CN209560858U - 一种教学用的航空发动机模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种教学用的航空发动机模型，包括发动机模组和用于支撑发动机模组的支撑座；所述发动机模组包括的整流锥、风扇、压气机、涡轮、燃烧室、尾喷管、电机、内壳罩、测速传感器和LED灯；支撑座上的滑动电阻操箱与电机和LED形成串联电路，通过推动滑动电阻操控器中的操纵杆调节电路回路中的电阻，从而控制电机转速和LED灯的亮度，进而仿真出航空机中推动油门杆进行加油增速的过程以及通过LED灯的灯光效果来仿真出真航空机中空气从进气道流经压气机、燃烧室、涡轮以及尾喷灯时的状态过程；同时设置的测速传感器可以将测得的高压部件和低压部件的转速数据传输到控制模块中，并通过显示屏显示出来。

Description

一种教学用的航空发动机模型

技术领域

本实用新型涉及安装装置技术领域，特别地，涉及一种教学用的航空发动机模型。

背景技术

航空发动机被誉为高端制造业领域“皇冠上的明珠”，是制约我国航空技术的短板。而航空发动机制造、修理和维护领域，要想用真实航空发动机进行教学培训，极其困难。

目前，市场上有较多的航空发动机模型，这些航空发动机模型以真实发动机为基础制作的，其各部件的加工精度较差，并对部分复杂零部件进行了简化，虽使用了质量轻的材料，但总质量较重，体积较大，且只能静态展示，无法模拟航空发动机的运转状态，不适合作为课堂教学使用。

中国专利申请201420214782.4公开了一种航空发动机模组合模型，包括低压压气机、核心机、低压涡轮、尾喷管、外涵道和整流罩，通过这些部件的不同组合，可制成涡扇航空发动机模型和涡喷航空发动机模型；但其制造的涡扇航空发动机模型和涡喷航空发动机模型，仅仅只是仿真处理这两种航空发动机模型的内部结构组成而以，其无法模拟出航空发动机工作时的压气机和涡轮运转状态以及航空发动机工作时，进气道空气流动过程中的运转状态，不利于学员们理解其航空发动机的运转原理；因此，设计一种成本低、仿真度高、可以模拟真实发动机的主要状态，不受场所限制的教学用的航空发动机模型，具有重要的推广意义和市场前景。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种成本低、仿真度高、可以模拟真实发动机的主要状态，不受场所限制的教学用的航空发动机模型，以解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种教学用的航空发动机模型，包括发动机模组和支撑座；所述发动机模组包括的进气道、整流锥、风扇、压气机、涡轮、燃烧室、尾喷管、内壳罩、电机、测速传感器和LED灯；

所述压气机包括高压压气机和低压压气机，所述涡轮包括高压涡轮和低压涡轮；所述整流锥包括前整流锥和尾整流锥，

所述前整流锥、风扇、低压压气机、低压涡轮和尾整流锥依次设置在低压转轴上，构成发动机模组的低压部件；所述高压压气机和高压涡轮依次设置在高压转轴上，构成发动机模组的高压部件；

所述高压部件套设在低压部件的低压转轴上，且位于低压压气机和低压涡轮之间；所述内壳罩罩设在所述低压部件和高压部件上，低压部件的前端与内壳罩连成发动机模组的进气道，且内壳罩内设有测速传感器；所述内壳罩尾部与尾喷管相连，且内壳罩和尾喷管内均设有用于反映空气从进气道流入发动机模组过程时状态的LED灯；

高压压气机和高压涡轮之间所处的内壳罩部分为发动机模组的燃烧室；

所述电机设置于内壳罩的外侧壁上，电机通过传动机构带动所述高压转轴和低压转轴转动，进而带动设置在高压转轴上的高压压气机和高压涡轮转动以及设置在低压转轴上的整流锥、风扇、低压压气机和低压涡轮转动；

所述支撑座用于支撑发动机模组，且支撑座上设有开关、滑动电阻箱、显示屏、控制模块；所述开关、滑动电阻箱、电机和LED灯通过电路连接；显示屏、测速传感器和控制模块通过电连接，且所述控制模块用于处理测速传感器反馈的信息，同时将解析测速传感器的信息传输到显示屏中显示。

优选的，所述滑动电阻箱上连接有操纵杆，操纵杆用于调节滑动电阻箱的电阻，进而改变电路回路中的电阻。

优选的，所述控制模块为单片机控制器或PLC控制器；单片机控制器或PLC控制器上集成有模拟发动机运转的声音程序；当教学用的航空发动机模型运转时，单片机控制器会执行发动机运转的声音程序，播放出真实发动机运转的声音，给予学员一种身临其境的感觉。

