CN113532868A - 涡轴型发动机试车台进气加温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轴型发动机试车台进气加温系统；包括：加热系统，所述加热系统用于控制空气的温度且将空气传递至发动机的进气端；控制系统，所述控制系统与所述加热系统连接并用于控制所述加热系统工作并反馈各组件的参数；输入系统，所述输入系统与所述加热系统连接并用于连接发动机将所述加热系统传递的空气传递至发动机的进气端，具有随时进行发动机试车试验，不需要根据自然环境进行试车，提高了发动机的交付周期的效果。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机整机地面试验的技术领域，特别地，涉及一种涡轴型发动机试车台进气加温系统。
背景技术
航空发动机设计定型后，会对该型发动机进行模拟外场使用的例行试验试车；或批量生产制造后，按照设计资料的规定，也要求每一定的生产量中，均须要抽出一台航空发动机对其进行例行试验检查。例行试验是利用专门的试车内容、试验设备以及独特的试车环境来检测航空发动机各项指标的稳定性、可靠性和耐久性的试验，也是以此方法来检测评估该批次航空发动机的综合质量。
例行试车能否顺利完成，决定了该批次的航空发动机是否能放行到外场使用，所以例行试车的重要性不言而喻。然而因为生产制造的不确定性，造成了试验时间的不确定性，如：冬天进行例行试验时发动机进气温度要求控制在30℃以上，或者夏天进行例行试验时进气温度要求控制在20℃以下
轴型发动机分别需要在15℃、35℃条件下进行1000小时的长试，目前采取的方法是外界温度合适的情况下进行发动机例行试车试验，试车周期长，时间不稳定，严重影响发动机的交付周期。
发明内容
本发明提供了一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，以解决根据外界温度合适的情况下进行发动机例行试车试验，造成试车周期长，时间不稳定，严重影响发动机的交付周期的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，包括：
加热系统，所述加热系统用于控制空气的温度且将空气传递至发动机的进气端；
控制系统，所述控制系统与所述加热系统连接并用于控制所述加热系统工作并反馈各组件的参数；
输入系统，所述输入系统与所述加热系统连接并用于连接发动机将所述加热系统传递的空气传递至发动机的进气端。
通过采用上述技术方案，涡轴型发动机进行试车试验时，将发动机放置在车间内进行，车间上端设置有通风口，将风力传递在车间内，通过加热系统将传递进来的空气进行集中输送并加热至15℃与35℃，并控制空气的气流量在5.5kg/s，将加热系统处理完的空气经输入系统传递至需要进行试验的发动机内对发动机进行测试，整个试验在控制系统的监控下进行，通过控制系统实时掌握发动机进气端的气体温度与气流流量，根据实时监测的参数进行调整空气的温度与流量确保试验在指定的环境下进行，保证了发动机试验接结果的准确性，具有随时进行发动机试车试验，不需要根据自然环境进行试车，提高了发动机的交付周期的效果。
进一步地，所述加热系统包括送风单元、加热单元与输送单元以及安装架，所述送风单元设置于所述安装架上，所述送风单元与所述加热单元连接，所述加热单元用于对所述送风单元产生的气体进行加热以达到发动机测试时所需要的温度。
通过采用上述技术方案，通过安装架对送风单元、加热单元以及输送单元进行固定安装，提高了车间的空间实用效率，通过将送风单元与加热单元以及输送单元设置于一体，避免各单元安装分散，在各单元损坏时可以及时进行检测修复。
进一步地，所述送风单元包括轴流风机，所述轴流风机设置于所述安装架上，所述加热单元设置于所述轴流风机的出气端。
通过采用上述技术方案，在轴流风机的作用下，可以根据发动机试车试验的需要随时调节气流进气流量。可选地，轴流风机的最大风量为17720m3/h，功率为2.2Kw，可以适应不同型号的发动机进行试车试验。
进一步地，所述加热单元包括加热箱，所述加热箱设置于所述安装架上，所述加热箱的进气口与所述轴流风机的出气端连接，所述输送单元设置于所述加热箱的出气口。
通过采用上述技术方案，在加热箱对轴流风机传递的空气进行加热，使得空气传递至发动机内时的气流温度满足发动机试车试验的15℃与35℃，且通过加热箱可随时进行空气气流温度的调整以适应试验的变化。
进一步地，所述输送单元包括风管与整流管，所述管与所述加热箱的出气口连接，所述整流管设置于所述风管之间，所述整流管用于调整所述加热箱输出的气体压力与流速，所述风管将所述整流管输出的气体传递至输入系统中。
