CN116878583A - 一种航空发动机螺旋桨测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机螺旋桨测试设备技术领域。公开一种航空发动机螺旋桨测试系统，包括：支撑件，基面设置有待测螺旋桨，待测螺旋桨具有一旋转的转轴，转轴通过连接件连接在基面上；拉力测试件，设置在转轴远离待测螺旋桨的一端，用于检测待测螺旋桨拉力；扭矩测试件，设置在连接件上用于检测待测螺旋桨扭矩；转速测试件，设置在连接件上用于检测待测螺旋桨转速；风速测试件。本发明能够实现在对待测螺旋桨进行检测时，可同时检测待测螺栓将产生的拉力、扭矩、转速、风速、压力、温度。针对上述数据，不需要额外的检测设备，能够高效准确测试发动机螺旋桨各项数据、精准反应发动机螺旋桨性能的测功。

Description

一种航空发动机螺旋桨测试系统

技术领域

本发明属于航空发动机螺旋桨测试设备技术领域，尤其涉及一种航空发动机螺旋桨测试系统。

背景技术

航空活塞发动机应用于轻型运动类载人飞行器，通常是由发动机输出轴带动螺旋桨旋转产生拉力驱动飞机，拉力的大小和方向是由螺旋桨电子控制器调节桨叶角度进行控制的。

由于此种航空发动机螺旋桨试验操作及控制要求较高，目前可借鉴的经验较为缺乏，因此在发动机动力测试时困难较大，拉力、功耗、效率等反应螺旋桨性能的测试数据准确性及全面性较差，通常需要多套设备分别进行性能测试，数据难以同步测得，导致测量误差被放大，难以准确客观的分析发动机性能。亟需设计一种能够高效准确测试发动机螺旋桨各项数据、精准反应发动机螺旋桨性能的测功系统。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种航空发动机螺旋桨测试系统，能够实现在对待测螺旋桨进行检测时，可同时检测待测螺栓将产生的拉力、扭矩、转速、风速、压力、温度。针对上述数据，不需要额外的检测设备，能够高效准确测试发动机螺旋桨各项数据、精准反应发动机螺旋桨性能的测功。

为实现上述目的，本发明提供了一种航空发动机螺旋桨测试系统，包括：

支撑件，基面设置有待测螺旋桨，所述待测螺旋桨具有一旋转的转轴，所述转轴通过连接件连接在所述基面上；

拉力测试件，设置在所述转轴远离所述待测螺旋桨的一端，用于检测所述待测螺旋桨拉力；

扭矩测试件，设置在所述连接件上用于检测所述待测螺旋桨扭矩；

转速测试件，设置在所述连接件上用于检测所述待测螺旋桨转速；

风速测试件，设置在所述支撑件上用于检测所述待测螺旋桨风速；

大气测试件，设置在所述支撑件上用于检测大气压力和大气温度。

进一步的，所述支撑件为动力测试台架，所述动力测试台架的基面上固定有发动机，所述发动机输出端与所述待测螺旋桨传动连接；

所述动力测试台架上固接有第一轴承座和第二轴承座，所述第一轴承座位于所述第二轴承座靠近所述待测螺旋桨的一侧，所述转轴穿设在所述第一轴承座和所述第二轴承座上，且与所述第一轴承座和所述第二轴承座转动连接。

进一步的，所述拉力测试件固定在所述动力测试台架上，所述拉力测试件位于所述第二轴承座远离所述待测螺旋桨的一侧；

所述拉力测试件为电阻应变式传感器、压敏电阻式传感器、电容式压力传感器、弹性波式压力传感器中的一种。

进一步的，所述扭矩测试件设置在所述第二轴承座上；所述扭矩测试件为扭矩传感器。

进一步的，所述转速测试件固定在所述第一轴承座上，所述转速测试件为激光转速传感器，所述激光转速传感器的测试端用于检测所述发动机转速。

进一步的，所述风速测试件固定在所述基面上，所述风速测试件为风速传感器。

进一步的，所述大气测试件固定在所述基面上，所述大气测试件包括大气压力传感器和大气温度传感器，所述大气压力传感器用于检测大气压力，所述大气温度传感器用于检测大气温度。

进一步的，所述基面顶端固接有高度架，所述风速测试件、所述大气测试件均固定在所述高度架上与所述待测螺旋桨对应设置。

进一步的，还包括传感器采集卡，固定在所述动力测试台架上，所述拉力测试件、所述扭矩测试件、所述转速测试件、所述风速测试件、所述大气测试件分别通过连接线与所述传感器采集卡电性连接，所述传感器采集卡通过连接线电性连接有显示器。

进一步的，还包括数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块用于对所述发动机信号采集，所述数据存储模块用于存储所述数据处理模块采集信息并上传后台数据管理模块。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

