CN114674564B - 一种拼接式的移动插板总压畸变发生器及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼接式的移动插板总压畸变发生器及试验方法，畸变发生器包括第一畸变段、调节模块和第二畸变段；调节模块包含隔板、调节插板和传动杆；调节插板包含2N个插条、2N个弹簧和连动杆。本发明结构简单，操作方便，通用性强。通过各个插条组合变形，保留了可移动插板畸变发生器畸变强度连续可调的优点，同时减小了气流流进调节插板与隔板之前原先存在的容腔带来不必要的压力脉动，降低了截面气流的紊流度。本发明可运用于发动机喘振试验，在发动机发生喘振时能及时调整插板插入流道的深度，使发动机退出喘振，避免发动机受损。

Description

一种拼接式的移动插板总压畸变发生器及试验方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种拼接式的移动插板总压畸变发生器及试验方法。

背景技术

航空飞机在飞行过程中不可避免遭遇一些关于气动稳定性的问题，大量研究表明：进气畸变是诱发压气机内部流动失稳的关键因素之一，且发生最频繁。

借鉴俄罗斯航空发动机研制经验，目前我国普遍采用插板进口总压畸变发生器加上综合畸变指数的技术路线来评估航空发动机的气动稳定性问题。

可移动插板进口总压畸变发生器由矩形插板、留有圆孔的矩形密封盒、液压缸、位移传感器和辅助支架等组成。矩形插板通常是6-10毫米厚的金属板，插板被封装在留有圆孔的密封盒内，密封盒的圆孔与被试件（发动机或压气机）圆形直联通道相连。插板从密封盒中移出，遮挡密封盒圆孔部分面积，则在被试件上游形成了畸变气流。通过控制插板的插入深度，对气流造成扰动，使得进口总压产生畸变，并达到规定的畸变指数，以便在试验中验证进气畸变对压气机工作稳定性的影响。插板进口总压畸变发生器结构简单，可操作性强，连续可调，而且实验评定方法简洁高效，具有很好的工程适用性和通用性。

然而，应用中发现，现有的可移动插板畸变发生器存在着气流脉动强度大的问题，尤其是当插板全部藏在密封盒内（不遮挡流道）进行被试件无畸变来流试验时，被试件进口截面的紊流度远远高于不装可调插板畸变发生器的直联管道。究其原因，具有一定厚度的插板夹在密封盒前后留有圆孔的端板之间，使得两端板留有一定距离的缝隙。气流流过可移动插板畸变发生器所在位置时会进入缝隙以及密封盒所形成的容腔，产生压力脉动，形成高紊流度的气流，使得被试件进口截面的紊流度过高。因此，需要对可移动插板畸变发生器进行优化设计，保留畸变强度可调的优点，并尽可能降低不必要的气流脉动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种拼接式的移动插板总压畸变发生器及试验方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种拼接式的移动插板总压畸变发生器，包含第一畸变段、调节模块和第二畸变段；

所述第一畸变段、第二畸变段结构相同，呈管状，直径和主流道直径相同，均一端设有和隔板相配合连接的矩形连接板，且矩形连接板上相应设有直径和主流道直径相同的流道通孔；

所述调节模块包含隔板、调节插板和传动杆；

所述调节插板包含2N个插条、2N个弹簧和连动杆；

所述插条为长方体，包含第一端壁、第二端壁、以及首尾依次相连的第一至第四侧壁，其中，所述插条沿长度方向设有贯穿其第一侧壁、第三侧壁的条形槽孔，所述条形槽孔靠近所述第一端面的侧壁上设有用于放置弹簧的盲孔；插条的第三侧壁在所述条形槽孔两侧沿长度方向分别设有第一直线导轨、第二直线导轨；插条的第一侧壁上设有凹槽，且凹槽内设有第一滑块、第二滑块；

第i个插条的第一直线导轨、第二直线导轨分别伸入第i+1个插条第一侧壁上的凹槽和其第一滑块、第二滑块配合，使得第i个插条的第三侧壁和第i+1个插条的第一侧壁贴合且第i+1个插条能够相对第i个插条自由滑动；i为大于等于1小于2N的自然数；

所述连动杆设置在2N个插条的条形槽孔中，和各个插条垂直；

所述2N个弹簧一一对应设置在所述2N个插条的盲孔中，一端和其对应的插条固连，另一端均和所述连动杆固连，呈拉伸状态；

所述第N个插条的第三侧壁、第N+1个插条的第一侧壁配合设有供所述传动杆从所述第N个、第N+1个插条的第二端壁伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中的第一通孔；

