CN114235426A - 一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架，属于航空航天涡轮喷气发动机推力测试台架领域，该装置包括：发动机保护罩、定滑轮加强筋、前后配重块、轴承座、摇臂、定滑轮、螺杆、压力传感器、引射喷管安装支架，其中发动机水平安装在发动机台架上，发动机尾部安装有引射喷管支架，用于安装不同形态的引射喷管。本发明的优点是在发动机尾喷管处留有充足的空间安装各种异形引射喷管，避免了滑轨式推力测量装置在测量发动机推力时产生的静摩擦力误差以及安装空间狭窄、容易干涉等问题。

Description

一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架

技术领域

本发明属于航空航天涡轮喷气发动机推力测试台架领域，具体涉及一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架。

背景技术

随着国际上战斗机、对空导弹的升级换代，目前国际上主流军事强国战斗机均进入五代机时代。由于针对军用飞行器的防空导弹日益发展，军用飞行器受到导弹的威胁日益严重。而针对飞行器的导弹通常在末端制导时会采用红外探测制导方式。因此降低飞行器的红外辐射特征显得尤为重要。通过改变喷管外形遮挡高温部件的降低红外特征方式仅能降低涡轮、混合器等高温壁面发出的红外特征，而无法降低发动机高温射流所产生的气体红外辐射。因此研究人员开始探索使用引射方式抽吸大气中的冷空气，对高温喷流进行掺混的方式降低喷流温度，进而降低喷流的红外辐射特征。

使用异形喷管降低红外特征的方式主要有两方面的不足：一是容易导致气动损失，造成发动机推力下降；二是无法降低喷流温度，高温喷流产生的红外特征依然明显。而通过引射喷管引入外界冷空气的方式，可以很好地解决上述两种问题。引射喷管在上世纪五六十年代曾作为增加发动机推力的一种方式广泛使用在军用飞行器上；引入的外界空气温度低，只要通过适当的方式与高温喷流进行掺混，可以大幅度降低尾喷流的红外辐射特征。较好地解决了上述单纯异形喷管所无法解决的问题。

由于采用全尺寸发动机进行引射喷管实验存在费用高、噪音大、实验条件苛刻、所需操作人员多等一系列困难，因此使用微型涡轮喷气式发动机进行缩比模型实验。缩比模型实验具有费用低、试验场地限制少、噪音低等优势。而实验的最主要测量变量是推力和红外辐射特征。又由于需要在发动机尾喷管处安装各种不同的引射喷管，且安装的喷管不能影响推力测量，因此需要专用的支架安装引射喷管。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架，它是采用以下技术方案来实现的。

一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架，它包括引射喷管安装支架、发动机安装边、微型涡喷发动机、垂直摇臂、水平摇臂、滚珠轴承、圆杆、后配重块、前配重块、螺杆、压力传感器、发动机台、发动机防护罩、横杆加强筋、横杆、定滑轮，其中引射喷、安装在引射喷管安装架上，引射喷管安装架安装在发动机上，微型涡喷发动机通过安装边安装在垂直摇臂上，垂直摇臂与水平摇臂一起安装在轴上，轴与滚珠轴承内圈连接，轴承内圈可以自由旋转。滚珠轴承外圈与发动机测试台固定。用于安装配重块的圆杆与垂直摇臂固定在一起，前配重块与后配重块一起固定在圆杆上，螺杆固定在水平摇臂上，与压力传感器相接触。

发动机防护罩安装在发动机测试台上，横杆加强筋连接在发动机防护罩上，横杆安装在发动机防护罩和横杆加强筋上，滑轮安装在横杆上。

作为本技术的进一步改进，上述的横杆加强筋、横杆、定滑轮等压力传感器标定装置，在发动机工作并且进行推力测量的时候，需要移除。

本发明所要解决的技术问题包括三点：①如何尽量精准地对发动机推力进行测量，避免滑轨式推力测量装置产生的摩擦阻力；②如何对传感器进行标定，确保测出的推力值准确；③如何提供充足的空间以及安装引射喷管使用的安装架，方便安装各种异形引射喷管。

为实现上述目的本发明采取的技术方案为：

为实现目的①，技术方案为：将引射喷管安装于引射喷管安装架上，引射喷管安装架与微型涡喷发动机通过螺栓连接；发动机通过螺栓连接在垂直摇臂上，垂直摇臂与水平摇臂通过螺栓连接，一起固定在一根轴上，而轴则通过轴承安装在发动机台上。垂直摇臂和水平摇臂均可以绕轴承的轴心转动，将发动机水平方向的力转为垂直向下的力作用在压力传感器上。

圆杆的作用为放置后配重块，配重块的作用为：由于发动机后部需要安装不同形状的引射喷管，因此每次安装不同形状的引射喷管，都会导致整个发动机的重心偏移。重心偏移的后果就是即使发动机不工作，压力传感器上的压力也不为零。配重块的作用即为调整发动机重心位置，使发动机的重心尽量靠近轴承的轴线。使发动机不工作时，压力传感器的示数恰好为零。

