CN101750204A - 用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器 - Google Patents
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Abstract
用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，进气口位于外壳体上面，其下端与集气环相通，多个喷管均匀布设外壳体的内壁，喷管的前端与集气环相通；多个薄板纵横布设在圆形支撑环上构成支撑架，网布设在支撑架上，构成整流器，总压测量耙由多个总压测压管和悬臂支撑板组成，总压测压管由悬臂支撑板支撑，悬臂支撑板沿进气道的内圆周前后交错均匀分布，总压测量耙和静压测量孔的测压管沿测压管通道归集收拢成一束后从外壳体的后上部引出，静压测量孔与总压测压耙位于整流器的后面。本发明结构紧凑，各参数经过严格计算，各零部件拆装方便，实验性能稳定、可靠，精度高、数据准确。
Description
技术领域
本发明涉及的是实验模拟器，具体涉及的是航空气动力实验时用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器。
背景技术
现代高速飞机/飞行器的动力装置大多采用涡轮喷气或涡轮风扇发动机。这些发动机的进气、排气对不同布局的飞机/飞行器的升力、阻力、飞行稳定性等气动特性有着不同的影响。发动机动力模拟实验的目的就是要测量发动机工作时，发动机进、排气对飞机/飞行器气动特性的影响。
对于应用引射模拟器进行的动力模拟实验来说，在低速风洞，无论是试验设备还是引射模拟器设计、试验技术和国外差距不大，高速风洞的动力模拟实验却有很大难度。高速风洞一般实验段尺寸小，导致模型的缩比很大，可供设计的空间十分有限；同时作用于模拟器上的气动载荷比低速风洞大的多，整个***要有足够的强度、刚度；发动机模拟器的供气***要承受高压气流的压力，需要有足够的强度、刚度，为保证实验需求的进气量，供气***还要有足够的进气截面积；同时，在发动机模拟器的内部要有整流装置、测量气流参数的装置。因此，在高压和大气动载荷的条件下，在模拟器有限的空间内实现供气、引射、整流、测压等功能，设计、加工和相关参数的测量都困难。
发明内容
本发明的目的是针对高速风洞发动机动力模拟器设计中的困难而提供一种能合理分配模拟器内部有限的空间，具有优化供气、引射、整流和测压等功能，从而满足使用条件又具有齐全功能的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，包括外壳体(模拟完整的发动机)及装设在外壳体内的引射装置、整流装置和测压装置；所述引射装置，包括长圆型进气口、集气环和多个喷管；进气口位于外壳体的前部的上顶面，进气口的下端与集气环相连通，集气环为环状空腔并位于外壳体的内壁，多个喷管均匀对称的布设在外壳体的内壁上，多个喷管的前端与集气环相通；
所述整流装置，包括支撑环、多个薄板和不锈钢网，多个薄板纵横均匀布设在圆环型的支撑环上，薄板的迎风面为尖劈型，减少气流的阻力。支撑环与外壳体固定连接，不锈钢网布设在多个薄板搭设的支撑架上；整流器位于喷管的后面；
气流从集气环进入喷管，从喷管喷出后，流经整流器，使气流变的更加均匀。
上述测压装置，包括总压测量耙、多个静压测量孔、测压管通道、测压管通道盖和多个静压测压管；上述多个静压测量孔位于外壳体后段的内壁上并沿外壳体内圆周均匀布设。总压测量耙为与进气道平行的多个总压测压管和悬臂支撑板构成，总压测压管从悬臂支撑板中预设的位置穿过，总压测压管的排列位置是经过计算确定的。每个悬臂支撑板支撑多个总压测压管。所有总压测压管的进气口与静压测量孔处在进气道的同一截面上，悬臂支撑板沿外壳体内圆周前后交错均匀布设，前后交错布设有效降低进气道对应位置的阻塞度。悬臂支撑板的前后缘设置成圆弧形，减少气流的阻力。多个总压测压管与静压测压管沿测压管通道归集收拢成束后从外壳体后段的上部引出，测压管与外部的数据采集***相连，获取混合气流的相关参数，用于实验数据的处理。总压测量耙和静压测量孔位于整流器的后部，靠近模拟器的尾喷口。测压管通道为环形槽结构并位于后段的外部。测压管通道的外部有测压管通道盖，使发动机的外形完整。测压装置位于整流器的后面，靠近发动机的尾喷口。