通过采用上述技术方案，整流管嵌设在风管中，通过风管将加热完的热空气传递至整流管内，通过整流管对传输的热空气进行气流流量的整合处理，再将热空气经风管传递至进气蜗壳内，避免加热箱直接释放热空气造成气流流量损耗过大达不到发动机的试车试验要求。
进一步地，所述输入系统包括进气蜗壳、转接口、导流单元、检测单元与移动单元，所述转接口设置于所述进气蜗壳上，所述转接口与所述风管连接，所述导流单元设置于所述进气蜗壳上，所述导流单元与发动机的进气端连接，所述检测单元设置于所述进气蜗壳上并用于对进入发动机进气端的气体进行温度与气压检测，所述移动单元设置于所述进气蜗壳上，所述移动单元用于驱使所述进气蜗壳便捷移动。
通过采用上述技术方案，输送管将加热完的气流经转接口传递至进气蜗壳内，通过导流单元将气流整合稳定传输至发动机的进气端进行试车试验，通过检测单元对进气蜗壳内传递至发动机内的气流流量与气流温度进行检测，由于系统过长，空气在传输时存在热量损耗与流量的损耗，根据检测单元反馈的数值进行调整气流的进气流量与进气温度，使得发动机的试车试验设备达到试验的要求，在移动单元的作用下可以根据试验要求便捷移动进气蜗壳至需要的位置进行试验。
进一步地，所述导流单元包括到导流盆，所述导流盆设置于所述进气蜗壳上，所述导流盆连接发动机与所述进气蜗壳，所述到导流盆与所述转接口连通，所述导流盆上设置有稳流支板，所述稳流支板用于降低所述导流盆内气流紊乱。
通过采用上述技术方案，加热系统加热完的空气经输送管传递至进气蜗壳内，通过到导流盆对传输的空气进行导向并经发动机的进气端传输在发动机内进行工作，通过在导流盆内外环中间且以0°、90°、180°、270°方位设置有四个稳流支板，在导流盆内外环中间设置稳流支板：一是起到切割气流减少紊流，二是可以起到加固导流盆内外环的作用，使得进气蜗壳传输的热空气稳定传输到发动机内进行试车试验。
进一步地，检测单元包括气流流量测量传感器与气流温度测量传感器，所述气流流量测量传感器设置于所述到导流盆靠近发动机进气端的外壁上，所述气流流量测量传感器穿设于所述导流盆内，所述气流温度测量传感器设置于所述进气蜗壳的外壁上，且所述气流温度测量传感器穿设于所述进气蜗壳内，所述气流流量测量传感器与所述气流温度测量传感器连接于所述控制系统内。
通过采用上述技术方案，在导流盆的外环外壁上设置气流流量测量传感器，将导流盆传递至发动机内的空气流量进行测量，确保气流流量达到5.5kg/s以适应发动机的试车试验，将气流温度测量传感器设置在进气蜗壳的外壁上并穿设在进气蜗壳内，通过气流温度测量传感器对进气蜗壳内的气流温度进行实时测量，避免气流温度达不到发动机试车试验的15℃与35℃，造成发动机试车试验的结果不准确。
进一步地，所述移动单元包括脚轮、安装座与螺纹杆，所述脚轮与所述安装座转动连接，所述螺纹杆螺纹穿设过所述安装座与所述进气蜗壳螺纹连接，所述螺纹杆用于调节所述脚轮与所述进气蜗壳之间的距。
通过采用上述技术方案，通过在进气蜗壳的底端设置移动单元，方便在对发动机完成试车时进行移动发动机，且通过移动单元可以将进气蜗壳移动至需要的车间进行试验操作，在螺纹杆螺纹穿设过安装座的作用下，螺纹转动螺纹杆将安装板与脚轮一体位移，使得进气蜗壳的高度进行调节，以适应不同试验环境的需要。
进一步地，所述控制系统包括主控中心与控制面板，所述主控中心与各工作单元连接，所述控制面板设置于所述安装架上，所述控制面板用于显示各工作的单元的参数并设置有若干开关控制各工作单元独立运转。
通过采用上述技术方案，通过主控中心与加热箱，轴流风机，气流流量测量传感器以及气流温度测量传感器连接，通过主控中心实现机械一体化操作，在控制面板上显示各工作单元的工作参数，包括气流流量，气流温度，加热箱温度，轴流风机的输送流量，根据各工作单元的工作参数的调节，使得发动机的试验环境达到标准。
本发明具有以下有益效果：
本发明在对发动机进行试车试验时，通过轴流风机将车间内的空气集中传输至加热箱内，通过加热箱将空气加热至指定温度并经输送管传递至进气蜗壳内，通过帆布管与过滤板将输送管传递的热空气进行杂志过滤，将过滤后的热空气传递至导流盆内，通过气流流量测量传感器检测空气的流量，再经气流温度测量传感器测量空气的温度，根据控制面板上反馈的参数，主控中心进行调节轴流风机的进气流量与加热箱的加热温度，使得空气达到发动机试车的环境要求，将空气传递至发动机的进气端进行试车试验，具有随时进行发动机试车试验，不需要根据自然环境进行试车，提高了发动机的交付周期的效果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例整体的结构示意图；
