个相同的半圆形壳体，每个半圆形壳体长度为管体(1)的一半，4个半圆形壳体组成圆柱状壳体。

3.根据权利要求1所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，旋转部件(5)和支撑部件(2)之间设置有密封部件(4)。

4.根据权利要求3所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，密封部件(4)的表面刻有角度标识。

5.根据权利要求1所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，支撑部件约束件(52)高度与支撑部件(2)的厚度相同，管体约束件(53)高度与管体(1)的厚度相同。

6.根据权利要求1所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，支撑部件约束件(52)与支撑部件上贯通孔的孔径相匹配，管体约束件(53)与管体（1）上贯通孔的孔径相匹配。

7.根据权利要求1所述的径向旋转板式可调总压畸变发生器，其特征在于，支撑部件(2)和管体(1)的端部均设置有法兰。

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