CN113124739B - 塞式轴对称喷管出口截面测量装置与测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种塞式轴对称喷管出口截面测量装置及测量方法，其中，测量装置包括：支架，包括两根杆，两根杆各自的第一端相互连接且形成预设夹角，并在连接处设有第一槽，两个杆上分别设有沿各自长度方向延伸的第二槽；长度测量件，包括第一尺和第二尺，第一尺的第一端穿过第一槽，第二端与第二尺沿长度方向的中间区域连接，第一尺垂直于第二尺且位于预设夹角的角平分线处，第二尺的两端分别穿过两个杆的第二槽，长度测量件整体沿着角平分线可移动地设置；和定位件，沿第一尺的长度方向可移动地设在第一尺上。该测量装置能够快速有效地的测量塞式轴对称喷管装配到整机台架后的实际喷管出口面积。

Description

塞式轴对称喷管出口截面测量装置与测量方法

技术领域

本公开涉及航空发动机测试技术领域，尤其涉及一种塞式轴对称 喷管出口截面测量装置与测量方法。

背景技术

典型的塞式轴对称喷管分为单涵道和双涵道两种类型。单涵道塞 式轴对称喷管通常应用于发动机核心机试验过程中的工作状态调节， 双涵道塞式轴对称喷管通常应用于发动机整机试验或飞行过程中的内、 外涵气流的膨胀加速并产生推力。

塞式轴对称喷管出口面积是指喷管出口尾缘距离锥面的最短距 离绕喷管轴向旋转形成的圆台的面积。

以双涵道塞式轴对称喷管为例，内涵喷管出口面积指内涵喷管外 筒尾缘距离中心锥壁面的最短距离绕喷管轴线360°旋成面的面积， 外涵喷管出口面积是指外涵喷管外筒尾缘距离核心机外罩壁面的最短 距离绕喷管轴线360°旋成面的面积。

对大涵道比分开排气涡扇发动机性能研究表明，内、外涵喷管喉 道面积变化对发动机的各项性能参数影响显著。因此，对装配在发动 机核心机或整机上的喷管出口面积进行快速而准确的测量，是发动机 核心机或整机试验结果准确性的重要保证。

发明内容

本公开的目的是提出一种塞式轴对称喷管出口截面测量装置与 测量方法，能够方便准确地测量喷管出口截面参数。

本公开一方面提供了一种塞式轴对称喷管出口截面测量装置，包 括：

支架，包括两根杆，两根杆各自的第一端相互连接且形成预设夹 角，并在连接处设有第一槽，两个杆上分别设有沿各自长度方向延伸 的第二槽；

长度测量件，包括第一尺和第二尺，第一尺的第一端穿过第一槽， 第二端与第二尺沿长度方向的中间区域连接，第一尺垂直于第二尺且 位于预设夹角的角平分线处，第二尺的两端分别穿过两个杆的第二槽， 长度测量件整体沿着角平分线可移动地设置；和

定位件，沿第一尺的长度方向可移动地设在第一尺上；

其中，两个杆被配置为对喷管出口的外壁定位，第二尺被配置为 对喷管出口的内壁定位，定位件被配置为在第一尺上限定外壁和内壁 的径向距离。

在一些实施例中，预设夹角为直角。

在一些实施例中，定位件包括扇形的角度测量尺，第一尺上设有 沿自身长度方向延伸的第三槽，角度测量尺的第一侧边插入第三槽， 且相对于第三槽可移动地设置，角度测量尺垂直于第一尺和第二尺所 在平面，被配置为测量喷管出口的出流角度。

在一些实施例中，角度测量尺的圆心位于第一尺和第二尺的刻度 所在平面内，角度测量尺的刻度线位于第一尺沿自身宽度方向的中心 平面内。

在一些实施例中，第一尺和第二尺的刻度共面，角度测量尺朝向 远离第一尺和第二尺刻度的一侧延伸。

在一些实施例中，定位件还包括：套筒部和限位部，套筒部连接 在角度测量尺的第一侧边，且套设在第一尺位于第三槽一侧的部分上， 套筒部相对于第一尺可移动地设置，限位部被配置为限定套筒部相对 于第一尺的位置。

