CN114646445A - 旋转叶片冲击试验装置和旋转叶片冲击试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转叶片冲击试验装置和旋转叶片冲击试验方法，采用非全环的部分叶片模拟真实的冲击损伤。在旋转叶片冲击试验装置中：转子试验台包括周向上仅局部安装叶片的叶片组件；外物发射装置用于向叶片组件发射外物；阻通系统设置在外物发射装置与转子试验台之间，在阻通系统中：控制器与阻拦装置和测速传感器信号连接，控制器判断当前的工况，如为非预期冲击工况，则控制阻拦装置阻拦外物，如为预期冲击工况则不阻拦外物。旋转叶片冲击试验方法包括以下步骤：根据试验要求在叶片组件上安装少于整圈叶片数量的叶片；使叶片组件旋转，向叶片组件发射外物；判断当前的工况，如为非预期冲击工况，则阻拦外物，如为预期冲击工况，则不阻拦外物。

Description

旋转叶片冲击试验装置和旋转叶片冲击试验方法

技术领域

本发明涉及航空发动机旋转叶片冲击试验技术领域，具体涉及一种旋转叶片冲击试验装置和旋转叶片冲击试验方法。

背景技术

民用航空涡扇发动机的风扇和压气机叶片极易遭受外物(如鸟、冰、雹、轮胎碎片、跑道多余物等)的撞击造成外物冲击损伤，由于叶片转速高，撞击作用时间短，撞击能量在时间和空间上都非常集中，会造成叶片的损伤、变形、断裂、掉块等，改变叶尖间隙、影响发动机气动性能和转子平衡、引起二次损伤甚至击穿机匣。

这些影响使发动机无法正常工作，直接威胁发动机工作的可靠性，轻则导致发动机撞击区机械损伤和振动，重则导致机毁人亡的灾难性后果。因此，需要进行吸鸟、吸冰、吸雹等外物吸入试验来验证发动机的安全性，常用的试验方法有静态单独叶片外物冲击试验和全环(整圈)叶片的旋转叶片外物冲击试验。

静态单独叶片外物冲击试验不需要转子台，而且只需一块叶片，成本最低，但试验中没有考虑到离心力对叶片刚度/强度/形状/尺寸的影响，需要对试验结果进行修正，将叶片在撞击处的线速度叠加到外物的速度上，而且叶片外物冲击损伤的最危险位置一般靠近叶稍处，叶片在此处的速度接近甚至超过声速，因此静态叶片冲击试验时需要在外物的实际冲击速度上再叠加叶片叶稍处的旋转线速度，导致外物需要很高的冲击速度，接近甚至超过声速，对于软体的外物如鸟、冰、雹等会造成外物发射后本体的破裂，对外物发射装置的要求也很高，增加了外物发射的难度；此外，对于鸟和冰片等外物，通常要被多个叶片切割，单独叶片冲击试验无法验证前序叶片切割外物对后续叶片造成的影响，且对于冲击能量大的外物如大鸟等，叶片受冲击后会发生较大的变形并可能与相邻叶片发生撞击，单独叶片冲击试验也无法验证受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤。

全环叶片旋转叶片外物冲击试验需要转子试验台，能最真实地考虑离心力对叶片的影响、前序叶片对外物切割造成的影响以及受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤，但是全环叶片旋转叶片外物冲击试验需要制造一整圈的叶片，对于价格高昂的叶片如复合材料叶片来说，全环叶片极大地增加了试验成本，尤其在叶片设计初期，在未经试验校核过的情况下制造全环的叶片，存在试验失败导致整圈叶片报废的风险，进一步增加了试验成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种旋转叶片冲击试验装置，采用非全环的部分叶片模拟真实的冲击工况，节省试验成本。

