CN209673322U - 一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，包括设置在风洞内的隔板，所述隔板上设置有凸出的且贯穿的喇叭口结构，TPS反推力短舱设置在喇叭口结构内，所述TPS反推力短舱与喇叭口之间设置有迷宫密封装置，所述TPS反推力短舱用设置在推力天平上的支杆支撑，所述TPS反推力短舱的进气口设置有内密封板，喇叭口的上设置有外密封罩，所述外密封罩、内密封板、迷宫密封装置之间构成密闭空间，密闭空间外设置有抽气设备通过管路连接到密闭空间内；本实用新型通过在迷宫密封两侧施加压强差，并结合天平测力的间接测量方法，可以准确获得迷宫密封装置的有效受力面积，提高了TPS反推力短舱校准试验的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及风洞试验领域，特别是涉及一种标定迷宫密封置有效受力面积的设备，用于在TPS反推力短舱校准试验中精确标定迷宫密封装置的受力面积，以便精确计算由于迷宫密封装置两侧存在压差而产生的附加载荷，并从风洞天平测量的总载荷中扣除。
背景技术
TPS反推力试验技术是风洞中研究发动机反推力装置打开对飞机气动特性的影响的一种试验技术。TPS反推力试验使用TPS反推力短舱作为真实发动机短舱的模拟装置。TPS反推力短舱推力特性需要通过专门的校准试验来获得。在校准试验中，为防止反推力短舱的反向射流前传至短舱进气口，被短舱重新吸入而损坏昂贵的TPS单元，使用隔板将反向射流隔断；短舱的推力由推力天平测量，为防止天平受隔板的影响，在隔板和短舱之间用迷宫密封装置密封，起到既密封又避免传力的效果。但是，由于射流的影响，迷宫密封两侧存在压强差，从而产生了附加的压差作用力，并被天平测量，从而影响了推力测量的准确性，因此，必须在天平测量载荷中扣除该压差作用力。迷宫密封的压差作用力取决于压强差和受力面积，其中压强差可以通过压力传感器测量，受力面积则测量较为困难。常用的方法是直接取迷宫密封装置的几何面积作为受力面积，该方法的主要缺点是，由于迷宫密封是非接触式密封，存在一定的空气泄漏，几何面积与有效受力面积存在一定的偏差，从而使得计算得到的压差作用力与真实值之间存在偏差。
发明内容
本发明的目的是克服现有方法的缺点，提供一种在TPS反推力校准试验中准确标定迷宫密封装置受力面积的设备，从而准确获得迷宫密封装置的压差作用力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种迷宫密封有效受力面积的标定方法，包括以下步骤：
步骤一：将TPS反推力短舱进气口密封后设置在风洞试验段内，并在TPS反推力短舱进气口前方空间与迷宫密封之间形成密闭空间；
步骤二：采集密闭空间内部与迷宫密封出口的压强值Pf1和Pr1，和天平的初始值B1；
步骤三：抽取密闭空间内的大气，使得密闭空间内的气压低于外部大气压，并等待密闭空间内气压稳定，再次采集密闭空间内部与迷宫密封出口的压力值Pf2和Pr2，和天平的当前值B2，
步骤四：计算压力值的差值，计算得到迷宫密封两侧压强Pf和Pr，将Pf和Pr二者取差值，得到压强差ΔP；获取天平的读数差值，代入天平载荷计算公式，得到天平轴向力Fx；
步骤五：用Fx除以ΔP，计算得到迷宫密封有效受力面积Aeff。
在上述技术方案中，所述步骤四和步骤五中：Pf＝Pf2-Pf1，Pr＝Pr2-Pr1，ΔP＝Pf-Pr，
Fx＝K·(B2-B1)·g，
一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于包括设置在风洞内的隔板，所述隔板上设置有凸出的且贯穿的喇叭口结构，TPS反推力短舱设置在喇叭口结构内，所述TPS 反推力短舱与喇叭口之间设置有迷宫密封装置，所述TPS反推力短舱用设置在推力天平上的支杆支撑，所述TPS反推力短舱的进气口设置有内密封板，喇叭口的上设置有外密封罩，所述外密封罩、内密封板、迷宫密封装置之间构成密闭空间，密闭空间外设置有抽气设备通过管路连接到密闭空间内。
在上述技术方案中，所述隔板固定连接到风洞内壁上，隔板与风洞内壁之间设置有密封填充物。
在上述技术方案中，所述外密封罩为空心圆台结构，开口端通过螺钉与隔板连接，开口端与隔板之间设置有密封填充物。
在上述技术方案中，TPS反推力短舱通过迷宫密封装置与喇叭口之间为非接触式连接。
在上述技术方案中，迷宫密封装置的出口和内密封板表面布置静压测量孔。
在上述技术方案中，在标定方法进行前，通过加载装置对天平进行加载，检查迷宫密封装置之间是否接触，若检查发现接触，则重新安装装置，直至迷宫密封装置之间不再接触为止。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
为提高TPS反推力短舱校准试验的准确度，需要准确获得TPS反推力短舱迷宫密封的有效受力面积。常用的方法是直接取迷宫密封装置的几何面积作为受力面积，但该面积与有效受力面积之间存在偏差。本发明通过在迷宫密封两侧施加压强差，并结合天平测力的间接测量方法，可以准确获得迷宫密封装置的有效受力面积，提高了TPS反推力短舱校准试验的准确度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是迷宫密封有效受力面积标定装置的示意图；