在一些实施例中，还包括：

滑块，套设在第一尺上，且位于角度测量尺与第二尺之间；

调节杆，穿设在设于第一尺上的第四槽内，且调节杆在垂直于第 一尺和第二尺所在的平面内可移动地设置，第四槽位于滑块靠近第二 尺的一侧；和

牵引线，牵引线的第一端与调节杆用于伸入喷管内的第一端连接， 牵引线的第二端绕过角度测量尺的圆心后与滑块连接；

其中，调节杆的第一端被配置为抵靠在内壁的外表面，在调节杆 移动过程中，滑块位于最低位置时，调节杆的第一端与角度测量尺的 圆心之间的距离为外壁的尾缘与内壁之间的最短距离。

在一些实施例中，还包括复位元件，设在滑块与第二尺之间。

在一些实施例中，牵引线位于第一尺沿自身宽度方向的中心平面 内。

在一些实施例中，调节杆的第一端呈圆弧结构，且圆弧结构的圆 心位置设有沿轴向延伸的固定柱，固定柱沿自身轴线可转动地设置， 牵引线的第一端连接于固定柱。

在一些实施例中，滑块上设有通孔，第一尺穿过通孔，通孔与第 一尺带有刻度的侧面接触的壁面上设有凹槽，凹槽内设有设有固定件， 牵引线的第二端连接在固定件上。

本公开另一方面提供了一种基于上述实施例塞式轴对称喷管出 口截面测量装置的测量方法，包括：

使测量装置处于与喷管轴向垂直的平面内；

使第二尺抵靠在外壁出口的端部，且使第二尺的外侧面与内壁的 外表面相切；

调节支架，使两根杆的内侧面均与外壁的外表面相切；

调节定位件在第一尺上的位置，使定位件的顶部抵靠在外壁的内 表面，以在第一尺上限定外壁和内壁的径向距离。

在一些实施例中，测量方法还包括：

获得外壁的出口半径、最短距离以及喷管出口的出流角度；

根据外壁的出口半径、最短距离和出流角度计算喷管的出口面积。

在一些实施例中，获得外壁的出口半径的步骤包括：

从第一尺上读取径向距离；

从第二尺上读取第二尺在外壁中对应的弦长；

根据径向距离和弦长计算出外壁的半径。

在一些实施例中，定位件包括角度测量尺，第一尺竖直朝上设置， 获得最短距离的步骤包括：

使调节杆的第一端抵靠在内壁的外表面上；

沿垂直于第一尺和第二尺所在的平面的方向移动调节杆；

在滑块的位置最低时，从第一尺上读取角度测量尺的圆心与滑块 之间的距离；

根据牵引线的总长度和角度测量尺的圆心与滑块之间的距离，计 算出最短距离。

在一些实施例中，获得出流角度的步骤包括：

在滑块的位置最低时，从角度测量尺上读取牵引线的两段之间的 夹角，即为出流角度。

本公开实施例的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，能够快速有 效地的测量塞式轴对称喷管装配后的实际喷管出口面积，所测出口面 积指喷管出口尾缘距离锥面的最短距离旋转360°形成的圆台面，适 用于喷管内壁的型线为曲线，且出流角度不确定的塞式轴对称喷管； 而且可以准确定位装配后喷管出口截面位置，以便计算出实际喷管出 口面积；该装置结构简单、易于制作，且在实际试车台架现场操作时 方便快捷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请 的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构 成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开塞式轴对称喷管出口截面测量装置的一些实施例的 整体结构示意图；

图2为本公开塞式轴对称喷管出口截面测量装置的第一局部示意 图；

图3为本公开塞式轴对称喷管出口截面测量装置的第二局部示意 图；

图4为本公开塞式轴对称喷管出口截面测量装置的第三局部示意 图；

图5为航空发动机典型双涵道塞式轴对称喷管示意图；

图6为塞式轴对称喷管出口面积计算方法示意图；

图7为塞式轴对称喷管外壁出口半径测量方法示意图；

图8为塞式轴对称喷管出口截面定位及流道高度测量方法示意图。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例 的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面 组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任 何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述， 以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

基于此种方位定义，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、 “前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述， 这仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置必须具有 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公开保 护范围的限制。