为实现所述目的的旋转叶片冲击试验装置，包括：转子试验台，包括叶片组件，所述叶片组件的周向上仅局部安装叶片，所述叶片的数量至少为2个，所述叶片彼此相邻地安装在所述叶片组件上；外物发射装置，用于向所述叶片组件发射冲击试验用的外物；阻通系统，设置在所述外物发射装置与所述转子试验台之间，包括：阻拦装置，用于阻拦非预期冲击工况下的所述外物；测速传感器，用于在所述外物达到所述阻拦装置之前检测所述外物的速度；控制器，与所述阻拦装置和所述测速传感器信号连接，当所述外物发射装置向所述转子试验台发射所述外物时，所述控制器根据所述叶片的位置、所述测速传感器测得的所述外物的速度和所述测速传感器的位置判断当前的工况，如为所述非预期冲击工况，则控制所述阻拦装置阻拦所述外物，如为预期冲击工况，则不阻拦所述外物。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，所述阻通系统还包括信号发射器和信号接收器，分别设置在所述叶片组件的轴向两侧，当所述叶片旋转到冲击位置时，所述信号发射器和所述信号接收器之间的信号路径被所述叶片遮挡，所述控制器与所述信号发射器和所述信号接收器信号连接，所述控制器根据所述信号接收器的信号计算所述叶片的位置。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，所述外物包括外物本体和包裹所述外物本体的弹壳，所述弹壳具有磁性，所述阻拦装置通过电磁力对所述外物产生阻力以阻拦所述外物，所述旋转叶片冲击试验装置还包括脱壳装置，所述脱壳装置设置在所述阻通系统与所述转子试验台之间，用于脱除所述弹壳。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，所述弹壳为磁性材料制成或为含磁性物质的结构。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，当所述外物不需要被所述叶片切割时，所述叶片的数量至少为2个；当所述外物需要被所述叶片切割时，所述叶片的数量至少为3个。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，根据预先设定的程序或根据所述控制器的指令控制所述外物的发射时机。

在所述的旋转叶片冲击试验装置的一个或多个实施方式中，所述转子试验台还包括转轴和电机，所述转轴的一端连接电机，另一端安装所述叶片组件，所述叶片组件包括叶盘、多个所述叶片和配重块，所述叶片和所述配重块安装在所述叶盘上，所述叶盘安装在所述转轴上。

该旋转叶片冲击试验装置采用非全环(非整圈)的部分叶片进行旋转叶片冲击试验，与静态单独叶片外物冲击试验相比，能真实地考虑离心力对叶片的影响、前序叶片对外物切割造成的影响以及受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤，与采用全环叶片的旋转叶片外物冲击试验相比，不需要制造一整圈的叶片，可以极大地减低试验成本。此外，该旋转叶片冲击试验装置在转子试验台与外物发射装置之间设置了阻通系统，当外物发射装置向转子试验台发射外物时，阻通系统能够判断当前的工况是否为预期冲击工况，并阻拦非预期冲击工况下的外物，仅允许预期冲击工况下的外物正常通过阻通系统而冲击到叶片上，从而避免叶片受到非预期的冲击损伤甚至破坏，以及二次冲击损伤，避免外物对试验台的结构件造成非预期的冲击损伤，减少试验时间，降低试验成本。

本发明的另一个目的是提供一种旋转叶片冲击试验方法，采用非全环的部分叶片模拟真实的冲击工况，节省试验成本。

为实现所述目的的旋转叶片冲击试验方法，包括以下步骤：根据试验要求在叶片组件上安装数量为n的叶片，n≥2，且n小于整圈叶片的数量N，所述叶片彼此相邻地安装在所述叶片组件上；使所述叶片组件旋转，向所述叶片组件发射外物；判断当前的工况，如为非预期冲击工况，则阻拦所述外物，如为预期冲击工况，则不阻拦所述外物。

在所述的旋转叶片冲击试验方法的一个或多个实施方式中，当所述外物不需要被所述叶片切割时，n≥2，所述外物冲击所述叶片的窗口时间W＝T(n-1)/N；当所述外物需要被所述叶片切割时，n≥3，所述外物冲击所述叶片的窗口时间W＝T(n-2)/N；其中，T为所述叶片组件的旋转周期。