所述隔板上设有贯穿其两个端面的调节口，且隔板的一个侧壁上设有供所述传动杆伸入调接口内的第二通孔；

所述2N个插条设置在所述调节口中，其中，所述第1个插条、第2N个插条固定在所述调接口内，第1个插条的第三侧壁和第2N个插条的第一侧壁之间的距离等于主流道的直径；所述传动杆一端依次经由第二通孔、第一通孔伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中和所述连动杆的中点垂直固连，用于带动各个插条滑动；

所述调接口远离所述第二通孔一侧为分别和第1个插条的第三侧壁、第2N个插条的第一侧壁相切的半圆形通孔，令其为定位通孔，定位通孔的直径等于主流道的直径；

所述传动杆不施加外力时，在2N个弹簧的作用下，第1个至第2N个隔板的第一端壁在同一平面上，遮挡住所述定位通孔的一部分，形成直径和主流道直径相同、高度小于主流道直径的圆缺状通孔；

所述调接口靠近所述第二通孔的侧壁上设有和所述第2个至第2N-1个插条一一对应的限位台阶，使得所述传动杆朝隔板外拉至最大程度时，第2个至第2N-1个插条的第一端壁都抵在直径等于主流道直径、圆心和定位通孔圆心重合的圆上，第2个至第2N-1个插条的第一端壁和所述定位通孔相配合、形成近似于圆形的通孔；

所述第一畸变段、第二畸变段的矩形连接板分别和所述隔板两侧配合相连，使得第一畸变段矩形连接板上的流道通孔、隔板上的定位通孔、第二畸变段矩形连接板上的流道通孔同轴。

作为本发明一种拼接式的移动插板总压畸变发生器进一步的优化方案，所述N取6。

作为本发明一种拼接式的移动插板总压畸变发生器进一步的优化方案，所述第一畸变段、第二畸变段远离隔板的一端均设有和主流道相配合连接的法兰，且法兰周向均匀设有若干用于连接的螺栓连接孔。

作为本发明一种拼接式的移动插板总压畸变发生器进一步的优化方案，所述第一畸变段的矩形连接板、隔板、第二畸变段的矩形连接板上设有若干相互配合的螺栓连接孔，通过螺栓连接配合。

本发明还公开了一种应用该移动插板总压畸变发生器进行压气机试验的方法，包含以下步骤：

步骤S1、记录当前大气温度及压力信息，启动压气机；

步骤S2、调节传动杆位置，调节插板随即插入流道规定深度，对主流道进行部分遮挡；在插入深度未达最大深度时，部分插板填充容腔，进而减小主流紊流度；

步骤S3、采集压气机相应数据，调节传动杆位置，重复步骤S2，记录压气机相应数据，直至气流达到所设定的进气畸变强度或压气机发生喘振；当压气机发生喘振时，调整插板插入主流道深度，实现退喘。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明结构简单，操作方便，通用性强。通过各个插条组合变形，保留了可移动插板畸变发生器畸变强度连续可调的优点，同时减小了气流流进调节插板与隔板之前原先存在的容腔带来不必要的压力脉动，降低了截面气流的紊流度。另外，调节插板设计成模块化，使其具有易安装，组合形状可变的特点，能够保留插板深度的连续可调性，该优点的保留使得本发明可运用于发动机喘振试验，在发动机发生喘振时能及时调整插板插入流道的深度，使发动机退出喘振，避免发动机受损。

附图说明

图1为本发明的整体结构爆炸图；

图2为本发明中插条的结构示意图；

图3为本发明中插条、弹簧、连动杆、传动杆相配合的结构示意图；

图4为本发明传动杆不施加外力时的状态示意图；

图5为本发明传动杆朝隔板外拉至最大程度时的状态示意图。

图中，1-第一畸变段，2-第二畸变段，3-隔板，4-调节插板，5-传动杆，6-插条，7-条形槽孔，8-第一直线导轨，9-第二直线导轨，10-第一滑块，11-第二滑块，12-弹簧，13-连动杆，14-限位台阶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。

如图1所示，本发明公开了一种拼接式的移动插板总压畸变发生器，包含第一畸变段、调节模块和第二畸变段；

所述第一畸变段、第二畸变段结构相同，呈管状，直径和主流道直径相同，均一端设有和隔板相配合连接的矩形连接板，且矩形连接板上相应设有直径和主流道直径相同的流道通孔；

所述调节模块包含隔板、调节插板和传动杆；

所述调节插板包含2N个插条、2N个弹簧和连动杆；

如图2所示，所述插条为长方体，包含第一端壁、第二端壁、以及首尾依次相连的第一至第四侧壁，其中，所述插条沿长度方向设有贯穿其第一侧壁、第三侧壁的条形槽孔，所述条形槽孔靠近所述第一端面的侧壁上设有用于放置弹簧的盲孔；插条的第三侧壁在所述条形槽孔两侧沿长度方向分别设有第一直线导轨、第二直线导轨；插条的第一侧壁上设有凹槽，且凹槽内设有第一滑块、第二滑块；

