CN217354543U - 用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统，包括整流件，设有整流件进口、整流件出口、第一连接件，整流件出口与待实验的发动机相连通；第一连接件至少部分插入于整流件；驱动组件，包括驱动件、第一齿轮，驱动件分别与第一连接件以及第一齿轮连接；螺旋桨组件，包括轴件、第二齿轮、调节件，轴件的一端设有若干个桨叶，轴件的另一端分别与第一连接件以及第二齿轮连接；第二齿轮与第一齿轮啮合；调节件与桨叶连接，通过调节件调节桨叶的攻角。本实用新型实现发动机进口截面旋流的总压畸变模拟以及实现旋流方向及旋流总压畸变的连续调整。

Description

用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统

技术领域

本实用新型涉及航空发动机实验技术领域，具体涉及用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统。

背景技术

航空发动机被誉为工业皇冠上的“明珠”。一代航空发动机的设计和研发历时数十年，其中近一半的时间都是在进行性能、可靠性的测试实验，测试实验周期长、成本高，严重制约着航空发动机的研发过程。

针对航空发动机的测试实验一般遵循由零件、部件到整机，由地面台架实验到空中飞行实验，其中，在地面实验台架上进行的实验是发动机整机实验的关键组成部分；就航空发动机地面台架实验来说，通常先进行典型工作循环和设计工作点的实验，再通过在发动机整流件内安装阻尼网或者阻尼格栅，用来单纯地模拟发动机进口截面总压的不均匀，其实验能力有限，存在难以模拟发动机真实飞行工况下进气旋流畸变的缺陷。

因此，目前亟需一种能够真实模拟旋流，且兼顾实验成本的发动机进口截面总压畸变模拟装置。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中发动机进口界面总压畸变模拟的实验能力及成本的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，包括：

整流件，设有整流件进口、整流件出口、第一连接件，所述整流件出口与待实验的发动机相连通；所述第一连接件至少部分插入于所述整流件；

驱动组件，包括驱动件、第一齿轮，所述驱动件分别与所述第一连接件以及第一齿轮连接；

螺旋桨组件，包括轴件、第二齿轮、调节件，所述轴件的一端设有若干个桨叶，所述轴件的另一端分别与所述第一连接件以及第二齿轮连接；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述调节件与所述桨叶连接，通过所述调节件调节所述桨叶的攻角。

作为本实用新型的一种优选方式，所述调节件调节所述桨叶的攻角范围为：-90°～+45°。

作为本实用新型的一种优选方式，所述桨叶半径r与整流件出口尺寸R的关系为：0.125R≤r≤0.2R。

作为本实用新型的一种优选方式，所述桨叶与整流件出口的距离L为：2R≤L≤5R。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一连接件开设有通孔，所述通孔内设有传动件。

作为本实用新型的一种优选方式，所述传动件分别与所述驱动件以及第一齿轮连接。

作为本实用新型的一种优选方式，若干个桨叶沿所述轴件的周向呈环形阵列式设置。

作为本实用新型的一种优选方式，所述调节件包括旋转件以及第二连接件，所述旋转件安装于所述轴件内，且通过所述第二连接件与所述桨叶相连。

作为本实用新型的一种优选方式，所述螺旋桨组件设于所述第一连接件插入于整流件的一端。

本实用新型还提供用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟系统，包括所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统，通过对所述螺旋桨的桨叶攻角以及螺旋桨转速的控制，实现发动机进口截面旋流的总压畸变模拟；通过对所述螺旋桨的桨叶攻角以及螺旋桨转速的连续调节，实现旋流方向及旋流总压畸变的连续调整，模拟发动机进口截面总压畸变的连续发生过程。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的模拟装置的第一示意图。

图2是本实用新型的模拟装置的第二示意图。

图3是本实用新型的驱动组件与螺旋桨组件的示意图。

图4是本实用新型的螺旋桨的示意图。

图5是本实用新型的下游畸变区总压低于截面平均总压的总压云图。

图6是本实用新型的下游畸变区总压低于截面平均总压的速度云图。

说明书附图标记说明：1、整流件，2、第一连接件，4、螺旋桨组件，10、整流件进口，11、整流件出口，20、传动件，30、驱动件，31、第一齿轮，40、轴件，41、第二齿轮，43、桨叶，44、螺旋桨，420、旋转件，421、第二连接件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”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“第二”、“第一”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。此外，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参照图1-6所示，本实用新型用于模拟旋流的整流件1截面总压畸变模拟装置的实施例，包括：

整流件1，包括整流件进口10、整流件出口11、第一连接件2，所述整流件出口11与待实验的发动机相连通；所述第一连接件2至少部分插入于所述整流件1；

驱动组件，包括驱动件30、第一齿轮31，所述驱动件30分别与所述第一连接件2以及第一齿轮31连接；

螺旋桨组件4，包括轴件40、第二齿轮41、调节件，所述轴件40的一端设有若干个桨叶43，所述轴件40的另一端分别与所述第一连接件2以及第二齿轮41连接；所述第二齿轮41与所述第一齿轮31啮合；所述调节件与所述桨叶43连接，通过所述调节件调节所述桨叶43的攻角。