在所述的旋转叶片冲击试验方法的一个或多个实施方式中，采用阻通系统阻拦所述非预期冲击工况下的所述外物，在(t_b-L/v)～(t_b-L/v+W)或/和(t_b+T-L/v)～(t_b+T-L/v+W)的时间范围内，所述阻通系统允许所述外物通过，其中t_b为所述叶片中的第一个叶片旋转到冲击位置的时间，L为所述阻通系统与所述冲击位置的轴向距离，v为所述外物的速度。

该旋转叶片冲击试验方法通过采用非全环(非整圈)的部分叶片进行旋转叶片冲击试验，与静态单独叶片外物冲击试验相比，能真实地考虑离心力对叶片的影响、前序叶片对外物切割造成的影响以及受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤，与采用全环叶片的旋转叶片外物冲击试验相比，不需要制造一整圈的叶片，可以极大地减低试验成本。此外，该旋转叶片冲击试验方法通过判断当前的工况，阻拦非预期冲击工况下的外物，仅允许预期冲击工况下的外物冲击到叶片上，从而避免叶片受到非预期的冲击损伤甚至破坏，以及二次冲击损伤，避免外物对试验台的结构件造成非预期的冲击损伤，减少试验时间，降低试验成本。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据一个或多个实施方式的旋转叶片冲击试验装置的示意图。

图2是根据一个或多个实施方式的叶片位置检测的示意图。

图3是根据一个或多个实施方式的阻通系统阻拦外物的示意图。

图4是根据一个实施方式的外物的结构示意图。

图5是根据另一个实施方式的外物的结构示意图。

图6是根据一个或多个实施方式的旋转叶片冲击试验方法的流程示意图。

图7是根据一个实施方式的叶片旋转状态与阻通系统工作状态的时序图。

图8是根据另一个实施方式的叶片旋转状态与阻通系统工作状态的时序图。

附图标记说明：

100-旋转叶片冲击试验装置；10-转子试验台；11-防护机匣；12-承力框架；13-转轴；14-叶片组件；141-叶盘；142-叶片；143-配重块；16-电机；17-轴承座；18-轴承；20-外物发射装置；21-高压气罐；22-阀门；23-炮管；25-脱壳装置；30-阻通系统；31-阻拦装置；32-控制器；33-信号接收器；34-信号发射器；35-信号路径；36-测速传感器；40-外物；41-外物本体；42-弹壳；43-磁性物质；D-阻拦装置的长度；F-阻拦装置对外物产生的阻力；L-阻通系统与冲击位置的轴向距离；M-外物的质量；n-试验所需的叶片数量；N-整圈叶片的数量；T-叶片组件的旋转周期；t_b-第一个叶片旋转到冲击位置的时间；v-外物的速度；W-外物冲击叶片的窗口时间；ω-叶片的转速。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

参照图1和图2，本发明的旋转叶片冲击试验装置100包括转子试验台10、外物发射装置20和阻通系统30。

转子试验台10包括防护机匣11、承力框架12、转轴13、叶片组件14、电机16、多个轴承座17和多个轴承18。防护机匣11设置在转子试验台10的外围，用于防止试验过程中外物40或叶片142的碎片等飞出转子试验台10，承力框架12与地基和防护机匣11相连接，转轴13通过多个轴承座17和多个轴承18水平地安装在承力框架12上，转轴13的一端连接电机16，另一端安装叶片组件14，以使叶片组件14可以在电机16的驱动下旋转，叶片组件14的周向上仅局部安装叶片142，叶片142的数量n至少为2个，多个叶片142彼此相邻地安装在叶片组件14上。需要注意的是，附图所示的轴承座17和轴承18的数量和位置仅为示例，可根据实际的试验要求和设计要求进行调整。

外物发射装置20用于向叶片组件14发射冲击试验用的外物40。

阻通系统30设置在外物发射装置20与转子试验台10之间，包括阻拦装置31、测速传感器36和控制器32。阻拦装置31用于在后述的非预期冲击工况下阻拦外物40。测速传感器36用于在外物40到达阻拦装置31之前检测外物40的速度v，例如可以将测速传感器36设置在外物发射装置20的出口，或外物发射装置20与阻拦装置31之间，或其他合适的位置。控制器32与阻拦装置31和测速传感器36信号连接，当外物发射装置20向转子试验台10发射外物40时，控制器32根据叶片142的位置、测速传感器36测得的外物40的速度v和测速传感器36的位置等参数判断当前的工况，如为后述的非预期冲击工况，则控制器32控制阻拦装置31阻拦外物40，如为后述的预期冲击工况，则不阻拦叶片142。

