CN205449501U - 机翼激励模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机翼激励模拟装置，涉及航空发动机振动特性试验领域，用以模拟航空发动机与机翼之间的耦合效应对航空发动机振动特性的影响。该机翼激励模拟装置包括基座、激振器和浮动台；激振器和浮动台都固定在基座上，激振器和浮动台用于分散支撑在待测试体的下方。上述技术方案，用于航空发动机的振动试验时，基座和浮动台共同模拟机翼，待测试体为航空发动机，采用上述结构可以模拟机翼和航空发动机之间的耦合效应。在进行振动试验时，可以在考虑机翼和航空发动机之间的耦合效应的前提下测试航空发动机的振动特性。

Description

机翼激励模拟装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机振动特性试验领域，具体涉及一种机翼激励模拟装置。

背景技术

航空发动机振动是整个航空发动机研制和使用过程中需要考虑的重要问题之一。设计搭建航空发动机振动模拟试验台是研究航空发动机振动故障的重要手段之一，它可为振动故障的理论研究提供试验数据，对航空发动机的基础研究、整机设计和制造具有重要价值。

发明人发现，航空发动机不同于地面燃气轮机，需通过承力结构固定于机翼上，而机翼由于其自身的刚性、以及在不同的工况下飞行时空气对其作用力等会产生不同程度上的振动和变形，会导致机翼和发动机之间产生一定的耦合效应。已有不少文献研究发动机振动与机翼颤振之间的关联，发动机转子陀螺效应对发动机振动特性的影响，发动机转子陀螺效应对机翼弯扭颤振特性的影响，以及通过发动机吊架结构优化进行减振的研究，表明这种耦合效应对于发动机及机翼振动性能具有显著的影响。但是，目前国内外大多数用于模拟航空发动机典型振动问题的试验台没有考虑以上因素，具体体现在用于振动测试的发动机只是放置于较大质量的平台上，甚至将静子组件固定于较大质量的底座上，这些做法不能模拟不同质量和刚度的机翼对发动机振动的影响以及机翼与发动机之间的耦合效应，也不能模拟空气对机翼阻尼减振效应对发动机振动特性的影响。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种机翼激励模拟装置，用以模拟航空发动机与机翼之间的耦合效应对航空发动机振动特性的影响。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种机翼激励模拟装置，包括基座、激振器和浮动台；所述激振器和所述浮动台都固定在所述基座上，所述激振器和所述浮动台用于分散支撑在待测试体的下方。

在可选的实施例中，所述浮动台包括垂直支撑件、水平支杆和弹性阻尼件；所述垂直支撑件和所述弹性阻尼件都固定在所述基座上，所述水平支杆的第一端与所述垂直支撑件可转动连接，所述水平支杆的第二端与所述弹性阻尼件固定，所述待测试体位于所述水平支杆的上方。

在可选的实施例中，机翼激励模拟装置还包括移动支撑组件，所述移动支撑组件安装在所述激振器和所述浮动台的上方，所述待测试体安装在所述移动支撑组件上且安装位置至少为两个。

在可选的实施例中，所述移动支撑组件包括滑轨和安装在所述滑轨上的承力支座，所述承力支座的数量至少为两个，所述承力支座用于支撑所述待测试体。

在可选的实施例中，所述滑轨设有至少三条相互平行的滑道，所述承力支座可选择地固定在其中两条所述滑道的设定位置。

在可选的实施例中，所述浮动台的数量至少为两个，所述激振器位于两个所述浮动台之间。

在可选的实施例中，所述基座上安装有基础底座，所述激振器和所述浮动台都安装在所述基础底座上。

在可选的实施例中，所述基座为水泥基座。

在可选的实施例中，所述待测试体为航空发动机。

在可选的实施例中，所述浮动台的数量为三个，所述激振器的数量为两个，三个所述浮动台并列设置，且每两个所述浮动台之间设有一所述激振器。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，用于航空发动机的振动试验时，基座和浮动台共同模拟机翼，待测试体为航空发动机，采用上述结构可以模拟机翼和航空发动机之间的耦合效应。在进行振动试验时，可以在考虑机翼和航空发动机之间的耦合效应的前提下测试航空发动机的振动特性。上述结构可较好地模拟机翼与航空发动机之间耦合效应，从而提高对航空发动机振动特性的了解。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例提供的机翼激励模拟装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机翼激励模拟装置的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机翼激励模拟装置的俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机翼激励模拟装置的左视结构示意图。

