CN115790958A - 一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针，所述压力探针包括：安装座以及与安装座焊接为一体的中空的罩壳，所述罩壳内设有支杆、固定在支杆上的空气管、焊接于支杆两侧的电热丝以及用于封堵罩壳后端的堵盖，所述压力探针设有多个总压测试孔，所述总压测试孔等距离分布在支杆的迎风面上，迎风面内表面固定有温度传感器，空气管尾部连有压力接嘴，所述电热丝尾部连有温控箱。该压力探针在支杆测压孔附近布置电加热装置，利用温控箱实时控温，保证了探针表面温度维持在恒定温度，预防了低温环境下水汽凝结、堵塞测压孔的情况；另外罩壳结构的设计及测点的合理布局满足了发动机进口压力的测试需求。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机高空模拟试验低温压力测试技术领域，具体涉及一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针。
背景技术
在航空发动机高空模拟试验中，发动机进口压力参数测试常在低温条件下（最低可达到-60℃）进行，在温度降低过程中会伴随水汽凝结现象，引起压力探针测试孔堵塞，致使普通压力探针无法测试进口压力参数，最终导致部分状态点下无法准确获取发动机进气流量，进而影响发动机性能评估。
目前航空发动机试验测试领域在低温压力参数测试方面开展的工作较少，仅有水加热压力探针一种尝试方案，但为规避使用过程中可能存在的漏水结冰等不安全因素，水加热压力探针未能在高空模拟试验中广泛使用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针，以解决低温环境下水气凝结、堵塞探针测压管路的技术问题，准确获取高空模拟试验中低温条件下航空发动机进口压力参数。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针，所述压力探针包括：安装座以及与安装座焊接为一体的中空的罩壳，
所述罩壳内设有支杆、固定在支杆上的空气管、焊接于支杆两侧的电热丝以及用于封堵罩壳后端的堵盖，
所述压力探针设有多个总压测试孔，所述总压测试孔等距离分布在支杆的迎风面上，迎风面内表面固定有温度传感器，
所述空气管尾部连有压力接嘴，
所述电热丝尾部连有温控箱。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述安装座中心位置设有矩形罩壳安装孔，所述安装座迎风面设有用于确定安装方向的防错平面，所述防错平面法线与发动机轴线平行。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述罩壳迎风面设有用于安装支杆的安装槽。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述罩壳背面开有用于引出空气管的引线槽。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述支杆两侧设有布线凹槽，所述布线凹槽用于固定电热丝。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述温度传感器伸入温度传感器安装孔后焊接固定在支杆迎风面内表面上，所述温度传感器安装孔设置在支杆或罩壳上。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述电热丝以U型布局的方式焊接固定于支杆两侧。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述压力接嘴采用外螺纹内锥结构焊接在空气管尾部。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征， U型路径处相邻电热丝距离为电热丝直径的2-6倍。
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，还具有这样的特征，所述温控箱内嵌有PID温度控制模块以及变压模块。
有益效果：
本发明所提供的高空模拟试验用电加热防冰压力探针在支杆测压孔附近布置电加热装置，利用温控箱实时控温，保证了探针表面温度维持在恒定温度，预防了低温环境下水汽凝结、堵塞测压孔的情况；另外罩壳结构的设计及测点的合理布局，满足了发动机进口压力的测试需求。
本发明创新性采用电加热防冰设计方案，为航空发动机型号研制提供了有力支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例，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为本发明实施例所提供的压力探针的结构示意图；
图2为图1中A-A方向剖视图；
图3为图2中B-B方向的剖视图，
其中：1：罩壳；2：温度传感器；3：安装座；4：温控箱；5：压力接嘴；6：支杆；7：空气管；8：堵盖；9：电热丝；10：胶黏剂。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针，所述压力探针包括：安装座3以及与安装座3焊接为一体的中空的罩壳1，所述罩壳1内设有支杆6、固定在支杆6上的空气管7、焊接于支杆6两侧的电热丝9以及用于封堵罩壳1后端的堵盖8，所述压力探针设有多个总压测试孔，所述总压测试孔等距离分布在支杆的迎风面上，迎风面内表面固定有温度传感器2，所述空气管7尾部连有压力接嘴5，所述电热丝9尾部连有温控箱4。
在上述实施例中，罩壳1采用等强度设计方案，内部中空，作为探针主承力结构，与安装座3焊接为一体，可有效提高探针强度储备，保证探针可靠性。罩壳1迎风面安装槽安装支杆6，罩壳1后端安装槽由堵盖8封堵，罩壳1采取0Cr18Ni9加工，总长度334mm，截面沿长度方向由17mm×7mm逐渐扩大为44mm×16mm；罩壳尾部加工有2个温度传感器安装孔，孔深100mm，孔径1mm，温度传感器2选取T型铠装热电偶，铠装段长度2m，直径0.5mm，通过穿线孔固定在罩壳迎风面内表面，采用双裕度布局方式，用来测试引压孔附近探针金属壁温。支杆6外轮廓为长方体，尺寸为334mm×17mm×7mm；迎风面加工有6个测压孔，测压孔为台阶孔，前端孔径1mm，后端孔径1.6mm，测压孔近气处倒45°倒角；侧面开有引线槽，槽深1.6mm，槽宽15mm。在支杆测压孔附近布置电加热装置，利用温控箱实时控温，保证了探针表面温度维持在恒定温度，预防了低温环境下水汽凝结、堵塞测压孔的情况；另外罩壳结构的设计及测点的合理布局方案，满足了发动机进口压力测试需求。
