CN114087088B - 航空发动机试验机匣和航空发动机试验系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种航空发动机试验机匣和航空发动机试验系统。其中，航空发动机试验机匣包括：机匣本体；承载支架，固设在机匣本体内；以及空气节流机构，其通过承载支架设于机匣本体内，用于调整流过机匣本体内的空气流量；其中，空气节流机构的节流位置和节流面积均被配置为可调。本公开航空发动机试验机匣能够调整流过风扇内涵道或者外涵道气流的空气流量，从而调整风扇压缩功和低压转子的剩余功率，改变发动机低压转子转差。该试验机匣加工简单、调整便捷、转子转差调整范围大，能够大大降低试验成本和周期。

Description

航空发动机试验机匣和航空发动机试验系统
技术领域
本公开涉及航空发动机试验技术领域，尤其涉及一种航空发动机试验机匣和航空发动机试验系统。
背景技术
在航空发动机的某些试验中，需要改变转子的转差以达到特定的试验目的，例如试验、验证压气机的喘振裕度、转子动力学特性等。以大涵道比双转子涡轮风扇发动机为例，常规的手段主要有调整内、外涵道尾喷管面积和调整高、低压涡轮导向器叶片喉道面积等方法。调整高、低压涡轮导向器叶片喉道面积的方法需要设计不同喉道面积的涡轮导向器，在发动机装配时安装某一组特定面积的涡轮导向器叶片，其缺点是发动机装配完成后不能再次调整，调整的灵活性较差，并且时间、经济成本也较高。调整内、外涵道尾喷管面积的方法可以实现试验时的台架调整，但转差的调整范围较小，有时不能满足试验需求。
发明内容
相关技术中存在航空发动机转子转差调整灵活性不高且调整范围较小的技术问题。
有鉴于此，本公开实施例提供一种航空发动机试验机匣和航空发动机试验系统，能够提高航空发动机转子转差的调整灵活性和调整范围。
本公开的一些实施例提供了一种航空发动机试验机匣，包括：
机匣本体；
承载支架，固设在机匣本体内；以及
空气节流机构，其通过承载支架设于机匣本体内，用于调整流过机匣本体内的空气流量；
其中，空气节流机构的节流位置和节流面积均被配置为可调。
在一些实施例中，还包括具有多个备选空气节流机构的节流套件，多个备选空气节流机构彼此具有不同尺寸，空气节流机构可拆卸地设置在承载支架上，空气节流机构为多个空气节流机构之一，以实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。
在一些实施例中，空气节流机构包括可伸缩结构或可折叠结构，以实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。
在一些实施例中，机匣本体内形成有内涵气流区和外涵气流区，空气节流机构设置在内涵气流区和外涵气流区中之一。
在一些实施例中，空气节流机构包括丝网结构和/或堵塞板。
在一些实施例中，空气节流机构呈圆环状。
在一些实施例中，空气节流机构包括多个压力损失系数不同的丝网结构。
在一些实施例中，还包括设置在机匣本体轴向两端的机匣安装边。
本公开的一些实施例提供了一种航空发动机试验系统，包括进气道机匣、风扇机匣以及前述航空发动机试验机匣，航空发动机试验机匣安装于进气道机匣和风扇机匣之间。
因此，根据本公开实施例，通过在机匣本体内设置空气节流机构，且其节流位置和节流面积均被配置为可调，实现了流过机匣本体内的空气流量实现可调，由此来调整流过风扇内涵道或者外涵道气流的空气流量，从而调整风扇压缩功和低压转子的剩余功率，改变发动机低压转子转差。该试验机匣加工简单、调整便捷、转子转差调整范围大，能够大大降低试验成本和周期。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是本公开航空发动机试验系统的一些实施例的立体结构示意图；
图2是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在整个外涵气流区的结构示意图；
图3是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在外涵气流区外围部的结构示意图；
图4是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在外涵气流区中部的结构示意图；
