本實用新型涉及航空發(fā)動機技術領域，尤其涉及一種試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)和航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺。

背景技術：

在進行航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗時，往往需要進行節(jié)流試驗，在發(fā)動機真實工況下，均需要在壓氣機級間引氣，用于渦輪冷卻、防冰引氣、客艙用氣等，在進行壓氣機性能試驗時，為了模擬壓氣機真實工況，需要在壓氣機級間進行引氣。

在壓氣機入口節(jié)流狀態(tài)下，壓氣機級間引氣試驗所面臨的問題是：若在壓氣機入口前面級進行引氣試驗，由于此時壓氣機增壓比較低，引氣位置處壓力會出現(xiàn)小于大氣壓的情況；在節(jié)流比很大的情況下，即使在壓氣機中間級進行引氣試驗，也有可能在低轉(zhuǎn)速情況下出現(xiàn)壓力小于大氣壓的情況。

現(xiàn)有的壓氣機級間負壓引氣方法主要有以下兩種：

(1)真空泵進行抽吸。其問題在于：真空泵抽吸需要設置補氣管路，需要在試驗過程中調(diào)節(jié)真空泵的工作壓力來滿足不同的引氣壓力需求，需要對泵及其相應電機進行供、配電，需要配置控制閥門等；需要考慮真空泵的冷卻，真空泵抽吸，通常有很大噪聲，且需要獨立的房間放置真空泵，占地較大；

(2)利用氣源機組進行抽吸。其問題在于：首先公共氣源是否具備抽氣機組，若不存在或抽吸流量不滿足需求，則需要額外配備抽吸機組；若存在，但抽吸流量遠大于所需要抽吸的流量，則會帶來較大浪費或還是需要新增小型機組進行抽吸；新增抽吸機組會帶來供配電、控制、冷卻、廠房需求等系列問題；即便不新增抽吸機組，利用現(xiàn)有機組進行抽吸，也會存在如下問題：

a)控制問題，為了保證抽吸機組安全，需要進行緊急狀態(tài)下的抽吸機組的補氣，補氣量的調(diào)節(jié)，需要新增控制系統(tǒng)；

b)空間問題，補氣需要補氣塔，補氣塔需要空間放置；

c)成本問題，若試驗廠房離抽氣廠房較遠，需要較長的抽吸管道，壓力損失較大，且抽吸機組運行需要消耗大量的水、電和人工成本。

當然，現(xiàn)有技術中也不排除采用其它方法來提供一個負壓環(huán)境將級間小于大氣壓的氣體引出，并實現(xiàn)引氣流量的精準控制。但普遍存在的問題有，首先是如何提供一個穩(wěn)定的負壓環(huán)境；其次是因為需要提供負壓環(huán)境所帶來的其它問題，如控制問題，噪聲問題，廠房空間問題，其它配套設施如水、電等帶來的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為克服以上技術缺陷，本實用新型解決的技術問題是提供一種試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)和航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺，能夠簡單高效地實現(xiàn)壓氣機節(jié)流引氣試驗。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)，其包括依次連接的入口流量測量裝置、節(jié)流閥、擴壓段、穩(wěn)壓箱以及壓氣機試驗件，在壓氣機試驗件上設有引氣循環(huán)回路，引氣循環(huán)回路能夠?qū)簹鈾C試驗件的部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段之間的主流路內(nèi)。

進一步地，在引氣循環(huán)回路上設有換熱器，用于將部分氣體冷卻后再引向節(jié)流閥與擴壓段之間的主流路內(nèi)。

進一步地，還包括摻混器，節(jié)流閥通過摻混器與擴壓段連接，引氣循環(huán)回路通過摻混器將部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段之間的主流路內(nèi)。

進一步地，摻混器在周向上的不同位置設有與引氣循環(huán)回路均相通的多個引流管，引氣循環(huán)回路通過多個引流管將部分氣體從主流路環(huán)向多個位置引向主流路內(nèi)。