该控制器32可以包括一个或多个硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、应用特定指令集成处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等中的一种或多种的组合。

该旋转叶片冲击试验装置100采用非全环(非整圈)的部分叶片进行旋转叶片冲击试验，与静态单独叶片外物冲击试验相比，能真实地考虑离心力对叶片的影响、前序叶片对外物切割造成的影响以及受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤，与采用全环叶片的旋转叶片外物冲击试验相比，不需要制造一整圈的叶片，可以极大地减低试验成本。

但采用非全环叶片的旋转叶片冲击试验对外物40的发射时机的要求很高，如果发射时机提前或滞后较多，外物40打空，外物40会冲击转子试验台10的结构件，造成转子试验台10的损伤；如果发射时机略微提前，对于鸟、冰片等需要被多个叶片切割的外物40，由于没有前序叶片的切割，外物40会一整块冲击到第一个叶片142上，而对于冰雹、硬物等不需要被叶片切割的外物40，会导致外物40轴向进入得更深，直接打到叶片142的尾缘，这些冲击造成叶片142的非真实的损伤及二次损伤，例如第一个叶片142断裂后冲击后续的叶片142；如果发射时机略微滞后，会造成鸟、冰片等需要被多个叶片切割的外物40冲击到最后一个叶片142上，外物40的很小一部分被最后一个叶片142切割，造成最后一个叶片142的非预期量级的损伤，外物40的剩余部分则冲击转子试验台10的结构件，造成转子试验台10的损伤；这些非预期冲击工况在发动机的实际工作中都是不可能出现的。

在理想情况下，根据叶片142在叶片组件14上的初始位置、电机16的启动时间和叶片142的转速ω、外物发射装置20的出口与叶片组件14上的冲击位置(未图示)之间的轴向距离、外物40的质量M和速度v等参数，可以预先设定外物发射装置20的发射时间、对外物40的推力等发射参数，从而控制外物40到达叶片组件14的时间，使外物40在预期冲击工况下冲击叶片142。

但在实际操作过程中，叶片142的转速ω较快，例如当转速ω＝4000RPM，装满叶片组件14整圈所需的叶片数量N＝20时，则每个叶片142通过冲击位置的时间间隔仅为

而外物发射装置20可能存在几毫秒甚至几十毫秒量级的不确定性，所以在实际操作中很难实现一次打中目标叶片142的目标位置，需要反复尝试，在每次尝试试验后，都要更换损伤的叶片142和转子试验台10的结构件，导致试验时间和试验成本的增加。

为此，本发明的旋转叶片冲击试验装置100在转子试验台10与外物发射装置20之间设置了前述阻通系统30，当外物发射装置20向转子试验台10发射外物40时，阻通系统30能够判断当前的工况是否为预期冲击工况，并阻拦非预期冲击工况下的外物40，仅允许预期冲击工况下的外物40正常通过阻通系统30而冲击到叶片142上，从而避免叶片142受到非预期的冲击损伤甚至破坏，以及二次冲击损伤，避免外物40对试验台10的结构件造成非预期的冲击损伤，减少试验时间，降低试验成本。

由此，该旋转叶片冲击试验装置100通过采用非全环(非整圈)的部分叶片进行旋转叶片冲击试验和采用阻通系统30，既可以模拟真实的冲击工况，得到真实的冲击损伤结果，又可以减少试验所需的叶片142的数量，减低试验成本。

