本申請屬于整機包容試驗領域，特別涉及一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置。

背景技術：

1、航空發(fā)動機的“非包容事故”極易造成災難性的后果，工作狀態(tài)下運轉的轉子若遇到外物撞擊或出現(xiàn)疲勞損傷會導致葉片斷裂，斷裂葉片由于具有極高的能量會使發(fā)動機嚴重受損，甚至造成機內(nèi)人員傷亡的嚴重空難。為此，在試飛之前需要進行檢驗發(fā)動機機匣包容能力的試驗。世界范圍內(nèi)的軍、民用燃氣渦輪發(fā)動機規(guī)范均對此提出要求，概括地說就是單個葉片在榫頭以外截面斷裂后應被機匣包容，或者對整體葉盤必須至少單個葉片的80％破損并且被包容，由此引起的發(fā)動機損壞，不對飛機產(chǎn)生任何危險影響。一般來說，包容試驗分為試驗器條件下的包容試驗和整機包容試驗，是驗證機匣包容性的有效和必要的手段，且此類試驗消耗費用極高。

2、進行航空發(fā)動機整機包容性試驗，首先必須對葉片的飛斷方法進行研究，過去廣泛采用的預制缺口方法在風扇葉片上受材料分散性及加工誤差影響較大，一旦提前飛斷則造成試驗失敗，甚至整臺發(fā)動機失效，顯然無法滿足要求。而國外航空發(fā)動機制造企業(yè)在利用葉片爆破切割方法進行包容試驗方面，技術已經(jīng)成熟，出于商業(yè)保密要求，無法得知其具體的技術細節(jié)。通過一些公開文獻中可知，在試驗發(fā)動機上，一片風扇葉片在靠燕尾形榫頭的葉盆處鉆一小孔，孔內(nèi)填塞炸藥并與高電壓的引爆裝置連接。導線由裝在低壓渦輪轉子后的滑環(huán)引電器引出。當發(fā)動機運轉到預期目標轉速時，利用滑環(huán)引電器將其引爆，從而使葉片斷裂飛脫，相關的試驗裝置照片如圖1所示。

3、發(fā)動機整機包容試驗情況復雜，包括高速運轉下帶來的氣動載荷等，且由于該方案使用的炸藥為易爆危險品，預先填埋炸藥后發(fā)動機的裝配、上臺等一系列工作均存在較大安全隱患。

4、因此如何進行安全高效的整體包容試驗是一個需要解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供了一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，以解決現(xiàn)有的整機包容試驗情況復雜、安全隱患較高的問題。

2、本申請的技術方案是：一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，包括葉片爆破切割裝置、無線信號接收器、信號接收增強天線和無線信號發(fā)射器；

3、所述葉片爆破切割裝置設于葉片斷開位置，所述葉片爆破切割裝置與無線信號接收器相連；所述無線信號接收器安裝于風扇盤安裝臂內(nèi)，無線信號接收器與信號接收增強天線相連，所述信號接收增強天線設于發(fā)動機前段，所述無線信號發(fā)射器設于發(fā)動機前側端，所述信號接收增強天線與無線信號發(fā)射器無線連接。

4、優(yōu)選地，所述葉片爆破切割裝置包括切割索、雷管和引線；在葉片斷裂位置開設榫頭孔，將切割索和雷管并排安裝至葉片的榫頭孔內(nèi)，并在榫頭孔的兩端均螺紋連接螺栓，擰緊后將切割索和雷管固定；所述切割索與雷管相抵，所述雷管通過引線與無線信號接收器相連。

5、優(yōu)選地，在葉片上開設有與葉片的榫頭孔并排設置的放置孔，所述放置孔內(nèi)設置有起爆電源延長線，所述起爆電源延長線一端與雷管的引線相連，所述放置孔為螺紋孔，所述放置孔內(nèi)涂抹有膠水，所述起爆電源延長線的另一端與無線信號接收器相連。

6、優(yōu)選地，所述無線信號接收器包括安裝盤、無線信號接收模塊和電池；所述無線信號接收模塊和電池均安裝于安裝盤上，所述電池共有多組并沿著安裝盤的周向均布，所述電池與無線信號接收模塊電連接，所述無線信號接收模塊能夠接收無線信號發(fā)射器發(fā)出的無線信號。

7、優(yōu)選地，所述安裝盤包括主盤體、隔熱盤和蓋板；所述主盤體通過螺栓與風扇盤安裝臂相連，所述隔熱盤和蓋板與主盤體均同軸設置，所述隔熱盤設于蓋板與主盤體之間，所述隔熱盤、蓋板和主盤體之間通過螺栓連接，所述蓋板和隔熱盤之間開設有容納固定無線信號接收模塊和電池的內(nèi)腔，蓋板的中部開設有用于連接信號接收增強天線的天線插孔，所述隔熱盤和主盤體的側壁上均開設有與葉片爆破切割裝置相連的信號線引線孔，并且所述隔熱盤和主盤體上的信號線引線孔對應連通。