進一步地，節(jié)流閥包括并聯(lián)設置的粗調(diào)壓閥和細調(diào)壓閥，粗調(diào)壓閥的調(diào)壓范圍大于細調(diào)壓閥的調(diào)壓范圍。

進一步地，還包括軟管，壓氣機試驗件通過軟管與引氣循環(huán)回路相連。

進一步地，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器的上游設有背壓閥和孔板流量計，背壓閥位于孔板流量計的上游。

進一步地，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器和孔板流量計之間設有第一閘閥，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器的下游設有第二閘閥。

進一步地，還包括引氣排氣塔，在引氣循環(huán)回路上且位于第一閘閥和孔板流量計之間設有引氣排氣支路，用于在第一閘閥關閉時將引氣循環(huán)回路中的氣體引向引氣排氣塔內(nèi)。

進一步地，在引氣排氣支路上沿著引氣方向依次設有第三閘閥、引射噴嘴、引射筒以及第四閘閥。

本實用新型還提供了一種航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺，其包括上述的試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)。

由此，基于上述技術方案，本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)通過在壓氣機試驗件上設置引氣循環(huán)回路，引氣循環(huán)回路將壓氣機試驗件的部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段之間的主流路內(nèi)，雖然初始級間引氣位置處氣體壓力小于大氣壓，但節(jié)流閥后的氣體經(jīng)壓氣機轉(zhuǎn)子增壓后再次被引入級間引氣位置處，此時級間引氣位置處壓力要大于節(jié)流閥后位置處的氣體壓力，可順利的把低壓氣體引出，本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)結構簡單，引氣工作可靠高效。本實用新型提供的航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺也相應地具有上述有益技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)第一實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)第二實施例的結構示意圖；

圖3為圖1和圖2中A-A位置處的剖視結構示意圖。

各附圖標記分別代表：

1、入口流量測量裝置；2、粗調(diào)壓閥；3、精調(diào)壓閥；4、摻混器；5、擴壓段；6、穩(wěn)壓箱；7、壓氣機試驗件；8、軟管；9、接口法蘭；10、背壓閥；11、孔板流量計；12、第一閘閥；13、換熱器；14、第二閘閥；15、第三閘閥；16引射噴嘴；17、引射筒；18、第四閘閥；19、引氣排氣塔。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

本實用新型的具體實施方式是為了便于對本實用新型的構思、所解決的技術問題、構成技術方案的技術特征和帶來的技術效果有更進一步的說明。需要說明的是，對于這些實施方式的說明并不構成對本實用新型的限定。此外，下面所述的本實用新型的實施方式中涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

在本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)一個示意性的實施例中，以如圖1所示的第一實施例為例，試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)包括依次連接的入口流量測量裝置1、節(jié)流閥、擴壓段5、穩(wěn)壓箱6以及壓氣機試驗件7，在壓氣機試驗件7上設有引氣循環(huán)回路，引氣循環(huán)回路能夠?qū)簹鈾C試驗件7的部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段5之間的主流路內(nèi)。

在該示意性的實施例中，通過在壓氣機試驗件7上設置引氣循環(huán)回路，引氣循環(huán)回路將壓氣機試驗件7的部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段5之間的主流路內(nèi)，雖然初始級間引氣位置處氣體壓力小于大氣壓，但節(jié)流閥后的氣體經(jīng)壓氣機轉(zhuǎn)子增壓后再次被引入級間引氣位置處，此時級間引氣位置處壓力要大于節(jié)流閥后位置處的氣體壓力，可順利的把低壓氣體引出，本實用新型結構簡單，引氣工作可靠高效，具有較高的可實施性。其中，優(yōu)選地，如圖1所示，節(jié)流閥包括并聯(lián)設置的粗調(diào)壓閥2和細調(diào)壓閥3，粗調(diào)壓閥2的調(diào)壓范圍大于細調(diào)壓閥3的調(diào)壓范圍。粗調(diào)壓閥2和細調(diào)壓閥3的組合使用能夠準確地調(diào)節(jié)試驗壓力，調(diào)節(jié)方便可靠，結構簡單。若引氣使壓氣機進口壓力提高，可評估是否需要對壓力進行調(diào)節(jié)，若對試驗無影響，可不進行調(diào)節(jié)，若對試驗有影響，可通過粗調(diào)壓閥2和細調(diào)壓閥3進行適當調(diào)節(jié)，來得到想要的試驗壓力。