继续参照图1和图2，阻通系统30还包括信号发射器34和信号接收器33，分别设置在叶片组件14的轴向两侧，信号发射器34和信号接收器33之间的信号路径35通过叶片组件14的冲击位置，控制器32与信号发射器34和信号接收器33信号连接，当没有叶片142旋转到信号发射器34和信号接收器33之间时，信号接收器33可以接收到信号发射器34发出的信号，当叶片142旋转到冲击位置时，由于叶片142的遮挡导致信号接收器33接收不到信号。由此，在叶片组件14转动过程中，叶片142周期性地遮挡信号路径35，使信号接收器33的信号发生变化，控制器32可以根据信号接收器33的传递的信号计算叶片142的位置。

控制器32也可以通过其他类型的传感器检测叶片142的位置，或根据叶片142在叶片组件14上的初始位置、电机16的启动时间和叶片142的转速ω等参数计算叶片142的位置。

参照图3，外物40包括外物本体41和包裹外物本体41的弹壳42，弹壳42具有磁性，阻拦装置31包括电磁结构。在预期冲击工况下，控制器32不触发阻拦装置31，阻拦装置31的电磁结构内没有电流通过，没有电磁力作用在外物40上，外物40正常通过阻通系统30而冲击到叶片142上；在非预期冲击工况下，控制器32触发阻拦装置31，阻拦装置31的电磁结构通电产生电磁力，通过该电磁力对外物40产生阻力，在外物40通过阻拦装置31之前将外物40的速度v降到0，使外物40无法冲击到叶片142上，避免对叶片142造成非预期的冲击损伤。

阻拦装置31对外物40产生的阻力F应满足关系式

即

其中M为外物40的质量，D为阻拦装置31的长度。

参照图4，在一个实施方式中，弹壳42为磁性材料制成。

参照图5，在另一个实施方式中，弹壳42为含磁性物质43的结构。

阻拦装置31也可以采用其他结构形式实现阻拦外物40的功能，例如通过位置可调的挡板或弹性体等。

参照图1和图3，旋转叶片冲击试验装置100还包括脱壳装置25，脱壳装置25设置在阻通系统30与转子试验台10之间，在预期冲击工况下，外物40通过阻通系统30后，经脱壳装置25脱除弹壳42，仅留外物本体41冲击到叶片142。

继续参照图1，叶片组件14包括叶盘141、多个叶片142和配重块143，叶片142和配重块143安装在叶盘141上，叶盘141安装在转轴13上。由此，可以根据不同规格和数量的叶片142调整配重块143的数量、规格和安装位置，便于调整叶片组件14的平衡。

当不需要考虑外物40被叶片142切割时，例如外物40的类型为冰雹、硬物等时，试验所需的叶片142的数量n最少仅需2个；当需要考虑外物40被叶片142切割时，例如外物40的类型为鸟、冰片等时，试验所需的叶片142的数量n最少仅需3个。

参照图1和图3，外物发射装置包括高压气罐21、阀门22和炮管23。高压气罐21用于提供发射外物40的推力，高压气罐21中的气体压力可以根据试验所需的外物40的质量M和速度v等参数进行调节，炮管23与高压气罐21连接，阀门22安装在炮管23的入口处，当打开阀门22后，装在炮管23中的外物40在高压气罐21中的高压气体的推动下，沿炮管23发射而出。

外物发射装置20也可以采用其他结构形式，例如采用弹簧提供发射外物40的推力的机械炮等等。

外物发射装置20可以根据预先设定的程序或根据控制器32的指令控制外物40的发射时机。

本发明的旋转叶片冲击试验方法如图6所示，包括以下步骤：

1.根据试验要求在叶片组件14上安装数量为n的叶片142，n≥2，且n小于整圈叶片的数量N；

2.使叶片组件14旋转，向叶片组件14发射外物40；

3.判断当前的工况，如为非预期冲击工况，则阻拦外物40，如为预期冲击工况，则不阻拦外物40。

由此，该旋转叶片冲击试验方法通过采用非全环(非整圈)的部分叶片进行旋转叶片冲击试验，与静态单独叶片外物冲击试验相比，能真实地考虑离心力对叶片的影响、前序叶片对外物切割造成的影响以及受冲击叶片的变形、掉块等对相邻叶片产生的冲击损伤，与采用全环叶片的旋转叶片外物冲击试验相比，不需要制造一整圈的叶片，可以极大地减低试验成本。此外，该旋转叶片冲击试验方法通过判断当前的工况，阻拦非预期冲击工况下的外物40，仅允许预期冲击工况下的外物40冲击到叶片142上，从而避免叶片142受到非预期的冲击损伤甚至破坏，以及二次冲击损伤，避免外物40对试验台10的结构件造成非预期的冲击损伤，减少试验时间，降低试验成本。