其中，所述第一连接件2包括不仅限于柱体、条体；所述驱动件30包括但不仅限于螺旋桨驱动电机；所述第一齿轮31以及第二齿轮41采用锥齿轮，即伞齿轮；所述螺旋桨组件4设于所述第一连接件2插入于整流件1的一端，所述轴件40采用轴系；若干个桨叶43沿所述轴件40的周向呈环形阵列式布置；所述调节件调节所述桨叶43的攻角范围为：-90°～+45°，若干个所述桨叶43与轴件40装配成螺旋桨，所述螺旋桨半径r与整流件1尺寸R关系为：0.125R≤r≤0.2R，所述螺旋桨与整流件1的距离L为：2R≤L≤5R，以便于提高发动机进口截面总压畸变模拟效果。

通过采用上述技术方案，通过调节件调节所述桨叶43的攻角角度，然后通过所述驱动件30驱动所述第一齿轮31转动，通过所述第一齿轮31带动啮合的第二齿轮41同步转动，通过所述第二齿轮41带动所述轴件40同步转动，通过所述轴件40带动若干个桨叶43同步转动，进而实现整流件1截面旋流的模拟。

参考图3所示，所述第一连接件2开设有通孔，所述通孔内设有传动件20，所述传动件20的一端与所述驱动件30连接，所述转动件的另一端与所述第一齿轮31连接。

其中，所述传动件20包括但不仅限于传动轴；

通过采用上述技术方案，通过所述驱动件30驱动所述传动件20转动，然后通过传动件20带动所述第一齿轮31同步转动，进而通过所述第一齿轮31带动啮合的第二齿轮41同步转动。

参考图4所示，所述调节件包括旋转件420以及第二连接件421，所述旋转件420安装于所述轴件40内，且通过所述第二连接件421与所述桨叶43相连。

其中，所述旋转件420包括但不仅限于应用于螺旋桨的电动旋转轴；所述旋转件420驱动所述桨叶43转动至设定角度，所述设定角度由实验人员根据实验需求进行设定；所述第二连接件421包括不仅限于柱体、块体、条体。

通过采用上述技术方案，通过所述旋转件420驱动所述第二连接件421转动至设定角度，进而通过所述第二连接件421带动所述桨叶43同步转动至设定角度。

优选的，所述用于模拟旋流的整流件1截面总压畸变模拟装置至少设置有两种模式，包括风车模式和动力模式；

其中，通过所述旋转件420驱动所述第二连接件421转动，进而通过所述第二连接件421带动所述桨叶43同步转动，将所述桨叶43的攻角调整至最小，然后关闭驱动件30，使桨叶43处于静止状态，即所述螺旋桨的顺桨状态；此时，整流件1截面的总压畸变损失最小，且整流件1截面基本无所述螺旋桨产生的旋流，该状态为所述螺旋桨的风车模式和动力模式的分界点；此时，螺旋桨桨叶43攻角为临界攻角，发动机出口畸变区总压为临界总压；当实验工况要求发动机出口畸变总压小于临界总压时，所述螺旋桨处于风车模式；反之，处于动力模式。

当所述桨叶43组成的螺旋桨处于被发动机吸入气流吹动的风车模式时：

对应整流件1畸变总压低于截面平均总压的情况；此时，所述驱动件30停止向所述螺旋桨提供动力，通过所述调节件对所述桨叶43攻角的调节，实现整流件1的总压畸变达到设定的实验工况；当所述螺旋桨旋转至最大迎风面时，所述螺旋桨产生风车模式下最大的总压畸变，若需要继续增加总压畸变，则需要通过所述驱动件30驱动所述螺旋桨停转，再驱动所述螺旋桨反向转动的驱动，此时所述螺旋桨产生反推力，对下游的总压畸变更大。

当所述螺旋桨处于被所述驱动件30驱动的动力模式时：

对应整流件1畸变总压高于截面平均总压或高于临界总压的情况；此时，通过所述调节件调节桨叶43攻角改变旋流方向，进而通过所述驱动件30控制所述螺旋桨的转速。

本实用新型还提供用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟系统，包括上述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置及系统，通过对所述螺旋桨的桨叶攻角以及螺旋桨转速的控制，实现发动机进口截面旋流的总压畸变模拟；通过对所述螺旋桨的桨叶攻角以及螺旋桨转速的连续调节，实现旋流方向及旋流总压畸变的连续调整，模拟发动机进口截面总压畸变的连续发生过程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，包括：

整流件，设有整流件进口、整流件出口、第一连接件，所述整流件出口与待实验的发动机相连通；所述第一连接件至少部分插入于所述整流件；

驱动组件，包括驱动件、第一齿轮，所述驱动件分别与所述第一连接件以及第一齿轮连接；

螺旋桨组件，包括轴件、第二齿轮、调节件，所述轴件的一端设有若干个桨叶，所述轴件的另一端分别与所述第一连接件以及第二齿轮连接；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述调节件与所述桨叶连接，通过所述调节件调节所述桨叶的攻角。

2.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述调节件调节所述桨叶的攻角范围为：-90°～+45°。

3.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述桨叶半径r与所述整流件出口尺寸R的关系为：0.125R≤r≤0.2R。

4.根据权利要求3所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述桨叶与所述整流件出口的距离L为：2R≤L≤5R。

5.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述第一连接件开设有通孔，所述通孔内设有传动件。

6.根据权利要求5所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述传动件分别与所述驱动件以及第一齿轮连接。

7.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，若干个桨叶沿所述轴件的周向呈环形阵列式设置。

8.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述调节件包括旋转件以及第二连接件，所述旋转件安装于所述轴件内，且通过所述第二连接件与所述桨叶相连。

9.根据权利要求1所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置，其特征在于，所述螺旋桨组件设于所述第一连接件插入于所述整流件的一端。

10.用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的用于模拟旋流的发动机进口截面总压畸变模拟装置。

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