图5是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在外涵气流区内围部的结构示意图；
图6是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在内涵气流区外围部的结构示意图；
图7是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为丝网结构且设置在内涵气流区中部的结构示意图；
图8是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为堵塞板且设置在外涵气流区外围部的结构示意图；
图9是本公开航空发动机试验系统的一些实施例中空气节流机构为堵塞板且设置在内涵气流区中部的结构示意图。
附图标记说明
1、机匣本体；2、承载支架；3、机匣安装边；4、丝网结构；5、外涵气流区；6、内涵气流区；7、进气锥；8、堵塞板。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
结合图1～图9所示，本公开的一些实施例提供了一种航空发动机试验机匣，包括：机匣本体1、承载支架2以及空气节流机构，其中，承载支架2固设在机匣本体1内；空气节流机构通过承载支架2设于机匣本体1内，其用于调整流过机匣本体1内的空气流量；空气节流机构的节流位置和节流面积均被配置为可调。
在该示意性的实施例中，承载支架2具有固定空气节流机构的能力，能够将空气节流机构在试验时承受的气动力、振动等载荷传递给机匣本体1，通过在机匣本体1内设置空气节流机构，且其节流位置和节流面积均被配置为可调，实现了流过机匣本体1内的空气流量实现可调，由此来调整流过风扇内涵道或者外涵道气流的空气流量，从而调整风扇压缩功和低压转子的剩余功率，改变发动机低压转子转差，使得调整便捷高效且提高了调整范围，降低了试验成本。
对于如何实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调，在一些实施例中，航空发动机试验机匣还包括具有多个备选空气节流机构的节流套件，空气节流机构可拆卸地设置在承载支架2上，多个备选空气节流机构彼此具有不同尺寸，空气节流机构为多个空气节流机构之一，以实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。采用可拆装设计，在试验时可根据实际需求方便地拆装来更换不同尺寸的空气节流机构且安装在不同位置上，易于实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调，从而调整发动机不同的低压转子转差，具有较高的可实施性。
在另一些实施例中，空气节流机构包括可伸缩结构或可折叠结构，以实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。采用可伸缩结构或可折叠结构设计，也能方便地实现空气节流机构的节流位置和节流面积均可调，具有较高的可实施性。
作为空气节流机构的一种实现方式，在一些实施例中，如图2～图7所示，空气节流机构包括丝网结构4，丝网结构4能够造成进入发动机内涵道或者外涵道气流的额外压力损失，从而减小流入内涵道或者外涵道的气流流量。在一些实施例中，空气节流机构包括多个压力损失系数不同的丝网结构4，通过更换不同位置、不同压力损失系数的丝网，可调整流入内涵道或者外涵道的气流流量，从而来实现发动机不同的低压转子转差。
作为空气节流机构的另一种实现方式，在一些实施例中，如图8和图9所示，空气节流机构包括堵塞板8。堵塞板8能够堵塞进入发动机内涵道或者外涵道的气流流道面积，从而减小流入内涵道或者外涵道的气流流量，调整方便，具有较高的可实施性。
在一些实施例中，如图2～图9所示，空气节流机构呈圆环状，其安装在承载支架2上时的环心与进气锥7的中心重合，以便于减小流入内涵道或者外涵道的气流流量，具有较高的可实施性。