当不需要考虑外物40被叶片142切割时，例如外物40的类型为冰雹、硬物等时，试验所需的叶片142的数量n≥2，外物40冲击叶片142的窗口时间W＝T(n-1)/N；当需要考虑外物40被叶片142切割时，例如外物40的类型为鸟、冰片等时，试验所需的叶片142的数量n≥3，外物40冲击叶片142的窗口时间W＝T(n-2)/N；其中，T为叶片组件14的旋转周期，T＝60/ω，ω为叶片142的转速，ω的单位为RPM。

图7示出了根据一个实施方式的叶片142的旋转状态与阻通系统30的工作状态的时序图，在该实施方式中，控制器32通过前述的信号发射器34和信号接收器33检测叶片142的位置，叶片142的数量n＝3，不考虑外物40被叶片142切割，外物40冲击叶片142的窗口时间W＝T(n-1)/N＝2T/N。

图7上部的纵坐标Y₁＝0时，表示叶片142到达冲击位置，对应的信号接收器33的信号为0；Y₁＝1时，表示没有叶片142到达冲击位置，对应的信号接收器33的信号为1。

图7下部的纵坐标Y₂＝0时，表示阻通系统30为不阻拦外物40的状态，对应的控制器32的控制信号为0；纵坐标Y₂＝1时，表示阻通系统30为阻拦外物40的状态，对应的控制器32的控制信号为1。

在叶片组件14开始旋转后的第一个周期，控制器32通过传感器获取叶片142的位置，外物发射装置20不发射外物40，阻通系统30始终为阻拦外物40的状态。当横坐标t＝t_b时，Y₁＝0，多个叶片142中的第一个叶片142旋转到冲击位置，控制器32根据t_b计算第二个周期内第一个叶片142旋转到冲击位置的时间为t＝t_b+T，则在t＝(t_b+T)～(t_b+T+W)的时间范围内，外物40冲击叶片142为预期冲击工况，对应的外物40到达阻通系统30的时间为t＝(t_b+T-L/v)～(t_b+T-L/v+W)，则在t＝(t_b+T-L/v)～(t_b+T-L/v+W)的时间范围内，Y₂＝0，阻通系统30为不阻拦外物40的状态，允许外物40正常通过阻通系统30而冲击到叶片142上，其中L为阻通系统31与冲击位置的轴向距离，如图1所示。其他周期的情况可以依此类推，在此不再赘述。

图8示出了根据另一个实施方式的叶片142的旋转状态与阻通系统30的工作状态的时序图，在该实施方式中，控制器32根据叶片142在叶片组件14上的初始位置、电机16的启动时间和叶片142的转速ω等参数计算叶片142的位置，叶片142的数量n＝3，考虑外物40被叶片142切割，外物40冲击叶片142的窗口时间W＝T(n-2)/N＝T/N。

图8上部的纵坐标Y₁＝0时，表示叶片142到达冲击位置；Y₁＝1时，表示没有叶片142到达冲击位置。

图8下部的纵坐标Y₂＝0时，表示阻通系统30为不阻拦外物40的状态，对应的控制器32的控制信号为0；纵坐标Y₂＝1时，表示阻通系统30为阻拦外物40的状态，对应的控制器32的控制信号为1。