对大涵道比分开排气涡扇发动机性能研究表明，内、外涵喷管喉 道面积变化对发动机的转速、裕度、涡轮进口温度、推力以及耗油率 影响显著。在高空状态、低压转子转速不变的情况下，内涵喷管喉道 面积增大5％，高压转子转速减慢约2％，低压压气机裕度减小，涡轮 进口温度降低1.78～2.30％，发动机推力约减小3.3％，耗油率约降低 1.5％。在高空状态、低压转子转速不变的情况下，外涵喷管喉道面积 增大3％，高压转子转速减慢约2～4％，低压压气机靠近喘振边界。因 此，对装配在发动机核心机或整机上的喷管出口面积进行快速而准确 的测量，是发动机核心机或整机试验结果准确性的重要保证。

装配在发动机台架上的喷管出口面积与设计状态往往存在偏差， 主要来源于两方面：(1)中心锥与内涵喷管外筒、或者核心机外罩与 外涵外筒之间不直接连接，而是逐个安装在发动机核心机或者整机台 架上，喷管制造或整机装配的轴向公差均会造成喷管实际面积相对于 设计状态产生偏差；(2)出于发动机试车过程中匹配核心机或整机工 作状态的需求，内涵喷管外筒或者外涵喷管外筒会沿轴向截短对面积 进行放大。对于装配到发动机或整机台上的喷管，尺寸较大、缺少测 量基准且操作空间有限，采用三坐标检测仪缺乏操作可行性，所以需 要一套可快速测定、且可适用于台架现场操作的喷管出口面积专用量 具。

针对塞式轴对称喷管出口截面定位与面积测量，相关技术的做法 包括：直尺测弦长和直尺测量喉道高度。前者假设喷管出口为直径已 知的理想圆、中心锥型线为直线且出流角度已知，通过测量喷管出口 处弦长，最终得到喷管出口面积。后者同样假设喷管出口为直径已知 的理想圆、中心锥型线为直线且角度已知，通过测量喉道高度，根据 圆台面积公式，计算出喷管出口面积。

然而，对于发动机整机采用的塞式轴对称喷管，其中心锥型线通 常圆滑过渡的样条曲线，由于加工偏差和整机装配公差的影响，喷管 尾缘距中心锥的投影距离以及投影点处的角度与设计值相比会发生明 显偏差。直尺测弦长和直尺测量喉道高度的方法显然不能满足整机试 车台架现场快速测量面积的需求。

鉴于塞式轴对称喷管在发动机核心机或整机试验中的大量应用， 且喷管实际出口面积直接影响发动机整体性能。本公开提出了一种塞 式轴对称喷管出口截面定位与面积测量装置，用于解决曲线型线生成 的塞式轴对称喷管在装配到整机台架后出口面积难以快速定位并准确 测量的技术问题。

如图1至图8所示，本公开提供了一种塞式轴对称喷管出口截面 测量装置，后续简称“测量装置”，包括支架2、长度测量件1和定 位件3。

如图1和图3所示，支架2包括两根杆2’，两根杆2’各自的第一 端相互连接且形成预设夹角，形成人字形，并在连接处设有第一槽16， 两个杆2’上分别设有沿各自长度方向延伸的第二槽17。

如图2所示，长度测量件1包括第一尺8和第二尺9，第一尺8 沿Z向延伸，第二尺9沿Y向延伸，第一尺8的第一端穿过第一槽 16，第二端与第二尺9沿长度方向的中间区域连接，第一尺8垂直于 第二尺9且位于预设夹角的角平分线处，第二尺9的两端分别穿过两 个杆2’的第二槽17。在两个杆2’的自由端，设有可拆卸的卡扣10， 可防止第二尺9从第二槽17内滑出。

两根杆2’和第二尺9围合形成等腰三角形，第一尺8位于三角形 的封闭区域内，长度测量件1整体沿着角平分线可移动地设置。

定位件3沿第一尺8的长度方向可移动地设在第一尺8上。

如图1所示，支架2和长度测量件1处于同一平面(YZ平面) 内。此种测量装置在使用时，使测量装置处于与喷管轴向垂直的平面 内，并使第二尺9沿轴向抵靠在外壁100出口的端部，且使第二尺9 朝向封闭区域的侧面与内壁200的外表面相切；接着，沿第一尺8所在方向调节支架2，使两根杆2’朝向封闭区域的侧面均与外壁100的 外表面相切；然后，调节定位件3在第一尺8上的位置，使定位件3 的顶部抵靠在外壁100的内表面，以在第一尺8上限定外壁100和内 壁200的径向距离H_BD。

