CN114166511B - 高空舱与排气扩压器连接定位结构及高空模拟试验设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种高空舱与排气扩压器连接定位结构及高空模拟试验设备，属于航空发动机高空模拟试验设备技术领域，具体包括中心定位活动部件、柔性部件和供水部件，供水部件为筒体结构，且位于高空舱和排气扩压器之间，中心定位活动部件和柔性部件位于供水部件外周；中心定位构件包括滑块和滑槽，滑块与滑槽相对滑动连接，滑块与高空舱内壁连接，滑槽与供水部件靠近高空舱一端的外筒体连接；柔性部件套设于供水部件的外筒体上，并位于中心定位构件沿燃气进气方向的后侧，柔性部件的前端与高空舱的端口连接。通过本申请的处理方案，提高高空舱及排气扩压器燃气流场均匀度和连接稳定性，有效保证设备使用性能。

Description

高空舱与排气扩压器连接定位结构及高空模拟试验设备
技术领域
本申请涉及航空发动机高空模拟试验设备技术领域，尤其涉及一种高空舱与排气扩压器连接定位结构及高空模拟试验设备。
背景技术
高空台排气扩压装置的功能是将发动机排出燃气的部分动能转换成压力能，真是模拟发动机排气反压和环境压力条件。排气扩压装置可在保证发动机排气膨胀比的前提下，在一定试验范围内充分排出发动机的燃气能量，提高高空台模拟高度，节约能量，扩大高空台工作范围。
高空台中的高空舱的后舱与排气扩压器进行连接，由于高空舱和排气扩压器的工作温度差异巨大，高空舱最高工作温度120℃，而排气扩压器内部燃气温度高达1850℃，同时，排气扩压器多设置为水夹套形式，排气扩压器内测为高温燃气，夹套内部为循环冷却水，高空舱和排气扩压器的工作介质也不同，两个设备的连接结构设计好坏直接决定其设备使用的可靠性及稳定性。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种高空舱与排气扩压器连接定位结构及高空模拟试验设备，至少部分解决现有技术中存在的高空舱与排气扩压器连接的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种高空舱与排气扩压器连接定位结构，包括中心定位活动部件、柔性部件和供水部件，所述供水部件为筒体结构，且位于所述高空舱和所述排气扩压器之间，所述中心定位活动部件和柔性部件位于所述供水部件外周；
所述中心定位构件包括滑块和滑槽，所述滑块与所述滑槽相对滑动连接，所述滑块与所述高空舱内壁连接，所述滑槽与所述供水部件靠近所述高空舱一端的外筒体连接；
所述柔性部件套设于所述供水部件的外筒体上，并位于所述中心定位构件沿燃气进气方向的后侧，所述柔性部件的前端与所述高空舱的端口连接。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述供水部件设置为对称式供水部件结构，沿所述供水部件的周向对称的设置有两个供水端。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述对称式供水部件还包括内筒体、环形水箱和供水管；
所述环形水箱在所述供水部件的周向设置，所述环形水箱前端的侧壁与所述外筒体的后端焊接，所述外筒体的的前端焊接所述滑槽，所述环形水箱后端的侧壁与排气扩压器的外壁焊接；所述内筒体的前端与所述外筒体前端焊接，所述内筒体的后端与所述排气扩压器的内壁焊接；所述供水管的一端连接于所述环形水箱，所述供水管的另一端与高空台供水系统管道连接。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述对称式供水部件还包括中间筒体，所述中间筒体位于所述外筒体与所述内筒体之间，所述中间筒体的前端与所述内筒体和外筒体的前端之间具有间隙，所述中间筒体的后端与排气扩压器的外壁连接。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述对称式供水部件还设有加强筋，所述加强筋的一侧边与所述环形水箱的侧壁垂直连接，所述加强筋的另一侧边与所述柔性部件垂直连接。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述对称式供水部件还设有水道均分块，位于所述中间筒体和所述内筒体之间，所述水道均分块的一端与所述内筒体焊接，所述水道均分块的另一端与中间筒体之间具有间隙。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述水道均分块在所述内筒体上环向均匀布置。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述柔性部件设置为U型波纹膨胀节，所述U型波纹膨胀节包括前筒体、U型波纹管和后筒体，所述前筒体和所述后筒体通过所述U型波纹管连接，所述前筒体前端与高空舱的端口焊接，所述后筒体的后端与所述环形水箱的侧壁连接。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述滑块设置为矩形结构，所述滑槽的槽体设置为与所述滑块相对应的矩形结构。
第二方面，本申请实施例还提供一种航空发动机高空模拟试验设备，其特征在于，包括航空舱、排气扩压器和如上述第一方面任一实施例所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构。