控制器32计算出当横坐标t＝t_b时，多个叶片142中的第一个叶片142旋转到冲击位置，Y₁＝0，则在t＝t_b～(t_b+W)的时间范围内，外物40冲击叶片142为预期冲击工况，对应的外物40到达阻通系统30的时间为t＝(t_b-L/v)～(t_b-L/v+W)，则在t＝(t_b-L/v)～(t_b-L/v+W)的时间范围内，Y₂＝0，阻通系统30为不阻拦外物40的状态，允许外物40正常通过阻通系统30而冲击到叶片142上。其他周期的情况可以依此类推，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，包括：

转子试验台，包括叶片组件，所述叶片组件的周向上仅局部安装叶片，所述叶片的数量至少为2个，所述叶片彼此相邻地安装在所述叶片组件上；

外物发射装置，用于向所述叶片组件发射冲击试验用的外物；

阻通系统，设置在所述外物发射装置与所述转子试验台之间，包括：

阻拦装置，用于阻拦非预期冲击工况下的所述外物；

测速传感器，用于在所述外物达到所述阻拦装置之前检测所述外物的速度；

控制器，与所述阻拦装置和所述测速传感器信号连接，当所述外物发射装置向所述转子试验台发射所述外物时，所述控制器根据所述叶片的位置、所述测速传感器测得的所述外物的速度和所述测速传感器的位置判断当前的工况，如为所述非预期冲击工况，则控制所述阻拦装置阻拦所述外物，如为预期冲击工况，则不阻拦所述外物。

2.如权利要求1所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，所述阻通系统还包括信号发射器和信号接收器，分别设置在所述叶片组件的轴向两侧，当所述叶片旋转到冲击位置时，所述信号发射器和所述信号接收器之间的信号路径被所述叶片遮挡，所述控制器与所述信号发射器和所述信号接收器信号连接，所述控制器根据所述信号接收器的信号计算所述叶片的位置。

3.如权利要求1所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，所述外物包括外物本体和包裹所述外物本体的弹壳，所述弹壳具有磁性，所述阻拦装置通过电磁力对所述外物产生阻力以阻拦所述外物，所述旋转叶片冲击试验装置还包括脱壳装置，所述脱壳装置设置在所述阻通系统与所述转子试验台之间，用于脱除所述弹壳。

4.如权利要求3所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，所述弹壳为磁性材料制成或为含磁性物质的结构。

5.如权利要求1所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，当所述外物不需要被所述叶片切割时，所述叶片的数量至少为2个；当所述外物需要被所述叶片切割时，所述叶片的数量至少为3个。

6.如权利要求1所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，根据预先设定的程序或根据所述控制器的指令控制所述外物的发射时机。

7.如权利要求1所述的旋转叶片冲击试验装置，其特征在于，所述转子试验台还包括转轴和电机，所述转轴的一端连接电机，另一端安装所述叶片组件，所述叶片组件包括叶盘、多个所述叶片和配重块，所述叶片和所述配重块安装在所述叶盘上，所述叶盘安装在所述转轴上。

8.旋转叶片冲击试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据试验要求在叶片组件上安装数量为n的叶片，n≥2，且n小于整圈叶片的数量N，所述叶片彼此相邻地安装在所述叶片组件上；

使所述叶片组件旋转，向所述叶片组件发射外物；

判断当前的工况，如为非预期冲击工况，则阻拦所述外物，如为预期冲击工况，则不阻拦所述外物。

9.如权利要求8所述的旋转叶片冲击试验方法，其特征在于，

当所述外物不需要被所述叶片切割时，n≥2，所述外物冲击所述叶片的窗口时间W＝T(n-1)/N；

当所述外物需要被所述叶片切割时，n≥3，所述外物冲击所述叶片的窗口时间W＝T(n-2)/N；

其中，T为所述叶片组件的旋转周期。

10.如权利要求9所述的旋转叶片冲击试验方法，其特征在于，采用阻通系统阻拦所述非预期冲击工况下的所述外物，在(t_b-L/v)～(t_b-L/v+W)或/和(t_b+T-L/v)～(t_b+T-L/v+W)的时间范围内，所述阻通系统允许所述外物通过，其中t_b为所述叶片中的第一个叶片旋转到冲击位置的时间，L为所述阻通系统与所述冲击位置的轴向距离，v为所述外物的速度。

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