将拉力测试件、扭矩测试件、转速测试件、风速测试件、大气测试件集合于支撑件上，在对待测螺旋桨进行检测时，可同时检测待测螺栓将产生的拉力、扭矩、转速、风速、压力、温度。针对上述数据，不需要额外的检测设备，能够高效准确测试发动机螺旋桨各项数据、精准反应发动机螺旋桨性能的测功。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为测试系统的立体图；

图2为大气压力传感器与扭矩测试件位置关系的立体图；

图3为发动机的立体图；

图4为数理处理过程的流程图；

图5为实施例2的立体图；

图6为实施例3的立体图；

图7为图6的爆炸图；

其中，1-传感器采集卡，2-拉力测试件，3-扭矩测试件，4-转速测试件，5-风速测试件，6-转轴，7-待测螺旋桨，8-发动机，9-卡柱，10-动力测试台架，11-第一轴承座，12-第二轴承座，13-高度架，14-大气压力传感器，15-大气温度传感器，16-调节通槽，17-支撑杆，18-位置调节板，19-固定套，20-安装孔，21-安装螺栓，22-升降板，23-嵌槽，24-卡板，25-卡孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1-图4，本发明提供一种航空发动机螺旋桨测试系统，包括：支撑件，基面设置有待测螺旋桨7，待测螺旋桨7具有一旋转的转轴6，转轴6通过连接件连接在基面上。支撑件作为支撑结构，用于固定驱动待测螺旋桨7的驱动结构，同时对待测螺旋桨7进行限位，同时利用连接件对转轴6进行限位，在驱动结构驱动待测螺旋桨7旋转时，转轴6旋转的同时在基面上具有水平移动的趋势，通过设置对应的拉力测试件2，实现对待测螺旋桨7旋转时拉力的测试。

拉力测试件2，设置在转轴6远离待测螺旋桨7的一端，用于检测待测螺旋桨7拉力。拉力测试件2用于采集与其匹配的待测螺旋桨7的拉力，转轴6在待测螺旋桨7的作用下具有水平移动的趋势，通过转轴6向拉力测试件2施力，实现拉力测试件2对受力的检测以及显示。

扭矩测试件3，设置在连接件上用于检测待测螺旋桨7扭矩。扭矩测试件3用于采集与其匹配的待测螺旋桨7的扭矩，待测螺旋桨7旋转时带动转轴6旋转，对转轴6的扭矩进行检测，即对待测螺旋桨7扭矩的检测。

转速测试件4，设置在连接件上用于检测待测螺旋桨7转速。转速测试件4用于检测待测螺旋桨7转速，由于待测螺旋桨7通过驱动结构实现旋转，因此利用转速测试件4对驱动结构的转速进行检测。

风速测试件5，设置在支撑件上用于检测待测螺旋桨7风速。在待测螺旋桨7旋转时，会产生较大的风，因此设置风速测试件5对风速进行检测。

大气测试件，设置在支撑件上用于检测大气压力和大气温度。在待测螺旋桨7旋转时，待测螺旋桨7周围的大气压力和大气温度均会改变，因此设置大气测试件，用于对大气压力和大气温度进行检测。

进一步优化方案，支撑件为动力测试台架10，动力测试台架10的基面上固定有发动机8，发动机8输出端与待测螺旋桨7传动连接。

其中，动力测试台架10固定在地面上或者基座上，基面为动力测试台架10的顶面，该基座用于固定发动机8，在发动机8的输出端安装待测螺旋桨7，并将待测螺旋桨7上的转轴6穿过发动机8并安装在第一轴承座11和第二轴承座12上。

动力测试台架10上固接有第一轴承座11和第二轴承座12，第一轴承座11位于第二轴承座12靠近待测螺旋桨7的一侧，转轴6穿设在第一轴承座11和第二轴承座12上，且与第一轴承座11和第二轴承座12转动连接。

第一轴承座11和第二轴承座12均安装在基面上，转轴6穿过第一轴承座11和第二轴承座12，转轴6可相对于第一轴承座11和第二轴承座12旋转，但无法脱离基面。

进一步优化方案，拉力测试件2固定在动力测试台架10上，拉力测试件2位于第二轴承座12远离待测螺旋桨7的一侧。拉力测试件2设置在转轴6的末端，待测螺旋桨7旋转时，转轴6具有挤压拉力测试件2的趋势，通过转轴6提供拉力测试件2水平的力，拉力测试件2产生一数值，该数值为发动机8及待测螺旋桨7工作时提供的拉力。

