CN113465932A - 一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，包括：安装座；固定在安装座上的型槽件，在型槽件上固定有燃气堵板，使型槽件内形成燃气采样通道，在安装座两端分别设有下封板和取样接嘴；包覆在型槽件外侧的蒙皮组件，蒙皮组件固定在安装座上形成密封空间，且密封空间内具有隔水板，隔水板使得密封空间内形成能够供冷却介质流动的折返流道；安装在安装座上的进水管和回水管，其分别连通折返流道的进水口和回水口；在面向燃气来流方向的蒙皮组件上设有多个复合探头，其具有总压测量孔和燃气取样孔，复合探头通过燃气导管连通至型槽件；设置在燃气采样通道内的压力管，其一端连接至总压测量孔，另一端连接至压力接嘴。

Description

一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部

技术领域

本申请属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部。

背景技术

航空发动机加力燃烧室研制过程中需通过大量的试验验证来全面考核加力燃烧室的流阻损失、燃烧效率、温场分布等性能指标。试验过程中，为了得到加力燃烧室的相关性能参数，需在燃烧室内布置测试受感部。一般流阻损失通过在加力燃烧室进出口布置的压力受感部测量气流总压计算得到，而燃烧效率一般通过温度受感部测量气流总温计算得到，但对于加力燃烧室，在最大工况下出口温度超过2100K，超过B偶测试上限2073K，温度受感部无法使用，此时需采用燃气分析法换算得到出口温度及燃烧效率，燃气分析法需在燃烧室出口布置取样耙对出口燃气成分进行取样，将样气引入燃气分析仪中测量得到燃气组分浓度，进而得到燃烧室出口温度和燃烧效率等性能参数。上述受感部及燃气取样耙试验使用时的最大工况为：燃气流量100kg/s、总压425kPa、总温2100K，设计难度较大。

由于压力受感部和燃气取样耙为了满足试验使用强度和冷却能力的要求，本身都需要一定的安装物理空间，加之加力燃烧室出口筒体安装座周围有外部管路的干扰，因而试验过程中无法同时测量加力燃烧室出口截面相同位置处的压力和燃气浓度，常用的试验方法为在一个加力工况下安装压力受感部完成压力测量，之后试验器停车，换装燃气取样耙，再次调节至与压力测量时相同的加力工况，完成燃气浓度测量。

现有方法存在的主要缺点有：

1)两次试验无法保证加力工况完全一致，对试验结果带来一定的误差；

2)压力受感部和燃气取样耙由于加工精度误差，无法保证测点位置完全相同；

3)开展两次试验造成试验能耗增加，试验效率降低。

发明内容

本申请的目的是提供了一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部及其安装方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

在一方面，本申请提供了一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，所述受感部包括：

安装座；

固定在安装座上的型槽件，所述型槽件一部分位于安装座的内侧，另一部分位于安装座的外侧，在所述型槽件上固定有燃气堵板，使得型槽件内形成燃气采样通道，在安装座内侧的燃气采样通道端部固定有下封板，在安装座外侧的燃气采样通道端部安装有取样接嘴；

包覆在型槽件外侧的蒙皮组件，所述蒙皮组件固定在安装座上形成密封空间，且所述密封空间内具有隔水板，所述隔水板使得所述密封空间内形成能够供冷却介质流动的折返流道；

安装在所述安装座上的进水管和回水管，所述进水管和回水管分别连通所述折返流道的进水口和回水口，且进水管和回水管上分别安装有进回水接嘴；

在面向燃气来流方向的蒙皮组件上安装有多个复合探头，所述复合探头具有位于中部的总压测量孔和位于所述总压测量孔周边的燃气取样孔，所述复合探头通过燃气导管连通至型槽件；