8、優(yōu)選地，所述隔熱盤采用隔熱材料制成，所述隔熱盤與主盤體之間填充有隔熱棉。

9、優(yōu)選地，所述信號接收增強天線采用立式螺旋天線結構；在無線信號接收器與信號接收增強天線之間設置引線管。

10、本申請的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，1、采用無線信號發(fā)射及接收引爆炸藥，避免過去采用引電器方案帶來的試驗干擾。發(fā)動機正前方無外物，不影響發(fā)動機進氣流道，不影響高速攝像拍攝記錄，且在試驗后不為發(fā)動機增加額外損傷；發(fā)動機高速旋轉狀態(tài)下無線信號傳輸可靠，通過信號增強天線和引線管設計可以有效避免帽罩和其它條件對無線信號的影響作用，大大提高信號接收效率，確保信號接收成功；盤心位置設計了安裝盤用于固定無線信號接收模塊和電池，保證風扇轉子平衡的同時又方便引線，設計了隔熱裝置，保證良好工作環(huán)境；全新設計了炸藥安裝方案，切割索通過雷管引爆，雷管通過螺栓實現(xiàn)固定，同時對發(fā)動機相關部件進行了改裝設計，實現(xiàn)切割索及雷管的最后安裝，簡化結構的同時保證了試驗件裝配及引線工作的安全性。

技術特征：

1.一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：包括葉片爆破切割裝置(1)、無線信號接收器(2)、信號接收增強天線(3)和無線信號發(fā)射器(4)；

2.如權利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述葉片爆破切割裝置(1)包括切割索(5)、雷管(6)和引線(7)；在葉片斷裂位置開設榫頭孔，將切割索(5)和雷管(6)并排安裝至葉片的榫頭孔內(nèi)，并在榫頭孔的兩端均螺紋連接螺栓，擰緊后將切割索(5)和雷管(6)固定；所述切割索(5)與雷管(6)相抵，所述雷管(6)通過引線(7)與無線信號接收器(2)相連。

3.如權利要求2所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：在葉片上開設有與葉片的榫頭孔并排設置的放置孔(8)，所述放置孔(8)內(nèi)設置有起爆電源延長線(9)，所述起爆電源延長線(9)一端與雷管(6)的引線(7)相連，所述放置孔(8)為螺紋孔，所述放置孔(8)內(nèi)涂抹有膠水，所述起爆電源延長線(9)的另一端與無線信號接收器(2)相連。

4.如權利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述無線信號接收器(2)包括安裝盤(10)、無線信號接收模塊(11)和電池(12)；所述無線信號接收模塊(11)和電池(12)均安裝于安裝盤(10)上，所述電池(12)共有多組并沿著安裝盤(10)的周向均布，所述電池(12)與無線信號接收模塊(11)電連接，所述無線信號接收模塊(11)能夠接收無線信號發(fā)射器(4)發(fā)出的無線信號。

5.如權利要求4所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述安裝盤(10)包括主盤體(13)、隔熱盤(14)和蓋板(15)；所述主盤體(13)通過螺栓與風扇盤安裝臂相連，所述隔熱盤(14)和蓋板(15)與主盤體(13)均同軸設置，所述隔熱盤(14)設于蓋板(15)與主盤體(13)之間，所述隔熱盤(14)、蓋板(15)和主盤體(13)之間通過螺栓連接，所述蓋板(15)和隔熱盤(14)之間開設有容納固定無線信號接收模塊(11)和電池(12)的內(nèi)腔，蓋板(15)的中部開設有用于連接信號接收增強天線(3)的天線插孔(16)，所述隔熱盤(14)和主盤體(13)的側壁上均開設有與葉片爆破切割裝置(1)相連的信號線引線孔(17)，并且所述隔熱盤(14)和主盤體(13)上的信號線引線孔(17)對應連通。

6.如權利要求5所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述隔熱盤(14)采用隔熱材料制成，所述隔熱盤(14)與主盤體(13)之間填充有隔熱棉(18)。

7.如權利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述信號接收增強天線(3)采用立式螺旋天線結構；在無線信號接收器(2)與信號接收增強天線(3)之間設置引線管(19)。

技術總結
本申請屬于整機包容試驗領域，為一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，包括葉片爆破切割裝置、無線信號接收器、信號接收增強天線和無線信號發(fā)射器；采用無線信號發(fā)射及接收引爆炸藥，避免過采用引電器方案帶來的試驗干擾。發(fā)動機正前方無外物，不影響發(fā)動機進氣流道，不影響高速攝像拍攝記錄；發(fā)動機高速旋轉狀態(tài)下無線信號傳輸可靠，通過信號增強天線和引線管設計可以有效避免帽罩和其它條件對無線信號的影響作用，大大提高信號接收效率；全新設計了炸藥安裝方案，切割索通過雷管引爆，雷管通過螺栓實現(xiàn)固定，同時對發(fā)動機相關部件進行了改裝設計，簡化結構的同時保證了試驗件裝配及引線工作的安全性。

技術研發(fā)人員：王海舟,姜柳,郝文遠,烏英嘎,祝昭丹,賀曉鵬,李宇,甘雨璽
受保護的技術使用者：中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19