本發(fā)明屬于航空渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航空渦輪發(fā)動機(jī)試驗(yàn)用進(jìn)氣流場畸變模擬裝置，特別是指一種可調(diào)扇形板流場畸變模擬器。

背景技術(shù)：

穩(wěn)定性是航空渦輪發(fā)動機(jī)的重要指標(biāo)之一，對發(fā)動機(jī)穩(wěn)定性影響最大的外部降穩(wěn)因子是壓力畸變。當(dāng)前國內(nèi)廣泛采用板模擬方法為發(fā)動機(jī)進(jìn)/發(fā)匹配試驗(yàn)提供壓力畸變流場，最常用的方法是在發(fā)動機(jī)上游安裝一個板模擬裝置，氣流通過板形成低壓區(qū)，板的邊緣形成紊流，在發(fā)動機(jī)進(jìn)口產(chǎn)生周向的總壓畸變和紊流度，以求在發(fā)動機(jī)前模擬某一狀態(tài)下的進(jìn)氣道出口流場特點(diǎn)，來進(jìn)行進(jìn)氣道和發(fā)動機(jī)的相容性試驗(yàn)。目前，普遍使用的壓力畸變流場模擬裝置有兩大類：固定式畸變模擬器和可移動畸變模擬器。

對于固定式畸變模擬器存在如下不足：

1、為達(dá)到指定畸變指數(shù)和進(jìn)行發(fā)動機(jī)逼喘試驗(yàn)往往需要對不同堵塞比的板進(jìn)行多輪嘗試，消耗了大量人力物力，工作效率低；

2、安裝操作復(fù)雜，每次改變畸變模擬狀態(tài)都需要拆裝畸變模擬板，重新進(jìn)行密封處理；由于一次試驗(yàn)只能做一個畸變狀態(tài)的試驗(yàn)，完成一套畸變模擬器的全部標(biāo)定試驗(yàn)需要時間較長，試驗(yàn)成本較高。

對于可移動畸變模擬器，較為典型的有兩種，第一種如國內(nèi)《燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究》2006年第1期中《可移動板式壓力畸變發(fā)生器的設(shè)計與試驗(yàn)》文章中提到的畸變發(fā)生器，存在如下不足：

1液壓控制系統(tǒng)復(fù)雜，模擬裝置體積龐大，建設(shè)成本和使用維護(hù)成本高；

2液壓系統(tǒng)每次試驗(yàn)都要全面系統(tǒng)檢查，試驗(yàn)準(zhǔn)備時間長；

3傳動位移精度低。

第二種如普通發(fā)明專利“電動可調(diào)畸變模擬裝置”(專利號ZL200610056155.2)，存在如下不足：

1電動推桿傳動箱體積較大，空間利用率低，使畸變模擬器模的使用受到一定限制；

2模擬板在空間的軸向和定位難以保證，無法保證模擬板在流道內(nèi)部的垂直度。

無論是第一種還是第二種可移動畸變模擬器，其核心裝置模擬板多采用板式，板形狀基本為弦月板或是月牙板，該類形式的模擬板優(yōu)點(diǎn)是能夠產(chǎn)生足夠強(qiáng)的綜合畸變度，但是針對軸向空間小的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)管路，由于其產(chǎn)生畸變能力較強(qiáng)，板后氣流摻混慢，對回流程度相應(yīng)增加，對總壓場測量準(zhǔn)確性不利的影響，對發(fā)動機(jī)工作不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是：為滿足渦扇發(fā)動機(jī)抗進(jìn)氣畸變試驗(yàn)和發(fā)動機(jī)逼喘試驗(yàn)需求，需提供一種符合使用需求的壓力畸變流場的模擬裝置，要求在小空間范圍內(nèi)完成模擬器的設(shè)計，要求模擬器的畸變指數(shù)連續(xù)可調(diào)，模擬精度盡可能高，模塊化設(shè)計，操作方便，通用性好、試驗(yàn)效率高且扇形板易于拆卸，可根據(jù)需求更換不同面積的扇形板。另外需要在短的軸向空間內(nèi)，模擬板后的氣流摻混迅速，在短的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣流的平行流動，提高總壓場的測量精度，保證畸變氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)口截面為平行流動。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可調(diào)扇形板流場畸變模擬器，其包括：控制器1、電機(jī)組件2、管路組件3、箱體組件4、觀察窗5、扇形模擬板6、支架7、傳動齒輪8、弧形齒輪9、弧形導(dǎo)軌10；其中，