由此，该测量装置中两个杆2’被配置为对喷管出口的外壁100定 位，第二尺9被配置为对喷管出口的内壁200定位，定位件3被配置 为在第一尺8上限定外壁100和内壁200的径向距离H_BD。

本公开实施例的测量装置，能够快速有效地的测量塞式轴对称喷 管装配到整机台架后的实际喷管出口面积，所测出口面积指喷管出口 尾缘距离内壁或中心锥的最短距离旋转360°形成的圆台面。在喷管 内壁的型线为曲线，且出流角度不确定的情况下，也能准确定位装配 后喷管出口截面位置，从而通过参数测量，最终计算出实际喷管出口 面积；该装置结构简单、易于制作，且实际试车台架现场操作时方便 快捷。

如图7所示，预设夹角为直角。此种结构能够使第一尺8、第二 尺9和杆2’也围合形成等腰直角三角形，便于通过已知的测量长度获 得其它的长度参数。可选地，预设夹角也可以为锐角或钝角。

如图1和图2所示，定位件3包括扇形的角度测量尺31，第一尺 8上设有沿自身长度方向延伸的第三槽15，角度测量尺31的第一侧边 插入第三槽15，且相对于第三槽15可移动地设置，角度测量尺31垂 直于第一尺8和第二尺9所在平面(XZ平面)，被配置为测量喷管出口的出流角度θ，出流角度θ为喷管出口外壁100和内壁200之间 的径向距离H_BD与最短距离H_BC之间的夹角。由此，角度测量尺31 除了能够通过限位辅助测量径向距离H_BD，还能够测量牵引绳7与第 一尺8之间的夹角。

如图3所示，角度测量尺31的圆心角为90°，第二侧边水平，如 图8所示，角度测量尺31伸入喷管内后，其圆心恰好抵靠在外壁100 的尾缘。

如图2所示，第一尺8和第二尺9的刻度共面，在测量时朝向喷 管外，便于读取测量值，角度测量尺31朝向远离第一尺8和第二尺9 刻度的一侧延伸，由于最短距离H_BC位于径向距离H_BD内侧，在测量 时使角度测量尺31伸入喷管内，能够方便地读取最短距离H_BC所在 的角度位置，即出流角度θ。

如图2所示，第二尺9的刻度位于远离第一尺8的侧边，第一尺 8的刻度位于第三槽15的一侧，第一尺8与第二尺9底边的交点为第 一尺8的原点，第二尺9与第一尺8沿宽度方向中线的交点为第二尺 9的原点。进一步地，角度测量尺31的外轮廓的圆心可与刻度的圆心 重合，以便更加方便地使圆心位于第二尺9的原点的正上方，通过统 一测量基准使测量结果更加准确。

如图2所示，定位件3还包括：套筒部32和限位部33，套筒部 32连接在角度测量尺31的第一侧边，且套设在第一尺8位于第三槽 15一侧的部分上，套筒部32相对于第一尺8可移动地设置，限位部33被配置为限定套筒部32相对于第一尺8的位置。例如，限位部33 可以是螺钉、螺栓等紧固件。

在一些实施例中，如图2所示，本公开的测量装置还包括：滑块 4、调节杆5和牵引线7。滑块4套设在第一尺8上，且位于角度测量 尺31与第二尺9之间。调节杆5穿设在设于第一尺8上的第四槽18 内，且调节杆5沿着垂直于第一尺8和第二尺9所在的平面的方向(X向)可移动地设置，第四槽18位于滑块4靠近第二尺9的一侧。调节 杆5的厚度于第四槽18的宽度一致，以保证调节杆5仅能在固定的平 面内移动。

牵引线7的第一端与调节杆5用于伸入喷管内的第一端连接，牵 引线7的第二端绕过角度测量尺31的圆心后与滑块4连接。如图3 所示，角度测量尺31的圆心处设有安装柱13，牵引线7绕过安装柱 13，安装柱13相对于角度测量尺31可转动地设置。