优选的，所述低压部件的传动比大于高压部件的传动比，具体为所述第一皮带轮的直径小于第二皮带轮的直径。

优选的，所述传动机构为带传动，具体为：所述电机为具有两端输出轴的电机，且电机两端的输出轴上均设有相同的皮带轮；所述高压转轴上设有第一皮带轮，第一皮带轮位于高压压气机和高压涡轮之间；第一皮带轮通过皮带与电机其中一输出端的皮带轮连接；所述低压转轴上设有第二皮带轮，第二皮带轮位于所述高压部件和低压涡轮之间；第二皮带轮通过皮带与电机另一输出端的皮带轮连接。

优选的，所述测速传感器包括高压部件测速传感器和低压部件测速传感器；所述高压部件测速传感器设置于所述第一皮带轮处对应的内壳罩侧壁上；所述低压部件测速传感器设置于所述第二皮带轮处对应的内壳罩侧壁上。

优选的，所述发动机模组还包括用于防护发动机模组的透明外壳罩，所述外壳罩内设有承力整流支板。通过透明外壳罩学员们可以很好的了解发动机内部基本机构和感受模拟实物航空发动机的工作运转的情形，提高了学员的学习趣味性，进一步提高学员的理解深度和学习效率。

优选的，所述LED灯包括设置在所述高压压气机处对应的内壳罩侧壁上的蓝色LED灯、设置在燃烧室的内侧壁上的红色LED灯、设置在所述高压涡轮与第二皮带轮处对应的内壳罩侧壁上的浅红色LED灯以及设置在尾喷管内的黄色的LED灯。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的一种教学用的航空发动机模型，通过推动滑动电阻箱中的操纵杆可以改变电路回路中的电阻，进而控制电机转速，实现推动操纵杆来仿真出航空飞机中推动油门杆进行加油增速的过程；同时在推动操纵杆增速的过程中，尾喷管以及压气机、涡轮和燃烧室处对应内壳罩侧壁上的LED灯的亮度也随之变化，操纵杆推动越大，LED灯越亮；通过LED灯的灯光效果仿真出真航空发动机中空气从进气道流入发动机中压气机、涡轮、燃烧室以及尾喷管时的变化情况；同时测速传感器可以将测得的高压转轴和低压转轴的转速数据反馈回控制模块中，通过显示屏实时显示出高压部件和低压部件的转速。

本实用新型的发动机模组和支撑座为拆卸式连接，且发动机模组中除了电机、测速传感器、控制模块和LED灯外，其余部件均为塑料制品，成本低，且发动机模组中的各部件的加工精度一般，通过普通的3D打印机即可批量打印产品且加工时间短，利于推广应用；同时发动机模组中的部件均为可拆卸式连接，到货时为散装状态，学员们可将各部件组装成完整的发动机模组，组装过程中既提升了对航空发动机结构的了解，又增强了学员的学习趣味性和动手操作能力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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是本实用新型一种教学用的航空发动机模型的结构示意图；

图2是图1中低压部件的结构示意简图；

图3是图1中高压部件的结构示意简图；

图4是图1中燃烧室的结构示意简图；

图5是图1中尾喷管的结构示意简图；

其中，1-滑动电阻箱，2-操纵杆，3-显示屏，4-进气道，5-整流锥，5.1前整流锥，5.2、尾整流锥，6-风扇，7-外壳罩，8-低压压气机，9-承力整流支板，10-蓝色LED灯，11-高压压气机，12-高压转轴，13-高压部件测速传感器，14-红色LED灯，15-高压涡轮，16-浅红色LED灯，17-低压部件测速传感器，18-低压涡轮，19-黄色LED灯，20-低压转轴，21- 尾喷管，22-皮带，23-电机，24-支撑座，25、内壳罩，26、轴承，27、第一皮带轮，28、第二皮带轮，29、燃烧室。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图5，本实用新型的一种教学用的航空发动机模型，本实用新型提供了一种教学用的航空发动机模型，包括发动机模组和支撑座24；所述发动机模组包括的进气道 4、整流锥5、风扇6、压气机、涡轮、燃烧室29、尾喷管21、内壳罩25、电机23、测速传感器和LED灯；所述压气机包括高压压气机11和低压压气机8，所述涡轮包括高压涡轮15和低压涡轮18；所述整流锥5包括前整流锥5.1和尾整流锥5.2，所述前整流锥、风扇、低压压气机、低压涡轮和尾整流锥依次设置在低压转轴20上，构成发动机模组的低压部件；低压压气机8上设有轴承，通过轴承与低压转轴连接；所述高压压气机和高压涡轮依次设置在高压转轴上，高压转轴12为空心圆管，构成发动机模组的高压部件，高压压气机设置于高压转轴的前端，且高压压气机内设有连接轴承；高压转轴12的尾端设置有轴承26；所述高压部件通过轴承26连接套设在低压部件的低压转轴20上，且位于低压压气机8和低压涡轮18之间；所述内壳罩25罩设在所述低压部件和高压部件上，低压部件的前端与内壳罩连成发动机模组的进气道4，且内壳罩25内设有测速传感器；所述内壳罩25尾部与尾喷管21相连，且内壳罩25和尾喷管21内均设有用于反映空气从进气道流入发动机模组过程时状态的LED灯，空气通过低压部件的风扇14抽入，依次流经内壳罩内的低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和尾喷管；所述LED灯具体包括设置在所述高压压气机11处对应的内壳罩25侧壁上的蓝色LED灯10、设置在燃烧室29的内侧壁上的红色LED灯14、设置在所述高压涡轮15与第二皮带轮28处对应的内壳罩25侧壁上的浅红色LED灯16以及设置在尾喷管21内的黄色的LED灯19。