所述箱體組件4下部開有貫通腔，用于固定設(shè)置管路組件3，所述箱體組件4上部固定安裝所述電機(jī)組件2，所述電機(jī)組件2分別與傳動齒輪8和控制器1連接；

所述管路組件3上端開有弧形槽，所述箱體組件4貫通腔上端對應(yīng)所述弧形槽的部位固定設(shè)置有弧形導(dǎo)軌10，弧形導(dǎo)軌10上設(shè)置有可沿弧形導(dǎo)軌10左右移動的弧形齒輪9；所述傳動齒輪8與弧形齒輪9嚙合；

所述管路組件3內(nèi)部中空，中空內(nèi)部設(shè)置有扇形模擬板6，所述扇形模擬板6外邊緣通過支架7設(shè)置于管路組件3內(nèi)表面上；

所述扇形模擬板6設(shè)置為包括多片相同長度、共軸心且相互連接的扇形葉片，該多片扇形葉片末端均伸出管路組件3上端的弧形槽，所述該多片扇形葉片未工作狀態(tài)下疊攏設(shè)置，在工作過程中通過展開控制從而覆蓋一定區(qū)間范圍內(nèi)遮蔽面積；所述多片扇形葉片中，某一方向上最外側(cè)的一片扇形葉片，即所述扇形模擬板6外邊緣通過支架7設(shè)置于管路組件3內(nèi)表面上，同時該方向上最內(nèi)側(cè)的一片扇形葉片穿過弧形槽與弧形齒輪9固定連接；

在試驗(yàn)過程中，所述控制器1發(fā)送控制信號控制電機(jī)組件2通過傳動齒輪8帶動弧形齒輪9沿弧形導(dǎo)軌10運(yùn)動，弧形齒輪9帶動所連接的模擬扇形板6的一片扇形葉片周向運(yùn)動，從而該一片扇形葉片帶同模擬扇形板6的其余扇形葉片依次展開，達(dá)到控制信號對應(yīng)的遮蔽面積，該狀態(tài)下采集位置信號傳遞到控制器1進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；試驗(yàn)人員根據(jù)控制器1顯示結(jié)果和畸變調(diào)節(jié)要求完成相應(yīng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)。

(三)有益效果

本發(fā)明畸變模擬器應(yīng)用于發(fā)動機(jī)抗進(jìn)氣畸變試驗(yàn)和發(fā)動機(jī)逼喘試驗(yàn)，與現(xiàn)有的畸變模擬器相比，本裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)根據(jù)渦扇發(fā)動機(jī)的使用需求，該可調(diào)畸變模擬器采用可調(diào)扇形板方式，扇形板角度可調(diào)。該結(jié)構(gòu)形式在國內(nèi)為首次使用；

(2)使用機(jī)械傳動來改變畸變模擬的狀態(tài)，該裝置的結(jié)構(gòu)形式和密封性能優(yōu)于目前其他形式的可調(diào)模擬器；試驗(yàn)效率高，一次試驗(yàn)可完成多個發(fā)動機(jī)進(jìn)氣畸變狀態(tài)的試驗(yàn)，能夠有效降低試驗(yàn)成本。

(3)自動化程度高、操作簡單，通過控制系統(tǒng)來改變畸變模擬狀態(tài)，試驗(yàn)過程中可根據(jù)需要改變，大大減少了工作人員的勞動強(qiáng)度；

(4)安全性能好，可有效的限制扇形板后流場。關(guān)鍵設(shè)備處設(shè)置有觀察窗口，易于監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可調(diào)扇形板式流場畸變模擬器外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明可調(diào)扇形板式流場畸變模擬器中進(jìn)氣畸變管路的正視圖。

圖3為本發(fā)明可調(diào)扇形板式流場畸變模擬器中進(jìn)氣畸變管路的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.控制器；2.電機(jī)組件；3.管路組件；4.箱體組件；

5.觀察窗；6.扇形模擬板；7.支架；8.傳動齒輪；

9.弧形齒輪；10.弧形導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

可調(diào)壓力畸變模擬器是渦扇發(fā)動機(jī)穩(wěn)定性評定試驗(yàn)中的一項(xiàng)關(guān)鍵裝置，模擬板是該裝置的核心零件，模擬板可以比較真實(shí)地模擬給定條件下發(fā)動機(jī)進(jìn)口截面的總壓畸變，氣流通過模擬板形成低壓區(qū)，板的邊緣形成紊流，通過改變扇形板角度來改變發(fā)動機(jī)進(jìn)口產(chǎn)生周向的總壓畸變和紊流度，以求在發(fā)動機(jī)前模擬某一狀態(tài)下的進(jìn)氣道出口流場特點(diǎn)，用于發(fā)動機(jī)連管抗進(jìn)氣畸變試驗(yàn)和逼喘試驗(yàn)。