设置在所述燃气采样通道内的压力管，所述压力管一端连接至复合探头的总压测量孔，另一端延伸出安装座而连接至压力接嘴。

在本申请优选实施方式中，所述复合探头在所述受感部上径向布置。

在本申请进一步实施方式中，所述复合探头的总压测量孔为圆形孔，所述燃气取样孔为圆弧型条状孔。

在本申请进一步实施方式中，所述燃气取样孔的数量至少为两个，且以所述总压测量孔的中心均布。

在本申请优选实施方式中，所述冷却介质为水。

在本申请优选实施方式中，所述蒙皮组件包括前蒙皮、后蒙皮、侧蒙皮和底板，所述复合探头设置在前蒙皮上。

在本申请优选实施方式中，所述型槽件的截面呈U型，从而使燃气堵板设置在所述型槽件上后形成截面为矩形的燃气采样通道。

在本申请进一步实施方式中，所述型槽件位于折返流道靠近燃气来流方向的一侧。

在另一方面，本申请提供了一种如上任一所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部的安装方法，所述安装方法包括：

首先，将多个复合探头分别与蒙皮组件组合后焊为一体，将型槽件沿着安装座的中间开孔插入，将多根压力管顺着型槽件分开排列，将每根压力管单独的通过一个燃气导管后与复合探头组合在一起；

分别将上步中的组件中的复合探头与燃气导管5焊接、燃气导管与型槽件焊接为一体，将燃气堵板插入安装座的中间开孔；

将上步中的组件分别与下封板、型槽件和安装座组合后焊为一体，完成燃气取样通道在受感部以内的部分组装；

然后，将上步中的组件分别与蒙皮组件和安装座组合后焊为一体，完成受感部插入折返流道以内部分的组装；

之后，将进水管和回水管分别插入安装座对应的开孔中组合后焊接为一体，按照复合探头的取样点位置序号，分别标记压力管从型槽件侧面引出的位置序号，将多根压力管分别通过压力接嘴的中间开孔，并与压力接嘴组合后焊为一体

最后将取样接嘴插入上封板的中间孔内，将组件分别与取样接嘴和上封板组合后焊为一体，完成受感部所有部件的组装。

本申请所提供的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部可实现加力燃烧室不同试验工况时出口燃气总压和燃气组分浓度的同步测量，降低总压和燃气组分浓度分次试验测量带来的误差，可以降低试验能源消耗，提高试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的一体式水冷受感部结构示意图。

图2为基于图1中A向视角的一体式水冷受感部(无底板)示意图。

图3为本申请的复合探头与燃气导管焊接位置示意图；

图4为本申请的一体式水冷受感部外部接嘴焊接位置示意图；

图5为本申请的复合探头结构示意图；

附图标记：

1-底板；

2-下封板；

3-前蒙皮；

4-复合探头，41-总压测量孔，42-燃气取样孔；

5-燃气导管；

6-型槽件；

7-侧蒙皮；

8-安装座；

9-进水管；

10-进回水接嘴；

11-压力接嘴；

12-取样接嘴；

13-上封板；

14-回水管；

15-后蒙皮；

16-隔水板；

17-燃气堵板；

18-压力管。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1至图5所示为本申请所提供的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，所述受感部主要包括：安装座8、型槽件6、蒙皮组件、进水管9、回水管14以及复合探头4、压力管18等。

安装座8为主要的承载结构。

型槽件6固定在安装座8上，其一部分位于安装座8的内侧或里侧，另一部分位于安装座8的外侧(内侧和外侧以靠近发动机轴线为参考，即靠近发动机轴线为内侧，远离发动机轴线为外侧)，在型槽件6上固定有燃气堵板17，使得型槽件6内部可以形成燃气采样通道，在安装座8内侧的燃气采样通道端部固定有下封板2，在安装座8外侧的燃气采样通道端部安装有取样接嘴12。

蒙皮组件包覆在型槽件6的外侧，且蒙皮组件固定在安装座8上形成密封空间，在该密封空间内设有隔水板16，隔水板16将该密封空间分割成两个连通的通道，该通道能够供冷却介质流动而形成折返流道。

在本申请一优选实施例中，蒙皮组件由四部分构成，即底板1、前蒙皮3、侧蒙皮7和后蒙皮15。

进水管9和回水管14安装在安装座8的外侧，进水管9和回水管14分别连通上述折返流道的进水口和回水口，且进水管9和回水管14上分别安装有进回水接嘴10。通过进水管9和回水管14能够向上述折返通道内通入冷却介质，从而实现对蒙皮组件和安装座等进行冷却。