在部分实施例中，所述安装座中心位置设有矩形罩壳安装孔，所述安装座迎风面设有用于确定安装方向的防错平面，所述防错平面法线与发动机轴线平行。将安装座面对来流的迎风面一端设置为平面的防错平面，使得安装座迎风面和背风面形状有明显区别，在安装过程中可以清晰的确定安装方向，安装流程更加清晰明了方便安装。
在上述实施例中，安装座3中心位置开有44×30矩形安装孔；迎风面加工有防错平面，防错平面法线与发动机轴线平行，防错平面距安装座3轴线距离37mm；安装板上沿周向均布4个圆孔，孔径11mm。
在部分实施例中，所述罩壳迎风面设有用于安装支杆的安装槽。迎风面即正对气流端，安装槽长334mm，宽7mm，深17mm。
在部分实施例中，所述罩壳1背面开有用于引出空气管的引线槽，槽宽4mm。所述罩壳1背面指罩壳1背对气流端。
在部分实施例中，所述支杆两侧设有布线凹槽，所述布线凹槽用于固定电热丝。
在部分实施例中，所述温度传感器2伸入温度传感器安装孔后焊接固定在支杆6迎风面内表面上，所述温度传感器安装孔设置在支杆6或罩壳1上。
在部分实施例中，所述电热丝以U型布局的方式焊接固定于支杆两侧。电热丝9按U型布局方式布置在支杆6两侧引线槽内，并用银基钎焊点焊固定，U型路径要求相邻的电热丝距离为6mm；然后将空气管7以银基钎焊方式焊接固定在支杆6测压孔尾部1.6mm台阶孔内。
在部分实施例中，所述电热丝的U型路径的相邻电热丝距离为电热丝直径的2-6倍。
在部分实施例中，所述压力接嘴采用外螺纹内锥结构焊接在空气管尾部，方便试验台架拆装。压力接嘴5采取螺纹结构，螺纹尺寸为M12×1，内部加工有74°内锥。
在部分实施例中，所述温控箱内嵌有PID温度控制模块以及变压模块。变压模块可实现输入220V，输出36V的压力转换；PID温度控制模块包含温控器、固态继电器等元器件，具备自动控温功能。
在部分实施例中，空气管7为不锈钢引压管，孔径1.5mm。堵盖8为不锈钢薄板，厚度1.5mm，长度与罩壳配加工。电热丝9直径1.5mm，两端引线，加热段长度2.6m，加热电压36V，额定加热功率300W。
前述实施例所提供的压力探针的装配步骤如下：
将2根温度传感器2触底伸入罩壳1的热电偶安装孔，并用银基钎焊固定；
将空气管7以银基钎焊方式焊接固定在支杆6测压孔尾部台阶孔内，后将支杆6放入罩壳1前端安装槽，并用激光焊焊接固定支杆6与罩壳1；
用堵盖8封堵罩壳1后端引线槽，用激光焊焊接固定，在支杆6内腔灌封胶黏剂10，用于对支杆6内的空气管7做进一步固定；
将罩壳1安装到安装座3安装孔内，并用氩弧焊焊接罩壳1与安装座3；
将压力接嘴5用银基钎焊焊接在空气管7尾部；
将1支温度传感器2、电热丝9与温控箱4连接；
对电加热防冰压力探针进行通气性和密封性检测，保证测试管路密封性与通气性；对电加热防冰压力探针加热系统进行通断性检查，保证通断性良好。
在部分实施例中，胶黏剂10可以为耐高温无机胶黏剂。
综上，本发明在传统压力探针的基础上，引入电加热系统，形成探针低温条件下（-60℃）压力测试能力。具体实现方式为在引压孔周边布置电加热元器件，在支杆表面布置温度传感器并将探针表面温度输入温控箱，最终通过温控箱实现探针表面温度实时控制，以保证探针在低温环境下表面温度维持在恒定值，有效避免低温环境下水汽凝结、堵塞测压孔的情况；另外电加热防冰压力探针结构设计及总压测点的合理布局方案，可以满足发动机进口压力测试要求，达到准确获取高空模拟试验中低温条件下航空发动机进口压力参数的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述压力探针包括：安装座以及与安装座焊接为一体的中空的罩壳，
所述罩壳内设有支杆、固定在支杆上的空气管、焊接于支杆两侧的电热丝以及用于封堵罩壳后端的堵盖，
所述压力探针设有多个总压测试孔，所述总压测试孔等距离分布在支杆的迎风面上，迎风面内表面固定有温度传感器，
所述空气管尾部连有压力接嘴，
所述电热丝尾部连有温控箱。
2.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述安装座中心位置设有矩形罩壳安装孔，所述安装座迎风面设有用于确定安装方向的防错平面，所述防错平面法线与发动机轴线平行。
3.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述罩壳迎风面设有用于安装支杆的安装槽。
4.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述罩壳背面开有用于引出空气管的引线槽。
5.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述支杆两侧设有布线凹槽，所述布线凹槽用于固定电热丝。
6.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述温度传感器伸入温度传感器安装孔后焊接固定在支杆迎风面内表面上，所述温度传感器安装孔设置在支杆或罩壳上。
7.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述电热丝以U型布局的方式焊接固定于支杆两侧。
8.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述压力接嘴采用外螺纹内锥结构焊接在空气管尾部。
9.根据权利要求7所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于， U型路径处的相邻电热丝距离为电热丝直径的2-6倍。
10.根据权利要求1所述的高空模拟试验用电加热防冰压力探针，其特征在于，所述温控箱内嵌有PID温度控制模块以及变压模块。
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Application publication date: 20230314 |
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