作為對上述實施例的改進，如圖1所示，在引氣循環(huán)回路上設有換熱器13，用于將部分氣體冷卻后再引向節(jié)流閥與擴壓段5之間的主流路內(nèi)。壓氣機進行節(jié)流試驗時，雖然引氣位置處壓力降低，但引氣位置處的溫度與沒有節(jié)流的情況相比幾乎是一致的。因此，把級間引氣位置處的壓力小于大氣壓的氣體引向節(jié)流閥之后，此時引氣的溫度要高于進氣系統(tǒng)主流的氣體溫度。雖然高溫氣體與溫度相對較低的主流氣體在擴壓段5、穩(wěn)壓箱6以及收斂段內(nèi)進行摻混，但是不可避免的會在壓氣機入口溫度畸變，影響壓氣機性能測試。因此，引氣氣流在進入節(jié)流閥后進行摻混之前，先經(jīng)過換熱器13冷卻，降低氣體溫度至大氣溫度，避免溫度畸變或盡量降低溫度畸變的影響。

如圖1所示，試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)還優(yōu)選地包括摻混器4，節(jié)流閥通過摻混器4與擴壓段5連接，引氣循環(huán)回路通過摻混器4將部分氣體引向節(jié)流閥與擴壓段5之間的主流路內(nèi)。進一步優(yōu)選地，如圖3所示，摻混器4在周向上的不同位置設有與引氣循環(huán)回路均相通的多個引流管，引氣循環(huán)回路通過多個引流管將部分氣體從主流路環(huán)向多個位置引向主流路內(nèi)，讓氣流從四個方向甚至更多方向通向節(jié)流閥之后的主流路內(nèi)，以降低氣流對主流路流場的影響，使得流場盡量均勻，最大程度降低氣流的損失與總壓不均勻度。

作為對上述實施例的另一方面改進，如圖1所示，試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)還包括軟管8，壓氣機試驗件7通過軟管8與引氣循環(huán)回路相連。具體地如圖1所示，能夠變形的軟管8將分別位于壓氣機試驗件7和引氣循環(huán)回路上的兩個接口法蘭9相連接，即便兩個接口法蘭9因誤差產(chǎn)生對位不準或者是安裝位置發(fā)生變化，軟管8仍可以將兩個接口法蘭9連接，提高連接適用性范圍，具有較高的可實施性。

作為對上述實施例的另一方面改進，如圖1所示，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器13的上游設有背壓閥10和孔板流量計11，背壓閥10位于孔板流量計11的上游。背壓閥10能夠?qū)饬鬟M行流量調(diào)節(jié)，而孔板流量計11能夠?qū)饬鬟M行精確測量，以便控制背壓閥10。進一步的，如圖1所示，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器13和孔板流量計11之間設有第一閘閥12，在引氣循環(huán)回路上且位于換熱器13的下游設有第二閘閥14，第一閘閥12和第二閘閥14設置便于氣體流向的控制。

當引氣壓力小于或大于大氣壓，且引氣流量較小時，通過軟管8連接兩個接口法蘭9，打開第一閘閥12和第二閘閥14，利用調(diào)壓閥10進行流量調(diào)節(jié)，利用孔板流量計11進行精確測量，繼而利用換熱器13對氣體進行降溫，最后利用摻混器14使得氣流均勻進入節(jié)流閥之后，降低對主流路流場不均勻性的影響。