高压压气机(11)和高压涡轮(15)之间所处的内壳罩部分为发动机模组的燃烧室(29)，所述电机23设置于燃烧室29的外侧壁上，电机通过传动机构带动所述高压转轴和低压转轴转动，进而带动设置在高压转轴上的高压压气机和高压涡轮转动以及设置在低压转轴上的整流锥、风扇、低压压气机和低压涡轮转动；所述低压部件的传动比大于高压部件的传动比；所述传动机构为带传动，具体为：所述电机为具有两端输出轴的电机，且电机两端的输出轴上均设有相同的皮带轮；所述高压转轴12上设有第一皮带轮27，第一皮带轮27 位于高压压气机11和高压涡轮15之间(燃烧室内)；第一皮带轮通过皮带与电机其中一输出端的皮带轮连接；所述低压转轴20上设有第二皮带轮28，第二皮带轮位28于所述高压部件和低压涡轮18之间；第二皮带轮通过皮带与电机另一输出端的皮带轮连接。所述第一皮带轮的直径小于第二皮带轮的直径。所述测速传感器包括高压部件测速传感器13和低压部件测速传感器17；所述高压部件测速传感器13设置于所述第一皮带轮27处对应的内壳罩25侧壁上，位于燃烧室29内侧壁上；所述低压部件测速传感器17设置于所述第二皮带轮28处对应的内壳罩25侧壁上。

所述发动机模组还包括用于防护发动机模组的透明外壳罩7，所述外壳罩内设有承力整流支板9，承力整流支板9对内壳罩25以及内壳罩内的低压装转轴20具有支撑作用。通过透明外壳罩学员们可以很好的了解发动机内部基本机构和感受模拟实物航空发动机的工作运转的情形，提高了学员的学习趣味性，进一步提高学员的理解深度和学习效率。

所述支撑座24用于支撑所述发动机模组，且支撑座24上设有开关、滑动电阻箱1、显示屏3、控制模块；所述滑动电阻箱1上连接有操纵杆2，操纵杆用于调节滑动电阻箱的电阻，所述开关、滑动电阻箱、电机和LED灯连成一个串联回路；显示屏、测速传感器和控制模块通过电连接，且所述控制模块用于处理测速传感器反馈的信息，同时将解析测速传感器的信息传输到显示屏3中显示；

当教学用的航空发动机模型接通电源后，打开开关，串联回路通电，通过推动滑动电阻箱3中的操纵杆2可以改变电路回路中的电阻，进而控制电机转速，实现推动操纵杆来仿真出航空飞机中推动油门杆进行加油增速的过程，同时在推动操纵杆增速的过程中，尾喷管21以及压气机、涡轮、燃烧室29处对应内壳罩25侧壁上的LED灯也随之变化，操纵杆推动越大，LED灯越亮；通过LED灯的灯光效果仿真出真航空发动机中空气从进气道流入发动机中压气机、涡轮、燃烧室以及尾喷管时的变化情况；蓝色LED灯10仿真出空气从进气道4流经低压压气机8和高压压气机11作用后的压缩状态，红色LED灯14 仿真出空气流经燃烧室29时同燃料剧烈反应变化的状态，浅红色LED灯16仿真出空气从燃烧室29流出后经高压涡轮15和低压涡轮18时的喷气颜色状态，黄色LED灯19仿真出尾喷管21的喷气颜色状态，能更生动形象的让学生了解航空发动机的工作原理；同时测速传感器可以将测得的高压转轴12和低压转轴20的转速数据反馈回控制模块中，通过显示屏3实时显示出高压部件和低压部件的转速。本实施例中控制模块采用单片机控制器，型号为MCS51系列的单片机控制器；单片机控制器上还集成有录制好的真实航空发动机运转的声音程序；本实用新型教学用的航空发动机模型运转时，单片机控制器会执行发动机运转的声音程序，通过扬声喇叭播放出真实发动机运转的声音，给予学员一种身临其境的感觉。