第i个插条的第一直线导轨、第二直线导轨分别伸入第i+1个插条第一侧壁上的凹槽和其第一滑块、第二滑块配合，使得第i个插条的第三侧壁和第i+1个插条的第一侧壁贴合且第i+1个插条能够相对第i个插条自由滑动；i为大于等于1小于2N的自然数；

所述连动杆设置在2N个插条的条形槽孔中，和各个插条垂直；

所述2N个弹簧一一对应设置在所述2N个插条的盲孔中，一端和其对应的插条固连，另一端均和所述连动杆固连，呈拉伸状态，如图3所示；

所述第N个插条的第三侧壁、第N+1个插条的第一侧壁配合设有供所述传动杆从所述第N个、第N+1个插条的第二端壁伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中的第一通孔；

所述隔板上设有贯穿其两个端面的调节口，且隔板的一个侧壁上设有供所述传动杆伸入调接口内的第二通孔；

所述2N个插条设置在所述调节口中，其中，所述第1个插条、第2N个插条固定在所述调接口内，第1个插条的第三侧壁和第2N个插条的第一侧壁之间的距离等于主流道的直径；所述传动杆一端依次经由第二通孔、第一通孔伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中和所述连动杆的中点垂直固连，用于带动各个插条滑动，如图3所示；

所述调接口远离所述第二通孔一侧为分别和第1个插条的第三侧壁、第2N个插条的第一侧壁相切的半圆形通孔，令其为定位通孔，定位通孔的直径等于主流道的直径；

所述传动杆不施加外力时，在2N个弹簧的作用下，第1个至第2N个隔板的第一端壁在同一平面上，遮挡住所述定位通孔的一部分，形成直径和主流道直径相同、高度小于主流道直径的圆缺状通孔，如图4所示；

所述调接口靠近所述第二通孔的侧壁上设有和所述第2个至第2N-1个插条一一对应的限位台阶，使得所述传动杆朝隔板外拉至最大程度时，第2个至第2N-1个插条的第一端壁都抵在直径等于主流道直径、圆心和定位通孔圆心重合的圆上，第2个至第2N-1个插条的第一端壁和所述定位通孔相配合、形成近似于圆形的通孔，如图5所示；

所述第一畸变段、第二畸变段的矩形连接板分别和所述隔板两侧配合相连，使得第一畸变段矩形连接板上的流道通孔、隔板上的定位通孔、第二畸变段矩形连接板上的流道通孔同轴。

所述N优先取6。

所述第一畸变段、第二畸变段远离隔板的一端均设有和主流道相配合连接的法兰，且法兰周向均匀设有若干用于连接的螺栓连接孔。

所述第一畸变段的矩形连接板、隔板、第二畸变段的矩形连接板上设有若干相互配合的螺栓连接孔，通过螺栓连接配合。

本发明还公开了一种应用该移动插板总压畸变发生器进行压气机试验的方法，包含以下步骤：

步骤S1、记录当前大气温度及压力信息，启动压气机；

步骤S2、调节传动杆位置，调节插板随即插入流道规定深度，对主流道进行部分遮挡；在插入深度未达最大深度时，部分插板填充容腔，进而减小主流紊流度；

步骤S3、采集压气机相应数据，调节传动杆位置，重复步骤S2，记录压气机相应数据，直至气流达到所设定的进气畸变强度或压气机发生喘振；当压气机发生喘振时，调整插板插入主流道深度，实现退喘。

本发明本质上是对插板畸变发生器与流道连接部分的优化设计，通过改进插板的设计来减小气流流进调节插板与隔板之前原先存在的容腔带来不必要的压力脉动，降低了被试件进口截面气流的紊流度。另外，调节插板设计成模块化，使其具有易安装，组合形状可变的特点，能够保留插板深度的连续可调性，该优点的保留使得本发明可运用于发动机喘振试验，在发动机发生喘振时能及时调整插板插入流道的深度，使发动机退出喘振，避免发动机受损。本发明的拼接式的移动插板总压畸变发生器可在发动机进口模拟不同结构、不同方向、不同强度的畸变，具有很好的工程适用性和通用性，可以用于压气机稳定性试验，同样也适用于航空发动机旋流畸变试验。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包含技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种拼接式的移动插板总压畸变发生器，其特征在于，包含第一畸变段、调节模块和第二畸变段；