拉力测试件2为电阻应变式传感器、压敏电阻式传感器、电容式压力传感器、弹性波式压力传感器中的一种。

本发明的一个具体实施例中，拉力测试件2为电阻应变式传感器，即S型拉压力传感器，该S型拉压力传感器安装在动力测试台架10上。

其中，S型拉压力传感器属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。采用高精度S梁结构。与配套变送器可输出0MV～20MV等标准信号，与PLC系统、采集系统连接也可配套显示仪表直接显示力值，拉压力传感器是以弹性体为中介，通过力作用贴传脉冲信号采集模块，所采名为阿尔泰型号usb3133a的信号采集模块，脉冲信号采集模块输入端连接传感器，输出端连接上位机。通过LabVIEW编程软件来完成各种信号的采集。感器两边的电阻应片使它的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电的信号，从而实现后面的控制，它的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好，可称重50KG～1000KG。

进一步优化方案，扭矩测试件3设置在第二轴承座12上；扭矩测试件3为扭矩传感器。扭矩传感器可对转轴6的扭矩进行检测。

进一步优化方案，转速测试件4固定在第一轴承座11上，转速测试件4为激光转速传感器，激光转速传感器的测试端用于检测发动机8转速。

利用激光转速传感器对发动机8的转速进行检测。

具体的，激光测速传感器有两个端口：一个发射端口，发出LED光源；一个是高速拍照端口，实现CCD面积高速成像对比，通过在极短时间内的两个时间的图像对比，分辨被测物体移动的距离，结合传感器内部的算法，实时输出被测物体的速度。

即LED光发射口对着被测物发射出激光，经反射到摄像接收口，接收到信号后传给信号处理器，通过算法计算出它的速度。激光测速传感器能同时测量两个方向的速度、长度，不但能觉察被测体是否停止，而且能觉察被测体的运动方向。将传感器固定在稳定的第一轴承座11上，确保转动物体转动过程不会产生过大的振动，从而能测出转动被测体的转角和转速。

进一步优化方案，风速测试件5固定在基面上，风速测试件5为风速传感器。

可以理解的，风速测试件5受到环境风影响旋转，并实现对风速的实施检测。

其中，风速传感器是用来测量风速的设备,外形小巧轻便，便于携带和组装，三杯设计理念可以有效获得风速信息，壳体采用优质铝合金型材或聚碳酸酯复合材料，防雨水，耐腐蚀，抗老化，是一种使用方便，安全可靠的智能仪器仪表。

进一步优化方案，大气测试件固定在基面上，大气测试件包括大气压力传感器14和大气温度传感器15，大气压力传感器14用于检测大气压力，大气温度传感器15用于检测大气温度。

可以理解的，大气压力传感器14用于检测环境大气压力，大气温度传感器15用于检测大气温度。

进一步优化方案，基面顶端固接有高度架13，风速测试件5、大气测试件均固定在高度架13上与待测螺旋桨7对应设置。

高度架13用于改变风速传感器、大气压力传感器14、大气温度传感器15具基面的高度，更好的对风速、大气压力、大气温度进行检测。

进一步优化方案，还包括传感器采集卡1，固定在动力测试台架10上，拉力测试件2、扭矩测试件3、转速测试件4、风速测试件5、大气测试件分别通过连接线与传感器采集卡1电性连接，传感器采集卡1通过连接线电性连接有显示器。

其中，拉力测试件2、扭矩测试件3、转速测试件4、风速测试件5、大气测试件所检测的数据进过传感器采集卡1分析，可在配到的显示器上显示具体数值。

进一步优化方案，参照图2，还包括数据处理模块和数据存储模块，数据处理模块用于对发动机8信号采集，数据存储模块用于存储数据处理模块采集信息并上传后台数据管理模块。

数据处理模块是通过设置的LABVIEW控制程序对发动机8进行信号采集，数据存储模块用于将采集的检测数据进行存储并上传到后台数据管理模块，可在液晶显示模块用于显示实时采集的检测数据。

具体的，发动机8驱动待测螺旋桨7旋转，实现转轴6旋转，转轴6末端会给拉力测试件2水平的力，拉力测试件2受力就会在显示仪上显现出相应的拉力数值。而这个数值就是发动机工作待测螺旋桨7提供的拉力。

通过转速测试件4采集频率，通过脉冲信号传递到脉冲采集模块上，在通过转化成数字信号，可测量出发动机8的转速。

通过扭矩测试件3用于采集对应的待测螺旋桨7扭矩的检测数。

通过风速测试件5用于采集对应的待测螺旋桨7风速的检测数。

通过大气压力传感器用于采集对应的大气压力的检测数。

通过大气温度传感器用于采集对应的大气温度的检测数。

通过调节发动机8转速，以调控待测螺旋桨7的转速，得出多个传感器上显示的数值进而分析出发动机8与待测螺旋桨7的配合检测。

实施例2

参照图5，在实施例1的基础上，动力测试台架10的基面上开设有调节通槽16，调节通槽内固定有一对支撑杆17，支撑杆17上套设有位置调节板18，位置调节板18与动力测试台架10滑动连接，位置调节板18两端部固接有固定套19，固定套19套设在动力测试台架10侧壁，固定套19和动力测试台架10上开设有若干匹配的安装孔20，安装孔20内穿设有安装螺栓21，位置调节板18通过固定套19和安装螺栓21与动力测试台架10可拆卸连接，第一轴承座11、第二轴承座12、转轴6均设置在位置调节板18上。