多个复合探头4安装在面向燃气来流方向的蒙皮组件上，复合探头4具有位于中部的总压测量孔41和位于总压测量孔41周边的燃气取样孔42，复合探头4通过燃气导管5连通至型槽件6。

压力管18设置在燃气采样通道内，且压力管18一端连接至复合探头4的总压测量孔41，另一端延伸出安装座8而连接至压力接嘴11。通过燃气导管5及压力管18形成了双层管结构，该双层管结构实现了复合探头4即可以实现燃气的采集，又可以实现燃气压力的测量。

在本申请中，受感部通常沿着发动机径向插入发动机内，复合探头4实现对发动机流道内的燃气气流进行总压测量与燃气采用，因此，复合探头4在受感部上沿着径向布置。如图5所示，在本申请的优选实施例中，复合探头4的总压测量孔41为圆形孔，燃气取样孔42为圆弧型条状孔。进一步的，燃气取样孔42的数量至少为两个，且以总压测量孔(41)的中心均布。

在本申请一实施例中，型槽件6的截面呈U型，从而使燃气堵板17设置在型槽件6上后，型槽件6内部能够形成截面为矩形的燃气采样通道，该燃气采样通道即可实现对燃气的采样，又可实现压力管18的敷设。

在本申请优选实施例中，型槽件6位于折返流道靠近燃气来流方向的一侧，即图1中所示的左侧。

在本申请实施例中，折返通道内用于对蒙皮组件和安装座等进行冷却的冷却介质为水。

另外，本申请还提供了上述的受感部的组装过程，具体包括：

首先，将多个复合探头4分别与蒙皮组件中的前蒙皮3组合后焊为一体，将型槽件6沿着安装座8的中间开孔插入，将5根压力管18顺着型槽件6分开排列，将每根压力管18单独通过一个燃气导管5后与复合探头4组合在一起；

将上步组件分别将复合探头4与燃气导管5焊接为一体、燃气导管5与型槽件6焊接为一体，将燃气堵板17插入安装座8的中间开孔；

将上步组件分别与下封板2、型槽件6和安装座8组合后焊为一体，完成燃气取样通道在受感部以内的部分组装；

之后，将上步组件分别与蒙皮组件中的2块侧蒙皮7、底板1、后蒙皮15和安装座8组合后焊为一体，完成受感部插入折返流道以内部分的组装；

将进水管9和回水管14分别插入安装座8对应的开孔中组合后焊接为一体，按照复合探头4的取样点位置序号，分别标记从型槽件6侧面引出相应位置序号的压力管18，将多根压力管18分别通过相对的压力接嘴11的中间开孔；

将上步组件与压力接嘴11组合后焊为一体，并将取样接嘴12插入上封板13的中间孔内；

最后将上步组件分别与取样接嘴12和上封板13组合后焊为一体，至此完成本受感部所有部件的组装。

本申请提供的受感部采用复合探头加双层管路的结构形式，实现了在有限物理空间内同时完成总压测量和燃气取样管路布置，同时采用折返通道的循环冷却水流路结构形式保证了燃气分析测试取样的准确性，实现了加力燃烧室出口高温燃气样气进入受感部后需要迅速降温、终止燃烧化学反应进行的要求。

本申请的受感部的工作过程为：

在加力燃烧室试验前，将本申请的受感部插入燃烧室出口相应安装位置，复合探头迎气流方向，通过在安装座8上安装多个螺栓，从而将受感部固定，按照图1所示的冷却水流路示意(复合探头4所处的折返通道一侧为冷却水的进口一侧，另一侧为冷却水的出口一侧)，分别将进水管9、回水管14与循环水管路相连，向受感部提供冷却水供给；

将多个压力接嘴11分别与外部的测压管相连，测压管与压力扫描阀连接完成总压参数测量；

将取样接嘴12通过外部转接管路与燃气分析仪连接，测量燃气组分浓度。

这样在进行加力燃烧室任一工况点试验时，可以同步完成出口燃气总压测量和燃气分析取样。

本申请所提供的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部可实现加力燃烧室不同试验工况时出口燃气总压和燃气组分浓度的同步测量，降低总压和燃气组分浓度分次试验测量带来的误差，可以降低试验能源消耗，提高试验效率。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述受感部包括：