牵引线7为固定长度的细线，例如，两端连接有内径1mm，外 径2mm，厚度0.1mm的片状金属圆环。牵引线7的第一端通过紧固 件限位在可转动的固定柱14上，另一端通过固定件12压紧在滑块4 内侧。滑块4前后两个面的中心位置均开有直径1mm的螺纹通孔， 滑块4内侧中心通过固定件12与牵引线7连接在一起。

其中，在测量时，调节杆5的第一端被配置为抵靠在内壁200的 外表面，在调节杆5沿着X向移动过程中，滑块4位于最低位置时， 即图8中间图形示意的状态，调节杆5的第一端与角度测量尺31的圆 心之间的距离为外壁100的尾缘与内壁200之间的最短距离H_BC，因为牵引线7的总长度一定，在圆心与牵引线7的第二端之间的距离H_BG最大时，H_BC最短，此时，H_BC垂直于内壁200的外表面。

该实施例通过拉动调节杆5，能够通过牵引线7带动滑块4移动， 并利用在获得最短距离H_BC时，滑块4处于最低位置的特点，能够通 过牵引线7的总长度和原点与牵引线7第二端之间的距离H_BG计算出 最短距离H_BC。操作简单方便，在内壁200的外表面的型线为曲线时， 也能够准确地定位出外壁100尾缘在内壁200外表面上的垂直投影点， 能够准确地获得喷管出口面积。

如图2所示，测量装置还包括复位元件6，设在滑块4与第二尺 9之间，可在第一尺8的两侧分别设置一个复位元件6。如图4所示， 复位元件6为弹簧，滑块4在沿第二尺9长度方向的两侧分别设置一 个凸块，凸块的底部设置紧固件20，弹簧的一端通过紧固件20固定，另一端与第二尺9连接。该实施例能够在调节杆5不受外力拉拽的情 况下，使滑块4位于第一尺8上固定的位置。

如图3所示，牵引线7位于第一尺8沿自身宽度方向的中心平面 内。由于角度测量尺3的刻度位于第一尺8沿自身宽度方向的中心平 面内，所以此种设置方式能够使牵引线7绕过原点后与角度测量尺3 的刻度所在面贴合，以便更加准确地读取出流角度θ。

如图4所示，滑块4为矩形块，其上设有通孔41，例如矩形孔， 第一尺8穿过通孔41，通孔41与第一尺8带有刻度的侧面接触的壁 面上设有凹槽42，凹槽42内设有设有固定件12，例如螺钉、螺栓等， 牵引线7的第二端连接在固定件12上。此种设置方式能够使牵引线7与第一尺8的刻度所在面贴合，以便准确地读出圆心与牵引线7第二 端之间的距离，即固定件12所在位置与原点之间的距离。

如图2所示，调节杆5的第一端呈圆弧结构，且圆弧结构的圆心 位置设有沿轴向延伸的固定柱14，固定柱14沿自身轴线可转动地设 置，牵引线7的第一端连接于固定柱14。

该实施例通过在调节杆5的第一端设置圆弧结构，圆弧结构相对 于杆本体向下向外偏移，能够使调节杆5的第一端平滑连续地在内壁 200的外表面滑动，以便通过微调确定出投影点。而且，固定柱14可 转动地设置能够在调节杆5移动的过程中，防止牵引线7卷绕在固定 住14上，能够保持牵引线7的总长度不变，提高测量准确度。

在一个具体的实施例中，如图2所示，第三槽15和第四槽18分 布在第一尺8沿宽度方向中心平面的两侧，且各有一个侧壁与第一尺 8的中心平面共面。而且，固定柱14设在调节杆5与中心平面共面的 一侧，由此，可使牵引线7位于中心平面内。

上述实施例通过支架2、长度测量件1和角度测量尺31相组合， 可以快速且准确测定塞式轴对称喷管出口直径和环形流道面的高度。 角度测量尺31、滑块4、牵引线7、调节杆5以及第一尺8相组合， 可以快速定位喷管实际出口截面位置、出流角度以及出口面积的位置。 其中，塞式轴对称喷管实际出口截面指喷管出口尾缘距内壁(或中心 锥)的最短距离旋转的360°形成的圆台面。