图2是图1中的A处放大结构示意图；
图3是图1中的B处放大结构示意图；
图4是图1中的输送管的轴线剖面结构示意图。
图例说明：
1、车间；2、加热系统；21、送风单元；211、轴流风机；22、加热单元；221、加热箱；23、输送单元；231、风管；232、整流管；233、输送管；234、帆布管；24、安装架；3、输入系统；31、进气蜗壳；32、转接口；33、导流单元；331、导流盆；332、稳流支板；34、检测单元；341、气流流量测量传感器；342、气流温度测量传感器；35、移动单元；351、脚轮；352、安装座；353、螺纹杆；36、过滤网；4、控制系统；41、主控中心；42、控制面板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1、图2所示，本实施例公开一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，包括加热系统2、控制系统4与输入系统3，涡轴型发动机进行试车试验时，将发动机放置在车间1内进行，车间1上端设置有通风口，将风力传递在车间1内，通过加热系统2将传递进来的空气进行集中输送并加热至15℃与35℃，并控制空气的气流量在5.5kg/s，将加热系统2处理完的空气经输入系统3传递至需要进行试验的发动机内对发动机进行测试，整个试验在控制系统4的监控下进行，通过控制系统4实时掌握发动机进气端的气体温度与气流流量，根据实时监测的参数进行调整空气的温度与流量确保试验在指定的环境下进行，保证了发动机试验接结果的准确性。
参照图1、图2、图4，加热系统2包括送风单元21、加热单元22与输送单元23以及安装架24，送风单元21为轴流风机211，轴流风机211的轴流风机211的最大风量17720m3/h，功率为2.2Kw，风压300pa，通过轴流风机211将车间1内输入的空气传递至加热单元22内进行加热并将空气的传递流量进行控制。加热单元22为加热箱221，加热箱221最大功率为280KW，风管231口径为DN500mm，通过加热箱221将轴流风机211传递来的空气进行加热至发动机试验所需要的温度，并将加热完的空气经输送单元23传递至输入系统3并传递至发动机的进气端。输送单元23为风管231、整流管232、输送管233与帆布管234，风管231与加热箱221的出气口连接，整流管232嵌设在风管231上，通过整流管232对风管231传递的空气进行整流传递，将空气的流量进行改变传递，使得空气的流量适应发动机的试验要求。风管231的直径为DN500mm，输送管233的直径为插入DN600，输送管233的管口成锥形设置，风管231插接在输送管233内，具有防止风机供气与发动机进气之间气量短时间不匹配问题。输送管233的末端通过螺钉固定连接有帆布管234，通过帆布管234将传递的空气中的杂质进行吸附，避免杂质进入发动机内造成发动机的损坏。车间1内在输送管233的底端设置有支架，支架抵接在输送管233的底端，通过支架对输送管233进行支撑，避免输送管233过重造成掉落损坏，支架的底端设置有转轮，通过支架在输送管233之间移动支撑，使得输送管233的空气传递更加稳定。
参照图1、图2，输入系统3包括进气蜗壳31、转接口32、导流单元33、检测单元34与移动单元35，转接口32设置在进气蜗壳31的上端，转接口32成锥形设置，帆布管234与转接口32的开口端通过螺钉固定。转接口32的开口端焊接有过滤网36，过滤网36将空气中的杂志进行过滤，避免杂志进入发动机内造成发动机损坏，过滤网36的材料采用镍基合金材料制成的丝网。镍基合金成分含50％Ni，17％Cr，0.6％Al，1％Ti，30％Mo，5％Nb，余量为Fe。该材料相比其他材料来说，可塑性强、疲劳寿命长。做成丝网也能很好的发挥其材质的特性。丝网的间隙也有严格的规定，按照1mm正负10丝严格把控，避免多余物进入通道，导致发动机被击伤。
参照图1、图2，导流单元33为到导流盆331与稳流支板332，导流盆331固定穿设过进气蜗壳31，导流盆331与转接口32连通传递空气，发动机的输送轴穿设过导流盆331且导流盆331将转接口32传递的热空气传递至发动机的进气端，稳流支板332固定在导流盆331内外环中间且以0°、90°、180°、270°方位设置有四个，在导流盆331内外环中间设置稳流支板332：一是起到切割气流减少紊流，二是可以起到加固导流盆331内外环的作用。且支板形状使用了中间厚两边薄的方式，对其也进行了烤瓷处理，制作流程与导流盆331的烤瓷面同时进行。这样就可以使气流能够稳定、顺滑的通过导流盆331，从而进入航空发动机工作。