圖1所示的第一實施例適用于引氣量小的壓氣機試驗，圖2示出了本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)的第二實施例，其適用于引氣量大的壓氣機試驗，與第一實施例不同的是，如圖2所示，第二實施例中的試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)還包括引氣排氣塔19，在引氣循環(huán)回路上且位于第一閘閥12和孔板流量計11之間設有引氣排氣支路，用于在第一閘閥12關閉時將引氣循環(huán)回路中的氣體引向引氣排氣塔19內(nèi)。引氣排氣支路的設置能夠使得引氣壓力比大氣壓有較大幅度提升時將氣體引向引氣排氣塔19，實現(xiàn)多路引氣。進一步優(yōu)選地，在引氣排氣支路上沿著引氣方向依次設有第三閘閥15、引射噴嘴16、引射筒17以及第四閘閥18。其工作過程如下：

當引氣壓力小于或略高于大氣壓時(通常不高于1.05倍大氣壓)時，通過通過軟管8連接兩個接口法蘭9，打開第一閘閥12和第二閘閥14，關閉第三閘閥15，利用調(diào)壓閥10進行流量調(diào)節(jié)，利用孔板流量計11進行精確測量，繼而利用換熱器13對氣體進行降溫，最后利用摻混器14使得氣流均勻進入節(jié)流閥之后，降低對主流路流場不均勻性的影響。

若引氣使壓氣機進口壓力提高，可評估是否需要對壓力進行調(diào)節(jié)，若對試驗無影響，可不進行調(diào)節(jié)，若對試驗有影響，可通過粗調(diào)壓閥2和細調(diào)壓閥3進行適當調(diào)節(jié)，來得到想要的試驗壓力。

當引氣壓力比大氣壓有較大幅度提升時(通常大于或等于1.05倍大氣壓時)，

通過軟管8連接兩個接口法蘭9，關閉第一閘閥12和第二閘閥14，打開第三閘閥15和第四閘閥18，利用調(diào)壓閥10進行流量調(diào)節(jié)，利用孔板流量計11進行精確測量，繼而利用引射噴嘴16和引射筒17將氣流降溫后，排向引氣排氣塔19。

本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)具有如下有益技術效果：

1)該試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)可有效解決在節(jié)流狀態(tài)下，壓氣機級間引氣位置處，在各轉(zhuǎn)速下壓力小于大氣壓的引氣問題，且系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)流量精準控制調(diào)節(jié)；

2)該試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)可有效解決在節(jié)流狀態(tài)下，壓氣機級間引氣位置處，在部分轉(zhuǎn)速下壓力小于大氣壓，部分轉(zhuǎn)速下壓力高于大氣壓的引氣問題。且系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)流量精準控制調(diào)節(jié)。

3)該試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)利用換熱器將氣體溫度降低至大氣溫度水平，避免氣體經(jīng)過穩(wěn)壓箱后壓氣機入口存在溫度畸變。

4)該試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)利用摻混器，將氣流從四個方向甚至更多方向通向節(jié)流閥之后，最大程度降低氣流的損失與總壓不均勻度。

5)該試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)相較采用真空泵或氣源機組進行抽吸，不再需要購買真空泵或配套氣源機組，節(jié)省了真空泵或氣源機組的采購費用；也不再需要為真空泵或氣源機組配備廠房，節(jié)省了真空泵或氣源機組廠房的用地需求，以及節(jié)省了相關費用；同樣也不再需要為真空泵或抽吸機組配備額外的控制系統(tǒng)，降低整個系統(tǒng)的復雜程度，節(jié)省了相關費用。也不再需要考慮由于真空泵或氣源機組抽吸帶來的噪音問題，不需要額外的噪聲處理；同樣也不再需要為真空泵或氣源機組抽吸提供額外的水、電等運行費用和人工費用。

本實用新型還提供了一種航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺，其包括上述的試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)。由于本實用新型試驗器節(jié)流引氣系統(tǒng)能夠簡單高效地實現(xiàn)壓氣機節(jié)流引氣試驗，相應地，本實用新型航空發(fā)動機高壓壓氣機試驗臺也具有上述的有益技術效果，在此不再贅述。

以上結合的實施例對于本實用新型的實施方式做出詳細說明，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本實用新型的原理和實質(zhì)精神的情況下對這些實施方式進行多種變化、修改、等效替換和變型仍落入在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。