该结构设置下，可根据发动机8和待测螺旋桨7型号，改变第一轴承座11和第二轴承座12在动力测试台架10上的位置，方便第一轴承座11和第二轴承座12对转轴6进行限位。

实施例3

参照图6、图7，在实施例2的基础上，位置调节板18顶端开设有容纳升降板22的嵌槽23，升降板22底端固接有若干卡板24，卡板24穿设在位置调节板18上且与位置调节板18滑动连接，位置调节板18由上至下依次开设有若干卡孔25，卡孔25上穿设有卡柱9，升降板22通过卡孔25和卡柱9与位置调节板18可拆卸连接，第一轴承座11、第二轴承座12、转轴6均设置在升降板22上。

该结构设置下，第一轴承座11和第二轴承座12不但可以通过位置调节板18在动力测试台架10上水平运动，还可以通过升降板22进行竖直方向移动，进而提高第一轴承座11和第二轴承座12与动力测试台架10基面的相对距离。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：包括：

支撑件，基面设置有待测螺旋桨(7)，所述待测螺旋桨(7)具有一旋转的转轴(6)，所述转轴(6)通过连接件连接在所述基面上；

拉力测试件(2)，设置在所述转轴(6)远离所述待测螺旋桨(7)的一端，用于检测所述待测螺旋桨(7)拉力；

扭矩测试件(3)，设置在所述连接件上用于检测所述待测螺旋桨(7)扭矩；

转速测试件(4)，设置在所述连接件上用于检测所述待测螺旋桨(7)转速；

风速测试件(5)，设置在所述支撑件上用于检测所述待测螺旋桨(7)风速；

大气测试件，设置在所述支撑件上用于检测大气压力和大气温度。

2.根据权利要求1所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述支撑件为动力测试台架(10)，所述动力测试台架(10)的基面上固定有发动机(8)，所述发动机(8)输出端与所述待测螺旋桨(7)传动连接；

所述动力测试台架(10)上固接有第一轴承座(11)和第二轴承座(12)，所述第一轴承座(11)位于所述第二轴承座(12)靠近所述待测螺旋桨(7)的一侧，所述转轴(6)穿设在所述第一轴承座(11)和所述第二轴承座(12)上，且与所述第一轴承座(11)和所述第二轴承座(12)转动连接。

3.根据权利要求2所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述拉力测试件(2)固定在所述动力测试台架(10)上，所述拉力测试件(2)位于所述第二轴承座(12)远离所述待测螺旋桨(7)的一侧；

所述拉力测试件(2)为电阻应变式传感器、压敏电阻式传感器、电容式压力传感器、弹性波式压力传感器中的一种。

4.根据权利要求2所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述扭矩测试件(3)设置在所述第二轴承座(12)上；所述扭矩测试件(3)为扭矩传感器。

5.根据权利要求2所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述转速测试件(4)固定在所述第一轴承座(11)上，所述转速测试件(4)为激光转速传感器，所述激光转速传感器的测试端用于检测所述发动机(8)转速。

6.根据权利要求1所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述风速测试件(5)固定在所述基面上，所述风速测试件(5)为风速传感器。

7.根据权利要求1所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述大气测试件固定在所述基面上，所述大气测试件包括大气压力传感器(14)和大气温度传感器(15)，所述大气压力传感器(14)用于检测大气压力，所述大气温度传感器(15)用于检测大气温度。

8.根据权利要求7所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：所述基面顶端固接有高度架(13)，所述风速测试件(5)、所述大气测试件均固定在所述高度架(13)上与所述待测螺旋桨(7)对应设置。

9.根据权利要求2所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：还包括传感器采集卡(1)，固定在所述动力测试台架(10)上，所述拉力测试件(2)、所述扭矩测试件(3)、所述转速测试件(4)、所述风速测试件(5)、所述大气测试件分别通过连接线与所述传感器采集卡(1)电性连接，所述传感器采集卡(1)通过连接线电性连接有显示器。

10.根据权利要求2所述的航空发动机螺旋桨测试系统，其特征在于：还包括数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块用于对所述发动机(8)信号采集，所述数据存储模块用于存储所述数据处理模块采集信息并上传后台数据管理模块。