本公开的测量装置可应用于核心机或试验发动机装配时的测量， 也可应用于产品发动机装配时的测量，核心机具有单涵道喷管，整机 具有双涵道喷管。图5示意处了一种典型的双涵塞式轴对称喷管，一 般装配在民用航空发动机整机上，包括内涵道和外涵道，内涵道和外 涵道均有高速高压气流通过并排入大气。内涵道形成的喷管包括第一 外壁100A和第一内壁200B，第一内壁200B为中心锥；外涵道形成 的喷管包括第二外壁100B和第二内壁200B，第二内壁200B为核心 机外罩壁面。

本公开的测量装置可以快速有效地地测量塞式轴对称喷管装配 到整机台架后的实际喷管出口面积，至少具有如下优点：

(1)适用于中心锥型线为曲线，且出流角度不确定的塞式轴对 称喷管；

(2)所测出口面积指喷管出口尾缘距内壁(或中心锥)的最短 距离旋转的360°形成的圆台面；

(3)可以准确定位装配后喷管出口截面位置，测量该位置流道 高度和出流角度，最终计算出实际喷管出口面积；

(4)该装置机构简单、定制方便，且实际试车台架现场操作时 方便快捷。

其次，本公开提供了一种基于上述实施例塞式轴对称喷管出口截 面测量装置的测量方法，图6为航空发动机喷管，在测量喷管出口的 面积时，图6给出了关键参数的投影关系。

在一些实施例中，参考图7，该测量方法包括：

使测量装置处于与喷管轴向垂直的平面内，其放置方位可使第一 尺8朝上设置；

使第二尺9抵靠在外壁100出口的端部，且使第二尺9的远离封 闭区域的侧面与内壁200的外表面相切；

通过上下移动来调节支架2，使两根杆2’朝向封闭区域的侧面均 与外壁100的外表面相切；

调节定位件3在第一尺8上的位置，使定位件3的顶部抵靠在外 壁100的内表面，以在第一尺8上限定外壁100和内壁200的径向距 离H_BD。具体地，可移动角度测量尺31直至其顶部的第二侧边抵住喷 管外壁100的尾缘，并通过限位部33进行锁紧定位，例如可通过螺钉 等紧固件拧紧。

通过上述步骤，不仅能够定位出喷管出口所在的截面，并对内壁 和外壁之间的位置关系进行定位，以在测量过程中保证测量装置定位 的准确性，而且在测量过程中可使测量装置稳定地保持位置，可满足 整机试车台架现场快速测量出口面积的需求。

在一些实施例中，在将测量装置在喷管出口定位完毕之后，本公 开的测量方法还包括：

获得外壁100出口的半径R_AB、最短距离H_BC以及喷管出口的出 流角度θ；

根据外壁100出口的半径R_AB、最短距离H_BC和出流角度θ计算 喷管的出口面积。

喷管出口面积是指喷管外壁100尾缘距离内壁200的最短距离 (即图中B点到C点的距离)绕喷管轴线360°旋转而成的圆台面积， C点为B点在内壁200型线上的垂直投影点。面积测量的难点在于确 定C点的位置、测量B点到C点的距离(最短距离H_BC)以及BC与 垂线BA(外壁100出口的半径R_AB)所夹的倾斜角(出流角度θ)。

面积计算公式如下：

Aera＝π·(2R_AB-H_BC·cosθ)·H_BC

在一些实施例中，如图7所示，获得外壁100出口的半径R_AB的 步骤包括：

从第一尺8上读取径向距离H_BD，即角度测量尺3的原点距离第 一尺8的原点之间的距离；

从第二尺9上读取第二尺9在外壁100中对应的弦长L_EF；

根据径向距离H_BD和弦长L_EF计算出外壁100出口的半径R_AB。

外壁100出口的半径R_AB计算公式如下：

在一些实施例中，定位件包括角度测量尺31，第一尺8竖直朝上 设置，获得最短距离H_BC的步骤包括：

在角度测量尺31的位置固定之后，使调节杆5的第一端抵靠在 内壁200的外表面上；

沿垂直于第一尺8和第二尺9所在的平面的方向移动调节杆5， 带动牵引线7的第一端沿喷管的内壁200的外表面移动，滑块4会在 牵引线7的带动下，沿着第一尺8上下移动；