上述集气环具有30-40mm的宽度和3-5mm厚度(依不同的具体情况设计时通过计算而确定)，引射气流YS进入集气环后能够较为均匀的分布。
上述整流器的多个薄板的迎风面为尖劈型，减少气流的阻力。
上述多个总压测量耙的悬臂支撑板沿外壳体的内圆周前后交错均匀分布。
上述多个静压测量孔与总压测量耙的总压测压管的进气口处在进气道的同一截面上。
上述测压管通道的外部有测压管通道盖。
本发明的工作过程及原理：
1、高压引射气流通过机翼、挂架进入模拟器内，测压管也要从挂架和机翼内引出。
2、高压引射气流从进气口进入集气环，迅速充满集气环后，进入喷管，经过喷管的喉道后，引射气流速压开始增加，增大模拟器排气的落压比。
3、从喷管喷出的引射气流与进入模拟发动机的风洞气流形成的混合气流经过整流器后，更加的趋于均匀。总压测量耙、静压测量孔的测压管与数据采集***相连，获取模拟器尾喷口处混合气流的参数。
4、在实验中，从单独的供气管路引入高压气流作为引射气流，引射气流从长圆型进气口进入集气环，集气环为环状空腔，具有一定的宽度和厚度，引射气流在其中能够较为均匀的分布，为沿进气道内圆周分布的喷管供气。
5、气流从喷管喷出时速压增加，与进入模拟发动机的风洞气流混合后流经整流器，整流器有利于混合气流均匀。喷管的出口与整流器间的距离是经过计算的。
6、混合后的气流经过整流器后到达总压测量耙和静压测量孔处，总压测量耙和静压测量孔的测压管与外部的采集***连接，获取混合气流的相关参数，用于后期的实验数据的处理。
本发明的特点是：结构紧凑，各元件的参数经过计算取得，元件间的距离经计算确定，整个发动机模拟器的设计科学严谨。各零、部件拆装方便，实验性能稳定、可靠，精度高、实验数据准确。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明在模型上的位置示意图。
图3是图2的左视示意图。
图4是图2的A-A向剖视示意图。
具体实施方式
参见附图1～4所示，本发明发动机模拟器用螺钉固连在模型19的挂架20上，与挂架20相连的是前固定点2和后固定点8；风洞气流FT从本发明的前端进入。
用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，包括(模拟完整的发动机)外壳体1及装设在外壳体1内的引射装置、整流装置和测压装置；所述外壳体1是模拟完整的发动机形体，上述引射装置，包括进气口3、集气环5和多个喷管4；进气口3位于外壳体1的前部的上顶面，进气口3的下端与集气环5相连通，集气环5为环状空腔并位于外壳体1的内壁，多个喷管4均匀对称的布设在外壳体1的内壁上，多个喷管4的前端与集气环5相通；
整流装置，包括支撑环7、多个薄板18和不锈钢网，多个薄板18纵横均匀布设在圆环型的支撑环7上构成支撑架，薄板18的迎风面为尖劈型，支撑环7与外壳体1固定连接，不锈钢网布设在多个薄板18搭设的支撑架上；整流器6位于喷管4的后面；
引射气流YS从集气环5进入喷管4，从喷管4喷出后，流经整流器6，使气流变的更均匀。
测压装置，包括总压测量耙12、多个静压测量孔14、测压管通道9、测压管通道盖15和多个静压测压管10；上述多个静压测量孔14位于外壳体1后段16的内壁上并沿外壳体1内圆周均匀布设，静压测量孔14通过静压测压管10与外部的数据采集***相连。总压测量耙12为与进气道17平行的多个总压测压管11和悬臂支撑板13构成，总压测压管11从悬臂支撑板13中预设的位置穿过，总压测压管11的排列位置是经过计算确定的。每个悬臂支撑板13支撑多个总压测压管11。所有总压测压管11的进气口与静压测量孔14处在进气道17的同一截面上，但悬臂支撑板13沿外壳体1内圆周前后交错均匀布设，有效降低进气道17对应位置的阻塞度。悬臂支撑板13的前后缘设置成圆弧形，减少气流的阻力。多个总压测压管11与静压测压管10沿测压管通道9归集收拢成束后从外壳体1的后上部引出。