附图标记：

1、平台；2、滑轨；3、承力支座；

4、航空发动机；5、激振器；6、浮动台；

7、移动支撑组件；10、基座；11、基础底座；

12、垂直支撑件；13、水平支杆；14、弹性阻尼件；

15、垂直支撑销；31、第一承力支座；32、第二承力支座；

33、第三承力支座；34、第四承力支座；35、第五承力支座；

51、第一激振器；52、第二激振器。

具体实施方式

下面结合图1～图4对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本实施例中需要用到的技术术语或名词解释。

激振器(vibrationexciter)：附加在机械设备上用以产生激励力的装置，能使被激物件获得一定形式和大小的振动量。

阻尼器(damper)：以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。

参见图1，本实用新型实施例提供一种可用于航空发动机振动特性试验的机翼激励模拟装置，包括基座10、激振器5和浮动台6。激振器5和浮动台6都固定在基座10上，激振器5和浮动台6用于分散支撑在待测试体的下方。

上述技术方案，用于航空发动机4的振动试验时，基座10和浮动台6共同模拟机翼，待测试体为航空发动机4。采用上述结构，航空发动机4以上述方式放置在模拟机翼体上，由此可以模拟机翼和航空发动机4之间的耦合效应。在进行振动试验时，可以在考虑机翼和航空发动机4之间的耦合效应的前提下测试航空发动机4的振动特性。

参见图1和图2，浮动台6包括垂直支撑件12、水平支杆13和弹性阻尼件14。垂直支撑件12和弹性阻尼件14都固定在基座10上，水平支杆13的第一端与垂直支撑件12可通过垂直支撑销15可转动连接，水平支杆13的第二端固定在弹性阻尼件14上，待测试体位于水平支杆13的上方。

垂直支承12、水平支杆13与弹性阻尼件14构成了一个浮动台6，可以根据需要改变转子倾斜角度(以垂直支撑销15为旋转中心)及振动幅度。

垂直支承12主要起上下振动导向作用及防止转子有前后或左右较大振动带来的安全问题。

弹性阻尼件14可采用气垫式阻尼器，精度达到±2mm，最低自然频率为2.5Hz。弹性阻尼件14利用气垫进行阻尼减震，可以通过选取不同型号及工作参数改变阻尼大小。

浮动台6采用上述结构，可以在考虑空气对机翼的阻尼减振效应的前提下进行航空发动机4振动试验。

参见图1，进一步地机翼激励模拟装置还包括移动支撑组件7，移动支撑组件7安装在激振器5和浮动台6的上方，待测试体安装在移动支撑组件7上且安装位置至少为两个，以使得待测试体可以安装在移动支撑组件7的不同位置。

航空发动机可以安装在移动支撑组件7的不同位置，这使得设置移动支撑组件7后，可以模拟不同型号的航空发动机4与机翼安装位置不同的情形。

参见图1和图4，具体而言，移动支撑组件7包括滑轨2和安装在滑轨2上的承力支座3，承力支座3的数量至少为两个，承力支座3用于支撑待测试体。

航空发动机4与机翼模拟件之间设置有承力支座3，安装调节灵活，在组装过程中可多点支撑整个航空发动机4。组装完成后，通过增减支座的刚度、位置、支座的个数，可模拟航空发动机4与机翼之间不同的支承和传力方式对航空发动机4振动的影响。

具体地，滑轨2设有至少两条滑道，比如设置2～5条相互平行的T型槽，各承力支座3可选择地固定在其中两条滑道的设定位置。

参见图1，浮动台6的数量至少为两个，激振器5位于两个浮动台6之间。本实施例中，设置了三个浮动台6、两个激振器5。各激振器5夹设在两个浮动台6之间的缝隙处。

为便于安装各个部件，参见图1，基座10上安装有基础底座11，激振器5和浮动台6都安装在基础底座11上。基座10和基础底座11构成平台1的主要部分。

此处，基座10具体为水泥基座。

下面介绍一个具体实施例。

参见图1至图4，在基座10上，从下往上安装有弹性阻尼件14、激振器5及滑轨2等。滑轨2上分别设置有多个承力支座3，航空发动机4通过承力支座3安装于滑轨2上。承力支座3的数量可通过拆除等方式予以灵活变动，承力支座3也可以通过更换改变支撑的刚性。激振器5及浮动台6安装于滑轨2的下侧。下面结合附图详细说明。

1、总体结构

机翼激励模拟装置包括基座10、基础底座11、垂直支撑件12、水平支杆13、弹性阻尼件14、垂直支撑销15、滑轨2、第一承力支座31、第二承力支座32、第三承力支座33、第四承力支座34、第五承力支座35、第一激振器51、第二激振器52。机翼激励模拟装置用于对航空发动机4进行振动试验。