本实用新型的发动机模组和支撑座24为拆卸式连接，且发动机模组中除了电机23、测速传感器、控制模块和LED灯外，其余部件均为塑料制品，成本低，且发动机模组中的各部件的加工精度一般，通过普通的3D打印机即可批量打印产品且加工时间短，利于推广应用；同时发动机模组中的部件均为可拆卸式连接，到货时为散装状态，学员们可将各部件组装成完整的发动机模组，组装过程中既提升了对航空发动机结构的了解，又增强了学员的学习趣味性和动手操作能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，包括发动机模组和支撑座(24)；所述发动机模组包括的进气道(4)、整流锥(5)、风扇(6)、压气机、涡轮、燃烧室(29)、尾喷管(21)、内壳罩(25)、电机(23)、测速传感器和LED灯；

所述压气机包括低压压气机(8)和高压压气机(11)；所述涡轮包括低压涡轮(18)和高压涡轮(15)；所述整流锥(5)包括前整流锥(5.1)和尾整流锥(5.2)，

所述前整流锥(5.1)、风扇(6)、低压压气机(8)、低压涡轮(18)和尾整流锥(5.2)依次设置在低压转轴(20)上，构成发动机模组的低压部件；

所述高压压气机(11)和高压涡轮(15)依次设置在高压转轴(12)上，构成发动机模组的高压部件；

所述高压部件套设在低压部件的低压转轴上，且位于低压压气机和低压涡轮之间；所述内壳罩(25)罩设在所述低压部件和高压部件上，低压部件的前端与内壳罩(25)连成发动机模组的进气道(4)，且内壳罩(25)内设有测速传感器；所述内壳罩(25)尾部与尾喷管(21)相连，且内壳罩和尾喷管内均设有用于反映空气从进气道流入发动机模组过程时状态的LED灯；

高压压气机(11)和高压涡轮(15)之间所处的内壳罩部分为发动机模组的燃烧室(29)；

所述电机(23)设置于内壳罩(25)的外侧壁上，电机(23)通过传动机构带动所述高压转轴(12)和低压转轴(20)转动，进而带动设置在高压转轴上的高压压气机和高压涡轮转动以及设置在低压转轴上的整流锥、风扇、低压压气机和低压涡轮转动；

所述支撑座(24)用于支撑发动机模组，且支撑座上设有开关、滑动电阻箱(1)、显示屏(3)、控制模块；所述开关、滑动电阻箱、电机和LED灯通过电路连接；显示屏、测速传感器和控制模块通过电连接，且所述控制模块用于处理测速传感器反馈的信息，同时将解析测速传感器的信息传输到显示屏(3)中显示。

2.根据权利要求1所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述滑动电阻箱(1)上连接有操纵杆(2)，操纵杆用于调节滑动电阻箱的电阻。

3.根据权利要求1所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述控制模块为单片机控制器或PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述低压部件的传动比大于高压部件的传动比。

5.根据权利要求1-4任一中所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述传动机构为带传动，具体为：所述电机(23)为具有两端输出轴的电机，且电机两端的输出轴上均设有相同的皮带轮；所述高压转轴(12)上设有第一皮带轮(27)，第一皮带轮(27)位于高压压气机(11)和高压涡轮(15)之间；第一皮带轮通过皮带与电机其中一输出端的皮带轮连接；所述低压转轴(20)上设有第二皮带轮(28)，第二皮带轮位于所述高压部件和低压涡轮(18)之间；第二皮带轮通过皮带与电机另一输出端的皮带轮连接。

6.根据权利要求5所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述测速传感器包括高压部件测速传感器(13)和低压部件测速传感器(17)；所述高压部件测速传感器(13)设置于所述第一皮带轮(27)处对应的内壳罩(25)侧壁上；所述低压部件测速传感器(17)设置于所述第二皮带轮(28)处对应的内壳罩(25)侧壁上。

7.根据权利要求6所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述发动机模组还包括用于防护发动机模组的透明外壳罩(7)，所述外壳罩内设有承力整流支板(9)。

8.根据权利要求7所述的一种教学用的航空发动机模型，其特征在于，所述LED灯包括设置在所述高压压气机(11)处对应的内壳罩侧壁上的蓝色LED灯(10)、设置在燃烧室(29)的内侧壁上的红色LED灯(14)、设置在所述高压涡轮(15)与第二皮带轮(28)处对应的内壳罩(25)侧壁上的浅红色LED灯(16)以及设置在尾喷管(21)内设有黄色的LED灯(19)。