有益效果
本申请实施例中的高空舱与排气扩压器连接定位结构，采用中心定位活动部件的设计，能够使高空台中关键设备高空舱及排气扩压器在进行航空发动机高空模拟试验时，两个关键设备中心线保持一致，提高高空舱及排气扩压器燃气流场均匀度，有效保证设备使用性能。
通过柔性接触式连接设计，一方面实现两个温度差异部件之间的有效密封连接，另一方面，该结构也能够满足高空舱和排气扩压器由于温度变化引起的变形，同时，柔性连接的减振效果也能有效避免高空舱及排气扩压器之间的振动相互传递，确保试验安全。
采用水平对称供水及水道均分块的设计，实现给排气扩压器均匀供水，有效避免单侧供水给整个设备带来的冲击，同时，也避免了水流不均匀导致的排气扩压器局部过烧，确保高空台关键设备使用寿命和安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为根据本发明一实施例的高空舱与排气扩压器连接定位结构示意图；
图2为根据本发明一实施例的中心定位活动部件结构示意图；
图3为根据本发明一实施例的图2的A向侧视图；
图4为根据本发明一实施例的对称式供水部件结构示意图；
图5为根据本发明一实施例的图4的A-A向剖视图；
图6为根据本发明一实施例的柔性部件结构示意图。
图中：1、中心定位活动部件；2、柔性部件；3、对称式供水部件；4、高空舱；5、排气扩压器；1-1、滑块；1-2、滑槽；2-1、前筒体；2-2、U型波纹管；2-3、后筒体；3-1、外筒体；3-2、加强筋；3-3、中间筒体；3-4、内筒体；3-5、环形水箱；3-6、供水管；3-7、水道均分块。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本申请实施例提供了一种高空舱与排气扩压器连接定位结构，参照图1所述，包含中心定位活动部件1，柔性部件2和供水部件。本实施例中，供水部件设置为对称式供水部件3，周向对称的设置有两个供水端，实现给排气扩压器5均匀供水，有效避免单侧供水给整个设备带来的冲击。
所述中心定位活动部件1外侧与高空舱4焊接，内侧与对称式供水部件3的前端焊接，称式供水部件3的后端与排气扩压器5焊接，通过中心定位活动部件1和对称式供水部件3实现高空舱4与排气扩压器5之间的中心定位。所述柔性部件2前端与高空舱4焊接，后端与对称式供水部件3焊接，通过柔性部件2和对称式供水部件3实现高空舱4与排气扩压器5之间的柔性连接。对称式供水部件3的供水端与高空台供水管道焊接，通过对称式供水部件3给排气扩压器5均匀供水。通过以上设计，实现高空舱4与排气扩压器5的柔性连接及中心定位，以及排气扩压器5的均匀供水功能。
具体的，对称式供水部件3为筒体结构，且位于所述高空舱4和所述排气扩压器5之间，所述中心定位活动部件1和柔性部件2位于对称式供水部件3的外周。
中心定位活动部件1采用周向均布滑块1-1滑槽1-2结构方案，所述中心定位构件1包括滑块1-1和滑槽1-2，参照图2-3，所述滑块1-1与所述滑槽1-2相对滑动连接，所述滑块1-1与所述高空舱4的内壁连接，所述滑槽1-2与对称式供水部件3靠近所述高空舱4一端的外筒体3-1连接。通过采用中心定位活动部件1的设计，能够使高空台中关键设备高空舱4及排气扩压器5在进行航空发动机高空模拟试验时，两个关键设备中心线保持一致，提高高空舱4及排气扩压器5燃气流场均匀度，有效保证设备使用性能.
所述柔性部件2套设于称式供水部件3的外筒体3-1上，并位于所述中心定位构件1沿燃气进气方向的后侧，所述柔性部件的前端与所述高空舱4的端口连接。通过设置柔性部件2，一方面实现两个温度差异部件之间的有效密封连接，另一方面，该结构也能够满足高空舱4和排气扩压器5由于温度变化引起的变形，同时，柔性连接的减振效果也能有效避免高空舱4及排气扩压器5之间的振动相互传递，确保试验安全。
在一个实施例中，滑块1-1和滑槽1-2在周向均匀分布，通过周向均布的滑块1-1和滑槽1-2的定位安装，实现高空舱4和排气扩压器5的中心定位，同时也实现高空舱4和排气扩压器5在工作状态下的轴向位移。
进一步的，所述对称式供水部件3还包括内筒体3-4、环形水箱3-5和供水管3-6，参照图4。所述环形水箱3-5在所述供水部件的周向设置，所述环形水箱3-5前端的侧壁与所述外筒体3-1的后端焊接，所述外筒体3-1的的前端焊接所述滑槽1-2，所述环形水箱3-5后端的侧壁与排气扩压器5的外壁焊接；所述内筒体3-4的前端与所述外筒体3-1前端焊接，所述内筒体3-4的后端与所述排气扩压器5的内壁焊接；所述供水管3-6的一端连接于所述环形水箱3-5，所述供水管3-6的另一端与高空台供水系统管道连接。
进一步，所述对称式供水部件3还包括中间筒体3-3，参照图4，所述中间筒体3-3位于所述外筒体3-1与所述内筒体3-4之间，所述中间筒体3-3的前端与所述内筒体3-4和外筒体3-1的前端之间具有间隙，所述中间筒体3-3的后端与排气扩压器5的外壁连接。当水从供水端的供水管进入时，首先进入中间筒体3-3与外筒体3-1之间形成的夹层，通过中间筒体3-3的前端与所述内筒体3-4和外筒体3-1的前端之间具有间隙，再流入中间筒体3-3与内筒体3-4之间形成的夹层，从而可以保证水流的充分分布，使整体结构充分得到冷却。