如图8所示，在滑块4的位置最低时，从第一尺8上读取角度测 量尺31的圆心与滑块4之间的距离H_BG；

根据牵引线7的总长度L和角度测量尺31的圆心与滑块4之间 的距离H_BG，计算出最短距离H_BC，为流道高度。

最短距离H_BC的算公式如下：

H_BC＝L+R-H_BG

其中，L为牵引线7的长度，R为调节杆5第一端设置的圆弧结 构的半径。

进一步地，获得出流角度θ的步骤包括：

在滑块4的位置最低时，从角度测量尺31上读取牵引线7的两 段之间的夹角，即牵引线7与第一尺8之间的夹角，该夹角为出流角 度θ，可通过角度测量尺31上的刻度读出。

上述实施例的测量方法能够有效定位喷管实际出口截面位置，并 准确地测定喷管气流出流角度θ和实际出流面积，从而提高发动机的 整体性能，可在核心机或整机试验中大量应用。其中，核心机包括进 排气结构、高压压气机、燃烧室和高压涡轮，整机在核心机的基础上 又增加了低压压气机和低压涡轮。该测量方法能够解决曲线型线生成 的塞式轴对称喷管在装配到整机台架后出口面积难以快速定位并准确 测量的技术问题。

以上对本公开所提供的一种塞式轴对称喷管出口截面测量装置 进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施 方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法 及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，包括：

支架(2)，包括两根杆(2’)，两根所述杆(2’)各自的第一端相互连接且形成预设夹角，并在连接处设有第一槽(16)，两个所述杆(2’)上分别设有沿各自长度方向延伸的第二槽(17)；

长度测量件(1)，包括第一尺(8)和第二尺(9)，所述第一尺(8)的第一端穿过所述第一槽(16)，第二端与所述第二尺(9)沿长度方向的中间区域连接，所述第一尺(8)垂直于所述第二尺(9)且位于所述预设夹角的角平分线处，所述第二尺(9)的两端分别穿过两个所述杆(2’)的第二槽(17)，所述长度测量件(1)整体沿着所述角平分线可移动地设置；

定位件(3)，沿所述第一尺(8)的长度方向可移动地设在所述第一尺(8)上，所述定位件(3)包括扇形的角度测量尺(31)；

滑块(4)，套设在所述第一尺(8)上，且位于所述角度测量尺(31)与所述第二尺(9)之间；

调节杆(5)，穿设在设于所述第一尺(8)上的第四槽(18)内，且所述调节杆(5)在垂直于所述第一尺(8)和第二尺(9)所在的平面内可移动地设置，所述第四槽(18)位于所述滑块(4)靠近所述第二尺(9)的一侧；和

牵引线(7)，所述牵引线(7)的第一端与所述调节杆(5)用于伸入所述喷管内的第一端连接，所述牵引线(7)的第二端绕过所述角度测量尺(31)的圆心后与所述滑块(4)连接；

其中，两个所述杆(2’)被配置为对所述喷管出口的外壁(100)定位，所述第二尺(9)被配置为对所述喷管出口的内壁(200)定位，所述定位件(3)被配置为在所述第一尺(8)上限定所述外壁(100)和所述内壁(200)的径向距离(H_BD)。

2.根据权利要求1所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述预设夹角为直角。

3.根据权利要求1所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述第一尺(8)上设有沿自身长度方向延伸的第三槽(15)，所述角度测量尺(31)的第一侧边插入所述第三槽(15)，且相对于所述第三槽(15)可移动地设置，所述角度测量尺(31)垂直于所述第一尺(8)和第二尺(9)所在平面，被配置为测量所述喷管出口的出流角度(θ)。

4.根据权利要求3所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述角度测量尺(31)的圆心位于所述第一尺(8)和第二尺(9)的刻度所在平面内，所述角度测量尺(31)的刻度线位于所述第一尺(8)沿自身宽度方向的中心平面内。

5.根据权利要求3所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述第一尺(8)和第二尺(9)的刻度共面，所述角度测量尺(31)朝向远离所述第一尺(8)和第二尺(9)刻度的一侧延伸。