其位置和连接关系如下：在基座10上，从下往上安装有基础底座11及滑轨2，滑轨2上分别设置有多个航空发动机承力支座(31、32、33、34、35等)，航空发动机4通过这些承力支座安装于滑轨2上，承力支座的数量可通过拆除等方式予以灵活变动。

第一激振器51、第二激振器52安装于滑轨2的下侧不同位置。

进一步地，基础底座11是一矩形金属平板，确保安装平面的平面度。

2、工作机理及应用

进一步地，弹性阻尼件14是一种气垫式阻尼器，精度达到±2mm，最低自然频率为2.5Hz，利用气垫进行阻尼减震，可以通过选取不同型号及工作参数改变阻尼大小，共有3组，根据实际情况选配。

进一步地，第一激振器51和第二激振器52用以产生激励力的装置，使被激物件获得一定形式和大小的振动量，从而对物体进行振动试验，所用激振器5可根据实际情况选配。

进一步地，滑轨2、垂直支承12、水平支杆13、激振器5及承力支座3相配合共同模拟机翼，其中承力支座3为可移动连接机构，用于改变发动机与机翼之间的支撑刚度；垂直支承12及水平支杆13为可调式固定机构，用于改变机翼空间角度，激振器5对安装在浮动台6上的滑轨2进行振动激励，模拟气流、机翼等带来的振动，滑轨2模拟机翼质量。

滑轨2上的航空发动机4承力支座(31、32、33、34、35)易于加工且刚度可调，根据改变安装个数及安装位置模拟航空发动机4不同的支承方式及支承刚度。

基座10为方形水泥地基；滑轨2采用铸铁加工制造，具有抗振性。

第一激振器51、第二激振器52安装于滑轨2的下侧不同位置，激振器型号根据航空发动机4的质量及机翼的质量刚性合理选择。最大幅值可达±15mm，频率范围DC-2KHz。

上述技术方案，滑轨2、浮动台6、激振机构可模拟机翼空间角度位置、质量、刚度、振动和气动特性。另外，本实用新型实施例提供的技术方案，结合实际航空发动机4的结构特点及其在机翼上的支撑方式，设计了滑轨2构件及其支撑用以模拟机翼配合激振器5、设计了航空发动机4的承力机构带阻尼，可模拟航空发动机4与机翼之间的耦合效应及其对航空发动机4振动特性的影响。上述技术方案提供的机翼激励模拟装置，克服了现有试验台架存在的不足，针对实际航空发动机4工作环境，设计了结构、质量和刚度可调节机翼模拟结构、机翼激振部件和阻尼部件等，可模拟航空发动机4与机翼之间的耦合效应对航空发动机4振动特性的影响。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机翼激励模拟装置，其特征在于，包括基座(10)、激振器(5)和浮动台(6)；所述激振器(5)和所述浮动台(6)都固定在所述基座(10)上，所述激振器(5)和所述浮动台(6)用于分散支撑在待测试体的下方。

2.根据权利要求1所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述浮动台(6)包括垂直支撑件(12)、水平支杆(13)和弹性阻尼件(14)；所述垂直支撑件(12)和所述弹性阻尼件(14)都固定在所述基座(10)上，所述水平支杆(13)的第一端与所述垂直支撑件(12)可转动连接，所述水平支杆(13)的第二端与所述弹性阻尼件(14)固定，所述待测试体位于所述水平支杆(13)的上方。

3.根据权利要求1或2所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，还包括移动支撑组件(7)，所述移动支撑组件(7)安装在所述激振器(5)和所述浮动台(6)的上方，所述待测试体安装在所述移动支撑组件(7)上且安装位置至少为两个。

4.根据权利要求3所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述移动支撑组件(7)包括滑轨(2)和安装在所述滑轨(2)上的承力支座(3)，所述承力支座(3)的数量至少为两个，所述承力支座(3)用于支撑所述待测试体。

5.根据权利要求4所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述滑轨(2)设有至少三条相互平行的滑道，所述承力支座(3)可选择地固定在其中两条所述滑道的设定位置。

6.根据权利要求2所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述浮动台(6)的数量至少为两个，所述激振器(5)位于两个所述浮动台(6)之间。

7.根据权利要求1或2所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述基座(10)上安装有基础底座(11)，所述激振器(5)和所述浮动台(6)都安装在所述基础底座(11)上。

8.根据权利要求1或2所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述基座(10)为水泥基座。

9.根据权利要求1或2所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述待测试体为航空发动机(4)。

10.根据权利要求3所述的机翼激励模拟装置，其特征在于，所述浮动台(6)的数量为三个，所述激振器(5)的数量为两个，三个所述浮动台(6)并列设置，且每两个所述浮动台(6)之间设有一所述激振器(5)。