所述调节模块包含隔板、调节插板和传动杆；

所述第一畸变段、第二畸变段结构相同，呈管状，直径和主流道直径相同，均一端设有和隔板相配合连接的矩形连接板，且矩形连接板上相应设有直径和主流道直径相同的流道通孔；

所述调节插板包含2N个插条、2N个弹簧和连动杆；

所述插条为长方体，包含第一端壁、第二端壁、以及首尾依次相连的第一至第四侧壁，其中，所述插条沿长度方向设有贯穿其第一侧壁、第三侧壁的条形槽孔，所述条形槽孔靠近所述第一端壁的侧壁上设有用于放置弹簧的盲孔；插条的第三侧壁在所述条形槽孔两侧沿长度方向分别设有第一直线导轨、第二直线导轨；插条的第一侧壁上设有凹槽，且凹槽内设有第一滑块、第二滑块；

第i个插条的第一直线导轨、第二直线导轨分别伸入第i+1个插条第一侧壁上的凹槽和其第一滑块、第二滑块配合，使得第i个插条的第三侧壁和第i+1个插条的第一侧壁贴合且第i+1个插条能够相对第i个插条自由滑动；i为大于等于1小于2N的自然数；

所述连动杆设置在2N个插条的条形槽孔中，和各个插条垂直；

所述2N个弹簧一一对应设置在所述2N个插条的盲孔中，一端和其对应的插条固连，另一端均和所述连动杆固连，呈拉伸状态；

第N个插条的第三侧壁、第N+1个插条的第一侧壁配合设有供所述传动杆从第N个、第N+1个插条的第二端壁伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中的第一通孔；

所述隔板上设有贯穿其两个端面的调节口，且隔板的一个侧壁上设有供所述传动杆伸入调节口内的第二通孔；

所述2N个插条设置在所述调节口中，其中，第1个插条、第2N个插条固定在所述调节口内，第1个插条的第三侧壁和第2N个插条的第一侧壁之间的距离等于主流道的直径；所述传动杆一端依次经由第二通孔、第一通孔伸入第N个、第N+1个插条的条形槽孔中和所述连动杆的中点垂直固连，用于带动各个插条滑动；

所述调节口远离所述第二通孔一侧为分别和第1个插条的第三侧壁、第2N个插条的第一侧壁相切的半圆形通孔，令其为定位通孔，定位通孔的直径等于主流道的直径；所述传动杆不施加外力时，在2N个弹簧的作用下，第1个至第2N个插条的第一端壁在同一平面上，遮挡住所述定位通孔的一部分，形成直径和主流道直径相同、高度小于主流道直径的圆缺状通孔；

所述调节口靠近所述第二通孔的侧壁上设有和第2个至第2N-1个插条一一对应的限位台阶，使得所述传动杆朝隔板外拉至最大程度时，第2个至第2N-1个插条的第一端壁都抵在直径等于主流道直径、圆心和定位通孔圆心重合的圆上，第2个至第2N-1个插条的第一端壁和所述定位通孔相配合、形成近似于圆形的通孔；

所述第一畸变段、第二畸变段的矩形连接板分别和所述隔板两侧配合相连，使得第一畸变段矩形连接板上的流道通孔、隔板上的定位通孔、第二畸变段矩形连接板上的流道通孔同轴。

2.根据权利要求1所述的拼接式的移动插板总压畸变发生器，其特征在于，所述N取6。

3.根据权利要求1所述的拼接式的移动插板总压畸变发生器，其特征在于，所述第一畸变段、第二畸变段远离隔板的一端均设有和主流道相配合连接的法兰，且法兰周向均匀设有若干用于连接的螺栓连接孔。

4.根据权利要求1所述的拼接式的移动插板总压畸变发生器，其特征在于，所述第一畸变段的矩形连接板、隔板、第二畸变段的矩形连接板上设有若干相互配合的螺栓连接孔，通过螺栓连接配合。

5.基于权利要求1-4中任一项拼接式的移动插板总压畸变发生器进行压气机试验的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、记录当前大气温度及压力信息，启动压气机；

步骤S2、调节传动杆位置，调节插板随即插入流道规定深度，对主流道进行部分遮挡；在插入深度未达最大深度时，部分插板填充容腔，进而减小主流紊流度；

步骤S3、采集压气机相应数据，重复步骤S2，记录压气机相应数据，直至气流达到所设定的进气畸变强度或压气机发生喘振；当压气机发生喘振时，调整插板插入主流道深度，实现退喘。

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