在一些实施例中，如图2～图5和图8所示，机匣本体1内形成有内涵气流区6和外涵气流区5(图中虚线为内外涵气流分界线)，空气节流机构设置在外涵气流区5的不同位置，从而减小流入外涵道的气流流量。在另一些实施例中，如图6、图7和图9所示，空气节流机构设置在内涵气流区6的不同位置，从而减小流入内涵道的气流流量。
以空气节流机构为丝网结构4为例，如图2～图5所示，通过在流入风扇外涵道的外涵气流区5中设置丝网结构4，造成流入风扇外涵道气流全部(如图2所示)，或者外围区域(如图3所示)，或者中间环面(如图4所示)，或者内围区域(如图5所示)气流的额外压力损失，使得流入风扇外涵道的空气流量减小，风扇压缩功减小、低压涡轮剩余功增大，低压转子转速增大，低压转子转差率减小；如图6和图7所示，通过在流入风扇内涵道的内涵气流区6中设置丝网结构4，造成流入风扇内涵道气流全部，或者外围区域(如图6所示)，或者中间环区域(如图7所示)，或者内围区域气流的额外压力损失，使得流入风扇内涵道的空气流量减小，核心机空气流量减小，核心机有效功降低，引起低压涡轮剩余功减小，低压转子转速减小，低压转子转差率增大。
以空气节流机构为堵塞板8为例，如图8所示，通过在流入风扇外涵道的外涵气流区5中设置堵塞板8，造成流入风扇外涵道气流一部分堵塞(如图8所示)，使得流入风扇外涵道的空气流量减小、风扇压缩功减小，低压涡轮剩余功增大，低压转子转速增大，低压转子转差率减小；如图9所示，通过在流入风扇内涵道的内涵气流区6中设置堵塞板8，造成流入风扇内涵道气流一部分堵塞(如图9所示)，使得流入风扇内涵道的空气流量减小，核心机空气流量减小，核心机有效功率降低，引起低压涡轮剩余功减小，低压转子转速减小，低压转子转差率增大。
为实现无缝连接，在一些实施例中，如图1所示，航空发动机试验机匣还包括设置在机匣本体1轴向两端的机匣安装边3。
本公开的一些实施例提供了一种航空发动机试验系统，其包括进气道机匣、风扇机匣以及前述航空发动机试验机匣，航空发动机试验机匣安装于进气道机匣和风扇机匣之间。航空发动机试验机匣一个安装边的安装接口与被试发动机的进气道机匣的安装接口完全相同，另一个安装边的安装接口与被试发动机的风扇机匣的安装接口完全相同，实现无缝连接。本公开航空发动机试验系统相应地也具有上述有益技术效果。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种航空发动机试验机匣，其特征在于，包括：
机匣本体(1)，所述机匣本体(1)内形成有内涵气流区(6)和外涵气流区(5)；
承载支架(2)，固设在所述机匣本体(1)内；以及
空气节流机构，其通过所述承载支架(2)设于所述机匣本体(1)内，并设置在所述内涵气流区(6)或所述外涵气流区(5)的不同位置，用于调整流过所述机匣本体(1)内的所述内涵气流区(6)或所述外涵气流区(5)的全部区域、外围区域、中间环区域或者内围区域的空气流量；
其中，所述空气节流机构的节流位置和节流面积均被配置为可调；
所述航空发动机试验机匣还包括：
具有多个备选空气节流机构的节流套件，所述空气节流机构可拆卸地设置在所述承载支架(2)上，所述多个备选空气节流机构彼此具有不同尺寸，所述空气节流机构为所述多个空气节流机构之一，以实现所述空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。
2.根据权利要求1所述的航空发动机试验机匣，其特征在于，所述空气节流机构包括可伸缩结构或可折叠结构，以实现所述空气节流机构的节流位置和节流面积均可调。
3.根据权利要求1所述的航空发动机试验机匣，其特征在于，所述空气节流机构包括丝网结构(4)和/或堵塞板(8)。
4.根据权利要求3所述的航空发动机试验机匣，其特征在于，所述空气节流机构呈圆环状。
5.根据权利要求1所述的航空发动机试验机匣，其特征在于，所述空气节流机构包括多个压力损失系数不同的丝网结构(4)。
6.根据权利要求1所述的航空发动机试验机匣，其特征在于，还包括设置在所述机匣本体(1)轴向两端的机匣安装边(3)。
7.一种航空发动机试验系统，其特征在于，包括进气道机匣、风扇机匣以及权利要求1～6任一所述的航空发动机试验机匣，所述航空发动机试验机匣安装于所述进气道机匣和所述风扇机匣之间。
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