进一步的，所述对称式供水部件还设有加强筋3-2，所述加强筋3-2的一侧边与所述环形水箱3-5的侧壁垂直连接，所述加强筋3-2的另一侧边与所述柔性部件2垂直连接，用于加固环形水箱3-5和柔性部件2。
另一个实施例中，加强筋3-2的一侧边与所述环形水箱3-5的侧壁垂直连接，另一侧与中间筒体3-3垂直连接，用于加固环形水箱3-5和中间筒体3-3。
在一个优选的实施例中，所述对称式供水部件3还设有水道均分块3-7，具体结构参照图5，位于所述中间筒体3-3和所述内筒体3-4之间，所述水道均分块3-7的一端与所述内筒体3-4焊接，所述水道均分块3-7的另一端与中间筒体3-3之间具有间隙，通过该结构实现排气扩压器5均匀供水。
在一个实施例中，所述水道均分块3-7在所述内筒体3-4上环向均匀布置，实现给排气扩压器5均匀供水，可避免水流不均匀导致的排气扩压器5局部过烧，确保高空台关键设备使用寿命和安全性能。
进一步的，所述柔性部件设置为U型波纹膨胀节，具体结构参照图6，所述U型波纹膨胀节包括前筒体2-1、U型波纹管2-2和后筒体2-3，所述前筒体2-1和所述后筒体2-3通过所述U型波纹管2-2连接，所述前筒体2-1前端与高空舱4的端口焊接，所述后筒体2-3的后端与所述环形水箱3-5的侧壁连接。通过U型波纹管2-2的特点，实现高空舱4与排气扩压器5柔性连接。
优选的，U型波纹膨胀节的材料为不锈钢材料。
优选的，所述滑块1-1设置为矩形结构，所述滑槽1-2的槽体设置为与所述滑块1-1相对应的矩形结构。
第二方面，本申请实施例还提供一种航空发动机高空模拟试验设备，包括航空舱、排气扩压器5和如上述第一方面任一实施例所述的高空舱4与排气扩压器5连接定位结构。
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权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，包括中心定位活动部件、柔性部件和供水部件，所述供水部件为筒体结构，且位于所述高空舱和所述排气扩压器之间，所述中心定位活动部件和柔性部件位于所述供水部件外周；
所述中心定位活动部件包括滑块和滑槽，所述滑块与所述滑槽相对滑动连接，所述滑块与所述高空舱内壁连接，所述滑槽与所述供水部件靠近所述高空舱一端的外筒体连接；
所述柔性部件套设于所述供水部件的外筒体上，并位于所述中心定位活动部件沿燃气进气方向的后侧，所述柔性部件的前端与所述高空舱的端口连接；
所述供水部件设置为对称式供水部件结构，沿所述供水部件的周向对称的设置有两个供水端；
所述对称式供水部件还包括内筒体、环形水箱和供水管；所述环形水箱在所述对称式供水部件的周向设置，所述环形水箱前端的侧壁与所述外筒体的后端焊接，所述外筒体的前端焊接所述滑槽，所述环形水箱后端的侧壁与排气扩压器的外壁焊接；所述内筒体的前端与所述外筒体前端焊接，所述内筒体的后端与所述排气扩压器的内壁焊接；所述供水管的一端连接于所述环形水箱，所述供水管的另一端与高空台供水系统管道连接；
所述柔性部件设置为U型波纹膨胀节，所述U型波纹膨胀节包括前筒体、U型波纹管和后筒体，所述前筒体和所述后筒体通过所述U型波纹管连接，所述前筒体前端与高空舱的端口焊接，所述后筒体的后端与所述环形水箱的侧壁连接。
2.根据权利要求1所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，所述对称式供水部件还包括中间筒体，所述中间筒体位于所述外筒体与所述内筒体之间，所述中间筒体的前端与所述内筒体和外筒体的前端之间具有间隙，所述中间筒体的后端与排气扩压器的外壁连接。
3.根据权利要求1所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，所述对称式供水部件还设有加强筋，所述加强筋的一侧边与所述环形水箱的侧壁垂直连接，所述加强筋的另一侧边与所述柔性部件垂直连接。
4.根据权利要求2所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，所述对称式供水部件还设有水道均分块，位于所述中间筒体和所述内筒体之间，所述水道均分块的一端与所述内筒体焊接，所述水道均分块的另一端与中间筒体之间具有间隙。
5.根据权利要求4所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，所述水道均分块在所述内筒体上环向均匀布置。
6.根据权利要求1所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构，其特征在于，所述滑块设置为矩形结构，所述滑槽的槽体设置为与所述滑块相对应的矩形结构。
7.一种航空发动机高空模拟试验设备，其特征在于，包括航空舱、排气扩压器和如权利要求1-6任一项所述的高空舱与排气扩压器连接定位结构。
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侯敏杰 等.高空舱内次流与真空度对发动机台架测量推力影响的分析.《航空动力学报》.2005,第20卷(第03期),第384-388页. *

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