参照图1、图2、图3，检测单元34为气流流量测量传感器341与气流温度测量传感器342，气流流量测量传感器341设置在导流盆331的外环的外壁上，通过气流流量测量传感器341对导流盆331传递至发动机内的气流流量进行测定，根据测定的数值调整轴流风机211的功率，使得导流盆331输出的气流流量达到发动机试验的需求。气流温度测量传感器342设置在进气蜗壳31的外壁上且与进气蜗壳31内连通，通过气流温度测量传感器342对进气蜗壳31内的气体进行温度测量，使得气体传输进发动机内的温度达到试验的要求，并顺利完成发冬季的试验。移动单元35为脚轮351、安装座352与螺纹杆353，脚轮351与安装座352转动连接，螺纹杆353螺纹穿设过安装座352与进气蜗壳31的底端螺纹连接，通过转动螺纹杆353调节所脚轮351与进气蜗壳31之间的距离，使得进气蜗壳31的高度可调节以适应不同试验的要求。
参照图1、图2，控制系统4为主控中心41与控制面板42，主控中心41与加热箱221，轴流风机211，气流流量测量传感器341以及气流温度测量传感器342连接，通过主控中心41实现机械一体化操作，在控制面板42上显示这工作单元的从参数，包括气流流量，气流温度，加热箱221温度，轴流风机211的输送流量，根据各工作单元参数的调节，使得发动机的试验环境达到标准。
本实施例一种涡轴型发动机试车台进气加温系统的工作原理：在对发动机进行试车试验时，通过轴流风机211将车间1内的空气集中传输至加热箱221内，通过加热箱221将空气加热至指定温度并经输送管233传递至进气蜗壳31内，通过帆布管234与过滤板将输送管233传递的热空气进行杂志过滤，将过滤后的热空气传递至导流盆331内，通过气流流量测量传感器341检测空气的流量，再经气流温度测量传感器342测量空气的温度，根据控制面板42上反馈的参数，主控中心41进行调节轴流风机211的进气流量与加热箱221的加热温度，使得空气达到发动机试车的环境要求，将空气传递至发动机的进气端进行试车试验，具有具有随时进行发动机试车试验，不需要根据自然环境进行试车，提高了发动机的交付周期的效果。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于输送单元23包括风管231、限流板与输送管233，风管231靠近加热箱221的一端与限流板固定，通过限流板进行调整加热箱221输出气流的流量，进而控制发动机进气端的输入气流流量，通过在风管231靠近输送管233的端部加工有若干球形槽，在输送管233的端部加工有容纳槽，容纳槽的槽底加工有若干穿孔，容纳槽内抵接有若干抵接球，且容纳槽上抵接有限位圈，限位圈具有弹性，抵接球部分穿设过穿孔，在风管231与输送管233插接时，风管231的端口挤压抵接球穿设在输送管233内，通过限位圈挤压抵接球将抵接球抵紧在风管231开口端的球形槽内，方便风管231与输送管233的插接。
实施例3
本实施例与实施例1的不同在在于移动单元35包括套管、螺纹杆353、连接杆、V形杆与转轮，螺纹杆353的一端与进气蜗壳31的底端固定另一端与套管螺纹连接，连接杆沿套管内移动，连接杆的外壁上套设有减震弹簧，减震弹簧焊接在连接杆的端部与套管的开口端，通过连接杆上下移动减少进气蜗壳31的冲击力，通过V形杆与连接杆的侧壁转动连接，V形杆开口朝下设置，转轮转动连接在V形杆的两端，在移动进气蜗壳31时，通过V形杆转动可以减少移动时遇到坡度难以推动的情况发生，在需要调整进气蜗壳31的高度时，通过转动套管进行调节进气蜗壳31的高度。
实施例4、
本实施例与实施例1的不同点在于进气蜗壳31的出气口设置有调压阀，根据气流流量测量传感器341反馈的参数，调节调压阀控制气流的输入流量，使得发动机的试车气流参数达到试验标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：包括：
加热系统(2)，所述加热系统(2)用于控制空气的温度且将加热后的空气传递至发动机的进气端；
控制系统(4)，所述控制系统(4)与所述加热系统(2)连接并用于控制所述加热系统(2)工作并反馈各组件的参数；
输入系统(3)，所述输入系统(3)与所述加热系统(2)连接并用于连接发动机将所述加热系统(2)传递的空气传递至发动机的进气端，且所述输入系统(3)用于对所述加热系统(2)传递的热空气进行过滤处理。