其中：1是风洞试验段洞壁，2是隔板，3是迷宫密封出口的测压点，4是TPS反推力短舱，5是支杆，6是推力天平，7是迷宫密封装置，8是内密封板，9是内密封板上测压点， 10是外密封罩，11是抽气管路，12是抽气机。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示的示意图中，要完成标定方法，TPS反推力短舱、隔板、支杆、推力天平、内密封板、外密封罩、抽气管路、抽气机为标定试验必须的设备。
隔板的形状与风洞内壁的截面形状一致，隔板通过框架固定连接到风洞洞壁上，隔板与风洞洞壁之间填充有密封填充物，隔板将风洞分成两个空间。隔板的中心位置有一个通孔，为了取得更好的试验效果，通孔位置处设置为锥台孔的结构，使得隔板的一侧有凸出的锥台结构，锥台中心是贯通的，使得整个锥台为喇叭口结构。而TPS反推力短舱就设置在喇叭口内，TPS反推力短舱与喇叭口的内沿通过迷宫密封装置进行连接，使得TPS反推力短舱与喇叭口之间实现密封，TPS反推力短舱通过支杆与推力天平进行连接。TPS反推力短舱的进气口面向喇叭口的底面，而在底面上方设置一个外密封罩连接到隔板上，使得外密封罩和迷宫密封装置之间构成一个闭合空间。为了使得整个闭合空间为密闭空间，在TPS反推力短舱的进气口盖上一个内密封板，这样外密封罩、迷宫密封装置、TPS反推力短舱之间就构成了密闭空间，然后将密闭空间通过一个气管与外部的抽气机连通。每个密闭位置都设置有密封圈。在迷宫密封出口和内密封板表面布置静压测量孔，通过测压管将测压孔感受的压强传递至压力传感器，从而测量其压强值。
利用上述结构实现迷宫密封有效受力面积标定的具体步骤如下：
步骤一：将TPS反推力校准装置安装在风洞试验段内，通过加载装置对天平进行加载，检查迷宫密封装置之间是否接触。若检查发现接触，则重新安装装置，直至迷宫密封装置之间不再接触为止；
步骤二：在TPS反推力短舱进气口处安装内密封板，在隔板上安装外密封罩，形成一个包括迷宫密封、内密封板、外密封罩的相对密闭空间，然后将外密封罩上的抽气管路与抽气机连接；
步骤三：将外密封罩和迷宫密封出口的测压点通过测压管与压力传感器连接；
步骤四：采集布置在内密封板和迷宫密封出口的压力传感器的初读数Pf1和Pr1和天平的初读数B1；
步骤五：打开抽气机，将外密封罩内抽至低于外界大气压，然后关闭抽气机，直至外密封罩内的压强稳定；
步骤六：采集压力传感器的末读数Pf2和Pr2、天平的末读数B2；
步骤七：将压力传感器的末读数减去初读数，计算得到迷宫密封两侧压强Pf和Pr，二者相减得到压强差ΔP；将天平末读数B2减去初读数B1，代入天平载荷计算公式，得到天平轴向力Fx；
步骤八：用Fx除以ΔP，计算得到迷宫密封有效受力面积Aeff。
步骤四和六中，Pf1和Pf2分别为内密封板上测压点的初读数和末读数，Pr1和Pr2分别为迷宫密封出口测压点的初读数和末读数，单位均为Pa；B1和B2为电压值，单位均为mV；
步骤七中，Pf、Pr、ΔP、Fx按下述公式计算：
Pf＝Pf2-Pf1(单位为Pa)
Pr＝Pr2-Pr1(单位为Pa)
ΔP＝Pf-Pr(单位为Pa)
Fx＝K·(B2-B1)·g(单位为N)
K为天平系数，通过天平校准获得；g为重力加速度。
步骤八中，Aeff分别按下式计算：
(单位为m2)
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于包括设置在风洞内的隔板，所述隔板上设置有凸出的且贯穿的喇叭口结构，TPS反推力短舱设置在喇叭口结构内，所述TPS反推力短舱与喇叭口之间设置有迷宫密封装置，所述TPS反推力短舱用设置在推力天平上的支杆支撑，所述TPS反推力短舱的进气口设置有内密封板，喇叭口上设置有外密封罩，所述外密封罩、内密封板、迷宫密封装置之间构成密闭空间，密闭空间外设置有抽气设备通过管路连接到密闭空间内。
2.根据权利要求1所述的一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于所述隔板固定连接到风洞内壁上，隔板与风洞内壁之间设置有密封填充物。
3.根据权利要求1所述的一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于所述外密封罩为空心圆台结构，开口端通过螺钉与隔板连接，开口端与隔板之间设置有密封填充物。
4.根据权利要求1所述的一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于TPS反推力短舱通过迷宫密封装置与喇叭口之间为非接触式连接。
5.根据权利要求4所述的一种标定迷宫密封有效受力面积的试验设备，其特征在于迷宫密封装置的出口和内密封板表面布置静压测量孔。
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| CN117606741A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-27 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 应用于风洞天平校准的非接触气密封装置及应用方法 |
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| CN117606741B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-04-05 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 应用于风洞天平校准的非接触气密封装置及应用方法 |
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