前配重块的作用是与后配重块配合，调整重心的位置。

为实现目的②，技术方案为：

发动机防护罩在发动机工作时起到保护实验人员的作用，防止发动机发生故障时高速旋转的叶片飞出击伤实验人员；同时该防护罩也在标定时起到支撑横杆安装的作用；横杆加强筋的作用为保证横杆不会发生形变。

钢丝绳分别连接在发动机两侧的安装边上，另外一头连接砝码。定滑轮改变了砝码作用在钢丝绳上重力的方向，使砝码垂直向下的重力，以相等的大小水平作用在发动机安装边上，模拟发动机工作时的推力。此时可以将压力传感器的示数设置为砝码的重力值，达到对压力传感器的标定目的。

为实现目的③，技术方案为：

在发动机主喷管与发动机涡轮出口截面之间，加上一片镂空的法兰盘，该法兰盘即为引射喷管安装架；法兰盘的镂空处即为引射喷管的二次流入口；引射喷管安装架可以在发动机下游方向上不受影响、不受限制地安装不同尺寸、不同形状的引射喷管

相对于传统的推力测试台架，本发明提供了以下三点改进：①更精准地对发动机推力进行测量，避免滑轨式推力测量装置产生的摩擦阻力；②具有专用的标定装置，确保测出的推力值准确；③具有充足的空间以及安装引射喷管使用的安装架，方便安装各种异形引射喷管。

附图说明

图1是本发明不含标定装置时的结构图；

图2是安装上标定装置的结构图。

图中标号名称：1、引射喷管；2、引射喷管安装架；3、安装后配重块的圆杆；5、水平摇臂；6、安装在底座上的轴承；7、微型涡喷发动机本体；8、垂直摇臂；9、前配重块；10、压力传感器；11、发动机测试台；12、发动机安装边；13、引射喷管安装架的二次流进气通道；14、发动机防护罩；15、横杆加强筋；16、钢丝绳；17、安装定滑轮的横杆；18、定滑轮；19、砝码；20、螺杆。

具体实施方法

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明的作用是对带引射喷管的微型涡喷发动机进行精确的推力测量。安装好发动机和引射喷管之后，需要对整套系统进行重心调整以及压力传感器标定，确保测出的推力准确。

第一步，标定过程：如图1所示，调整后配重块4的数量和位置，使压力传感器10示数为零；使用一根钢丝绳A16固定在发动机安装片12的两端，另外一根钢丝绳B16一端固定在钢丝绳A的中点，并绕过定滑轮18，另一端与砝码19连接。由于定滑轮仅改变力的方向而不改变力的大小，此时砝码的重力即为发动机受到的水平拉力。将压力传感器的值设定为砝码的重力值，既完成压力传感器的标定。

第二步，推力测量过程：如图2所示，引射喷管1安装在引射喷管安装架2上，发动机7通过发动机安装边12固定在垂直摇臂8上，工作时发动机7产生水平向前的推力，该力作用在垂直摇臂上。垂直摇臂8与水平摇臂5连接，水平摇臂5前端安装有螺杆20，螺杆20与压力传感器10相接触，将压力传导至压力传感器，测量压力的大小。此时压力传感器的示数即为发动机推力的大小。

Claims (2)

1.一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架，其特征在于：包括引射喷管安装支架（2）、发动机安装边（12）、微型涡喷发动机（7）、垂直摇臂（8）、水平摇臂（5）、滚珠轴承（6）、圆杆（3）、后配重块（4）、前配重块（9）、螺杆（20）、压力传感器（10）、发动机台（11）、发动机防护罩（14）、横杆加强筋（15）、横杆（17）、定滑轮（18）；其中引射喷管（1）安装在引射喷管安装架（2）上，引射喷管安装架（2）安装在发动机上，微型涡喷发动机（7）通过安装边（12）安装在垂直摇臂（8）上，垂直摇臂（8）与水平摇臂（5）一起安装在轴上，轴与滚珠轴承（6）内圈连接，轴承内圈可以自由旋转；滚珠轴承（6）外圈与发动机测试台（11）固定；用于安装配重块的圆杆（3）与垂直摇臂（8）固定在一起，前配重块（9）与后配重块一起固定在圆杆（3）上，螺杆（20）固定在水平摇臂（5）上，与压力传感器（10）相接触；

发动机防护罩（14）安装在发动机测试台（11）上，横杆加强筋（15）连接在发动机防护罩（14）上，横杆（17）安装在发动机防护罩（14）和横杆加强筋（15）上，滑轮（18）安装在横杆（17）上。

2.根据权利要求1所述的一种支持异形喷管的微型涡轮喷气发动机测试台架，其特征在于：上述的横杆加强筋（15）、横杆（17）、定滑轮（18）等压力传感器标定装置，在发动机工作并且进行推力测量的时候，需要移除。

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