6.根据权利要求3所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述定位件(3)还包括：套筒部(32)和限位部(33)，所述套筒部(32)连接在所述角度测量尺(31)的第一侧边，且套设在所述第一尺(8)位于所述第三槽(15)一侧的部分上，所述套筒部(32)相对于所述第一尺(8)可移动地设置，所述限位部(33)被配置为限定所述套筒部(32)相对于所述第一尺(8)的位置。

7.根据权利要求3所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述调节杆(5)的第一端被配置为抵靠在所述内壁(200)的外表面，在所述调节杆(5)移动过程中，所述滑块(4)位于最低位置时，所述调节杆(5)的第一端与所述角度测量尺(31)的圆心之间的距离为所述外壁(100)的尾缘与所述内壁(200)之间的最短距离(H_BC)。

8.根据权利要求7所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，还包括复位元件(6)，设在所述滑块(4)与所述第二尺(9)之间。

9.根据权利要求7所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述牵引线(7)位于所述第一尺(8)沿自身宽度方向的中心平面内。

10.根据权利要求7所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述调节杆(5)的第一端呈圆弧结构，且所述圆弧结构的圆心位置设有沿轴向延伸的固定柱(14)，所述固定柱(14)沿自身轴线可转动地设置，所述牵引线(7)的第一端连接于所述固定柱(14)。

11.根据权利要求7所述的塞式轴对称喷管出口截面测量装置，其特征在于，所述滑块(4)上设有通孔(41)，所述第一尺(8)穿过所述通孔(41)，所述通孔(41)与所述第一尺(8)带有刻度的侧面接触的壁面上设有凹槽(42)，所述凹槽(42)内设有设有固定件(12)，所述牵引线(7)的第二端连接在所述固定件(12)上。

12.一种基于权利要求1～11任一所述塞式轴对称喷管出口截面测量装置的测量方法，其特征在于，包括：

使所述测量装置处于与所述喷管轴向垂直的平面内；

使所述第二尺(9)抵靠在所述外壁(100)出口的端部，且使所述第二尺(9)与所述内壁(200)的外表面相切；

调节所述支架(2)，使两根所述杆(2’)均与所述外壁(100)的外表面相切；

调节所述定位件(3)在所述第一尺(8)上的位置，使所述定位件(3)的顶部抵靠在所述外壁(100)的内表面，以在所述第一尺(8)上限定所述外壁(100)和所述内壁(200)的径向距离(H_BD)。

13.根据权利要求12所述的测量方法，其特征在于，还包括：

获得所述外壁(100)的出口半径(R_AB)、最短距离(H_BC)以及所述喷管出口的出流角度(θ)；

根据所述外壁(100)的出口半径(R_AB)、最短距离(H_BC)和出流角度(θ)计算所述喷管的出口面积。

14.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，获得所述外壁(100)的出口半径(R_AB)的步骤包括：

从所述第一尺(8)上读取所述径向距离(H_BD)；

从所述第二尺(9)上读取第二尺(9)在所述外壁(100)中对应的弦长(L_EF)；

根据所述径向距离(H_BD)和所述弦长(L_EF)计算出所述外壁(100)的出口半径(R_AB)。

15.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述定位件包括角度测量尺(31)，所述第一尺(8)竖直朝上设置，获得所述最短距离(H_BC)的步骤包括：

使调节杆(5)的第一端抵靠在所述内壁(200)的外表面上；

沿垂直于所述第一尺(8)和第二尺(9)所在的平面的方向移动所述调节杆(5)；

在滑块(4)的位置最低时，从所述第一尺(8)上读取所述角度测量尺(31)的圆心与所述滑块(4)之间的距离(H_BG)；

根据牵引线(7)的总长度(L)和所述角度测量尺(31)的圆心与所述滑块(4)之间的距离(H_BG)，计算出所述最短距离(H_BC)。

16.根据权利要求15所述的测量方法，其特征在于，获得所述出流角度(θ)的步骤包括：

在所述滑块(4)的位置最低时，从所述角度测量尺(31)上读取所述牵引线(7)的两段之间的夹角，即为所述出流角度(θ)。

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