总压测量耙12和静压测量孔14位于整流器6的后部，靠近模拟器的尾喷口。测压管通道9为环形槽结构并位于外壳体1后段16的外部。
多个总压测压管11与静压测压管10与外部的数据采集***相连，获取混合气流的相关参数，用于实验数据的处理。
测压管通道9的外部有测压管通道盖15，使发动机的外形完整。
本发明装置有完整的供气***、引射***、测量***，通过合理的分布有限的模拟器空间，优化供气、引射、整流、测压等功能元件的设计，在高压、大气动载荷的条件下，设计了具有完备功能的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器。
Claims (6)
1.用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，包括外壳体(1)及装设在外壳体(1)内的引射装置、整流装置和测压装置；其特征在于：
所述引射装置，包括长圆型进气口(3)、集气环(5)和多个喷管(4)；进气口(3)位于外壳体(1)的前部的上顶面，进气口(3)的下端与集气环(5)相连通，集气环(5)为环状空腔并位于外壳体(1)的内壁，多个喷管(4)均匀对称的布设在外壳体(1)的内壁上，多个喷管(4)的前端与集气环(5)相通；
所述整流装置，包括圆环型的支撑环(7)、多个薄板(18)和不锈钢网，多个薄板(18)纵横均匀布设支撑环(7)上构成支撑架，支撑环(7)与外壳体(1)固定连接，不锈钢网布设在多个薄板(18)搭设的支撑架上；整流器(6)位于喷管(4)的后面；
上述测压装置，包括总压测量耙(12)、多个静压测量孔(14)、测压管通道(9)、测压管通道盖(15)和多个静压测压管(10)；上述多个静压测量孔(14)位于外壳体(1)后段(16)的内壁上并沿外壳体(1)内圆周均匀布设；总压测量耙(12)为与进气道(17)平行的多个总压测压管(11)和悬臂支撑板(13)构成，总压测压管(11)从悬臂支撑板(13)中预设的位置穿过；每个悬臂支撑板(13)支撑多个总压测压管(11)；所有总压测压管(11)的进气口与静压测量孔(14)处在进气道(17)的同一截面上，悬臂支撑板(13)沿外壳体(1)内圆周前后交错均匀布设；悬臂支撑板(13)的前后缘设置成圆弧形；多个总压测压管(11)与静压测压管(10)沿测压管通道(9)归集收拢成束后从外壳体(1)后段(16)的上部引出；总压测量耙(12)和静压测量孔(14)位于整流器(6)的后部，靠近模拟器的尾喷口；测压管通道(9)为环形槽结构并位于后段(16)的外部。
2.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，其特征在于：上述集气环(5)具有30-40mm的宽度和3-5mm厚度。
3.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，其特征在于：上述整流器(6)的多个薄板(18)的迎风面为尖劈型。
4.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，其特征在于：上述多个总压测量耙(12)的悬臂支撑板(13)沿外壳体的内圆周前后交错均匀分布。
5.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，其特征在于：上述多个静压测量孔(14)与总压测量耙(12)的总压测压管(11)的进气口处在进气道(17)的同一截面上。
6.根据权利要求1所述的用于高速风洞动力模拟实验的发动机模拟器，其特征在于：上述测压管通道(9)的外部有测压管通道盖(15)。
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