2.根据权利要求1所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述加热系统(2)包括送风单元(21)、加热单元(22)与输送单元(23)以及安装架(24)，所述送风单元(21)设置于所述安装架(24)上，所述送风单元(21)与所述加热单元(22)连接，所述加热单元(22)用于对所述送风单元(21)产生的气体进行加热以达到发动机测试时所需要的温度。
3.根据权利要求2所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述送风单元(21)包括轴流风机(211)，所述轴流风机(211)设置于所述安装架(24)上，所述加热单元(22)设置于所述轴流风机(211)的出气端。
4.根据权利要求3所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述加热单元(22)包括加热箱(221)，所述加热箱(221)设置于所述安装架(24)上，所述加热箱(221)的进气口与所述轴流风机(211)的出气端连接，所述输送单元(23)设置于所述加热箱(221)的出气口。
5.根据权利要求4所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述输送单元(23)包括风管(231)与整流管(232)，所述风管(231)与所述加热箱(221)的出气口连接，所述整流管(232)设置于所述风管(231)上，所述整流管(232)用于调整所述加热箱(221)输出的气体压力与流速，所述风管(231)将所述整流管(232)输出的气体传递至输入系统(3)中。
6.根据权利要求5所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述输入系统(3)包括进气蜗壳(31)、转接口(32)、导流单元(33)、检测单元(34)与移动单元(35)，所述转接口(32)设置于所述进气蜗壳(31)上，所述转接口(32)与所述风管(231)连接，所述导流单元(33)设置于所述进气蜗壳(31)上，所述导流单元(33)与发动机的进气端连接，所述检测单元(34)设置于所述进气蜗壳(31)上并用于对进入发动机进气端的气体进行温度与气压检测，所述移动单元(35)设置于所述进气蜗壳(31)上，所述移动单元(35)用于驱使所述进气蜗壳(31)移动。
7.根据权利要求6所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述导流单元(33)包括到导流盆(331)，所述导流盆(331)设置于所述进气蜗壳(31)上，所述导流盆(331)连接发动机与所述进气蜗壳(31)，所述到导流盆(331)与所述转接口(32)连通，所述导流盆(331)上设置有稳流支板(332)，所述稳流支板(332)用于减少所述导流盆(331)内紊乱的气流。
8.根据权利要求7所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：检测单元(34)包括气流流量测量传感器(341)与气流温度测量传感器(342)，所述气流流量测量传感器(341)设置于所述导流盆(331)靠近发动机进气端的外壁上，所述气流流量测量传感器(341)穿设于所述导流盆(331)内，所述气流温度测量传感器(342)设置于所述进气蜗壳(31)的外壁上，且所述气流温度测量传感器(342)穿设于所述进气蜗壳(31)内，所述气流流量测量传感器(341)与所述气流温度测量传感器(342)分别连接所述控制系统(4)。
9.根据权利要求7所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述移动单元(35)包括脚轮(351)、安装座(352)与螺纹杆(353)，所述脚轮(351)与所述安装座(352)转动连接，所述螺纹杆(353)螺纹穿设过所述安装座(352)并与所述进气蜗壳(31)螺纹连接，所述螺纹杆(353)用于调节所述脚轮(351)与所述进气蜗壳(31)之间的距离。
10.根据权利要求7所述的一种涡轴型发动机试车台进气加温系统，其特征在于：所述控制系统(4)包括主控中心(41)与控制面板(42)，所述主控中心(41)与各工作单元连接，所述控制面板(42)设置于所述安装架(24)上，所述控制面板(42)用于显示各工作的单元的参数并设置有若干开关控制各工作单元独立运转。
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