安装座(8)；

固定在安装座(8)上的型槽件(6)，所述型槽件(6)一部分位于安装座(8)的内侧，另一部分位于安装座(8)的外侧，在所述型槽件(6)上固定有燃气堵板(17)，使得型槽件(6)内形成燃气采样通道，在安装座(8)内侧的燃气采样通道端部固定有下封板(2)，在安装座(8)外侧的燃气采样通道端部安装有取样接嘴(12)；

包覆在型槽件(6)外侧的蒙皮组件，所述蒙皮组件固定在安装座(8)上形成密封空间，且所述密封空间内具有隔水板(16)，所述隔水板(16)使得所述密封空间内形成能够供冷却介质流动的折返流道；

安装在所述安装座(8)上的进水管(9)和回水管(14)，所述进水管(9)和回水管(14)分别连通所述折返流道的进水口和回水口，且进水管(9)和回水管(14)上分别安装有进回水接嘴(10)；

在面向燃气来流方向的蒙皮组件上安装有多个复合探头(4)，所述复合探头(4)具有位于中部的总压测量孔(41)和位于所述总压测量孔(41)周边的燃气取样孔(42)，所述复合探头(4)通过燃气导管(5)连通至型槽件(6)；

设置在所述燃气采样通道内的压力管(18)，所述压力管(18)一端连接至复合探头(4)的总压测量孔(41)，另一端延伸出安装座(8)而连接至压力接嘴(11)。

2.如权利要求1所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述复合探头(4)在所述受感部上径向布置。

3.如权利要求1或2所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述复合探头(4)的总压测量孔(41)为圆形孔，所述燃气取样孔(42)为圆弧型条状孔。

4.如权利要求3所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述燃气取样孔(42)的数量至少为两个，且以所述总压测量孔(41)的中心均布。

5.如权利要求1所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述冷却介质为水。

6.如权利要求1所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述蒙皮组件包括前蒙皮(3)、后蒙皮(15)、侧蒙皮(7)和底板(1)，所述复合探头(4)设置在前蒙皮(3)上。

7.如权利要求1所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述型槽件(6)的截面呈U型，从而使燃气堵板(17)设置在所述型槽件(6)上后形成截面为矩形的燃气采样通道。

8.如权利要求7所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部，其特征在于，所述型槽件(6)位于折返流道靠近燃气来流方向的一侧。

9.一种如权利要求1至8任一所述的用于加力燃烧室出口总压测量与燃气取样的受感部的安装方法，其特征在于，包括：

首先，将多个复合探头(4)分别与蒙皮组件(3)组合后焊为一体，将型槽件(6)沿着安装座(8)的中间开孔插入，将多根压力管(18)顺着型槽件(6)分开排列，将每根压力管(18)单独的通过一个燃气导管(5)后与复合探头(4)组合在一起；

分别将上步中的组件中的复合探头(4)与燃气导管5焊接、燃气导管(5)与型槽件(6)焊接为一体，将燃气堵板(17)插入安装座(8)的中间开孔；

将上步中的组件分别与下封板(2)、型槽件(6)和安装座(8)组合后焊为一体，完成燃气取样通道在受感部以内的部分组装；

然后，将上步中的组件分别与蒙皮组件和安装座(8)组合后焊为一体，完成受感部插入折返流道以内部分的组装；

之后，将进水管(9)和回水管(14)分别插入安装座(8)对应的开孔中组合后焊接为一体，按照复合探头(4)的取样点位置序号，分别标记压力管(18)从型槽件(6)侧面引出的位置序号，将多根压力管(18)分别通过压力接嘴(11)的中间开孔，并与压力接嘴(11)组合后焊为一体

最后将取样接嘴(12)插入上封板(13)的中间孔内，将组件分别与取样接嘴(12)和上封板(13)组合后焊为一体，完成受感部所有部件的组装。

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