基于該思路，如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供一種可調(diào)扇形板流場畸變模擬器，其包括：控制器1、電機(jī)組件2、管路組件3、箱體組件4、觀察窗5、扇形模擬板6、支架7、傳動齒輪8、弧形齒輪9、弧形導(dǎo)軌10；其中，

所述箱體組件4下部開有貫通腔，用于固定設(shè)置管路組件3，所述箱體組件4上部固定安裝所述電機(jī)組件2，所述電機(jī)組件2分別與傳動齒輪8和控制器1連接；

所述管路組件3上端開有弧形槽，所述箱體組件4貫通腔上端對應(yīng)所述弧形槽的部位固定設(shè)置有弧形導(dǎo)軌10，弧形導(dǎo)軌10上設(shè)置有可沿弧形導(dǎo)軌10左右移動的弧形齒輪9；所述傳動齒輪8與弧形齒輪9嚙合；

所述管路組件3內(nèi)部中空，中空內(nèi)部設(shè)置有扇形模擬板6，所述扇形模擬板6外邊緣通過支架7設(shè)置于管路組件3內(nèi)表面上；

所述扇形模擬板6設(shè)置為包括多片相同長度、共軸心且相互連接的扇形葉片，該多片扇形葉片末端均伸出管路組件3上端的弧形槽，所述該多片扇形葉片未工作狀態(tài)下疊攏設(shè)置，在工作過程中通過展開控制從而覆蓋一定區(qū)間范圍內(nèi)遮蔽面積；所述多片扇形葉片中，某一方向上最外側(cè)的一片扇形葉片，即所述扇形模擬板6外邊緣通過支架7設(shè)置于管路組件3內(nèi)表面上，同時該方向上最內(nèi)側(cè)的一片扇形葉片穿過弧形槽與弧形齒輪9固定連接；

在試驗(yàn)過程中，所述控制器1發(fā)送控制信號控制電機(jī)組件2通過傳動齒輪8帶動弧形齒輪9沿弧形導(dǎo)軌10運(yùn)動，弧形齒輪9帶動所連接的模擬扇形板6的一片扇形葉片周向運(yùn)動，從而該一片扇形葉片帶同模擬扇形板6的其余扇形葉片依次展開，達(dá)到控制信號對應(yīng)的遮蔽面積，該狀態(tài)下采集位置信號傳遞到控制器1進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；試驗(yàn)人員根據(jù)控制器1顯示結(jié)果和畸變調(diào)節(jié)要求完成相應(yīng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)。

綜上，本發(fā)明提供一種可調(diào)扇形板流場畸變模擬器，使其畸變指數(shù)連續(xù)可調(diào)，通過一定角度的扇形板遮蔽流道內(nèi)的局部區(qū)域，其堵塞比達(dá)到0到0.3之間的任意值，對流經(jīng)進(jìn)氣管道的氣流造成擾動，從而在下游發(fā)動機(jī)進(jìn)口處產(chǎn)生“穩(wěn)態(tài)+紊流”的動態(tài)畸變流場，畸變強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)，通過對模擬器扇形板的氣動設(shè)計優(yōu)化，達(dá)到需要的畸變流場和畸變指數(shù)。

該可調(diào)扇形板式流場畸變模擬器包括畸變模擬器、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分組成。

畸變模擬器由箱體組件、管路組件和畸變扇形板組成，畸變模擬扇形板可調(diào)節(jié)角度。傳動系統(tǒng)采用機(jī)械傳動方式，通過電機(jī)帶動齒輪傳動使得扇形畸變模擬器沿圓心轉(zhuǎn)動?？刂葡到y(tǒng)由伺服電機(jī)和控制器組成。

畸變扇形模擬板在傳動系統(tǒng)的驅(qū)動下，在進(jìn)氣畸變管路中沿中心移動調(diào)節(jié)扇形面積，扇形板通過伺服電機(jī)和傳動齒輪的控制進(jìn)行開合。伺服電機(jī)自帶反饋，通過伺服電機(jī)自身的反饋信號，控制扇形板板的開啟角度。根據(jù)控制器的顯示結(jié)果和畸變調(diào)節(jié)要求完成相應(yīng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到改變發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流場畸變度的目的。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。