CN105546898A - 航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具及制作方法。航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,包括利用外表面成型的上冰模以及利用内表面成型的下冰模;上冰模的下表面设有向上凹陷并用于冰雹制作成型的上半球模,下冰模的内腔底面设有向下凹陷并用于冰雹制作成型的下半球模,上半球模与下半球模上下一一对应布置;上冰模通过扣合于下冰模的内腔中以使上冰模的下表面与下冰模的内腔底面完全贴合,上半球模与下半球模贴合形成完整的球形冰雹模;上半球模顶部开设有用于排放内部气体和注入制冰用水的注水溢流孔。通过上冰模与下冰模的贴合使整球形状的冰雹模结构周围的空气排空,免除冰雹制作完成还需要后期处理的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机吞冰试验技术领域,特别地,涉及一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具。此外,本发明还涉及一种包括上述航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具的航空发动机吞冰试验用冰雹的制作方法。
背景技术
对于全天候飞机,必须面对多样性的气候条件,其中遭遇冰雹和进气道结冰是两种典型存在较大飞行威胁的飞行气候,危险性极高,轻者造成压气机结构损结,重则发动机空中停车,甚至空中解体。据美国海军研究实验室报告报道,1964年至1984年间的二十年间,其海军飞机共发生约525起吞冰相关事故,平均每年近30起。
为此国内外针对航空发动机吞冰试验开展了大量的研究,并将吞冰试验纳入到发动机定型取证的必要环节,为了使得吞冰试验具有代表性,试验对冰雹及冰片形状、大小、温度及密度等做了严格的规定。
我国航空发动机尽管在《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》(GJB241A-2010)和《航空涡轮螺桨和涡轮轴发动机通用规范》(GJB242-1987)等标准中已将吞冰试验纳入航空发动机定性考核试验,但基本上未开展。
在日常生活领域,冰的制作较为常见,但较为随意,且其大小、形状、温度和密度等均不可控,难以符合航空发动机吞冰试验对冰雹及冰片的物理属性方面的要求。
发明内容
本发明提供了一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具及制作方法,以解决现有日常生活领域冰的制作较为常见,但其制作更多注重的是冰的制冷效果、外观美化及制作便捷等因数,所制冰均难以符合航空发动机吞冰试验对冰雹及冰片的物理属性方面要求的技术问题。
根据本发明的一个方面,提供一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,包括利用外表面成型的上冰模以及利用内表面成型的下冰模;上冰模的下表面设有向上凹陷并用于冰雹制作成型的上半球模,下冰模的内腔底面设有向下凹陷并用于冰雹制作成型的下半球模,上半球模与下半球模上下一一对应布置;上冰模通过扣合于下冰模的内腔中以使上冰模的下表面与下冰模的内腔底面完全贴合,上半球模与下半球模贴合形成完整的球形冰雹模;上半球模顶部开设有用于排放内部气体和注入制冰用水的注水溢流孔。
进一步地,上冰模包括上模侧壁以及上模底板,上半球模设于上模底板上;下冰模包括下模侧壁以及下模底板,下半球模设于下模底板上;上模侧壁与下模侧壁的外形相同,且上模侧壁的外尺寸与下模侧壁的内尺寸相匹配,以使上模侧壁与下模侧壁可以完全贴合。
进一步地,上冰模和/或下冰模设有用于施力使上冰模与下冰模分离的施力部。
进一步地,上冰模的上边缘和/或下冰模的上边缘设有用于施力使上冰模与下冰模分离的施力部。
进一步地,上冰模与上半球模之间采用方便上冰模从下冰模内腔脱出的中空结构。
进一步地,上冰模的高度大于上半球模的球半径尺寸;和/或下冰模的高度大于下半球模的球半径尺寸。
进一步地,上冰模、上半球模、下冰模、下半球模中的至少一个采用硅胶制作成型。
进一步地,上冰模与上半球模采用一体制作成型;和/或下冰模与下半球模采用一体制作成型。
进一步地,上半球模可拆卸地装配于上冰模上;和/或下半球模可拆卸地装配于下冰模上。
根据本发明的另一方面,还提供了一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制作方法,其采用上述航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,具体步骤如下:将下冰模置于水平位置,分别向下半球模内注入制冰水,直到下半球模内充满制冰水为止;将上冰模扣合于下冰模内腔中,保证上冰模与下冰模结合面紧贴;利用注水设备从注水溢流孔向上半球模内注入制冰水,直至制冰水从溢流孔内持续溢出为止;将整个制冰模具置于冰箱冷冻室内或冰库内,24小时后取出;将取出的制冰模具进行拆模,获得制作成型的航空发动机吞冰试验用冰雹。
本发明具有以下有益效果:
本发明航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,利用上冰模的外表面以及下冰模的内表面进行冰雹的成型,通过上冰模与下冰模的套合形成冰雹的制冰水注入模腔;上半球模与下半球模上下一一对应,通过使上冰模的下表面与下冰模内腔底面的贴合,从而形成相对扣合成整球形状的冰雹模结构,并且通过上冰模与下冰模的贴合使整球形状的冰雹模结构周围的空气排空,通过注水溢流孔排放内部气体同时注满整个整球形状的冰雹模结构,并且能够消除结合面多余的冰体,以免除冰雹制作完成还需要后期处理的步骤。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具的结构示意图;
图2是本发明优选实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具的结构尺寸示意图。
图例说明:
1、上冰模;101、上模侧壁;102、上模底板;2、下冰模;201、下模侧壁;202、下模底板;3、上半球模;4、下半球模;5、注水溢流孔;6、施力部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具的结构示意图;图2是本发明优选实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具的结构尺寸示意图。
如图1所示,本实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,包括利用外表面成型的上冰模1以及利用内表面成型的下冰模2;上冰模1的下表面设有向上凹陷并用于冰雹制作成型的上半球模3,下冰模2的内腔底面设有向下凹陷并用于冰雹制作成型的下半球模4,上半球模3与下半球模4上下一一对应布置;上冰模1通过扣合于下冰模2的内腔中以使上冰模1的下表面与下冰模2的内腔底面完全贴合,上半球模3与下半球模4贴合形成完整的球形冰雹模;上半球模3顶部开设有用于排放内部气体和注入制冰用水的注水溢流孔5。本发明航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,利用上冰模1的外表面以及下冰模2的内表面进行冰雹的成型,通过上冰模1与下冰模2的套合形成冰雹的制冰水注入模腔。上半球模3与下半球模4上下一一对应,通过使上冰模1的下表面与下冰模2内腔底面的贴合,从而形成相对扣合成整球形状的冰雹模结构,并且通过上冰模1与下冰模2的贴合使整球形状的冰雹模结构周围的空气排空,通过注水溢流孔5排放内部气体同时注满整个整球形状的冰雹模结构,并且能够消除结合面多余的冰体,以免除冰雹制作完成还需要后期处理的步骤。可选地,上半球模3与下半球模4上下一一对应形成的组件可以设置为一组、两组、三组或者多组。
如图1所示,本实施例中,上冰模1包括上模侧壁101以及上模底板102。上半球模3设于上模底板102上。下冰模2包括下模侧壁201以及下模底板202。下半球模4设于下模底板202上。上模侧壁101与下模侧壁201的外形相同,且上模侧壁101的外尺寸与下模侧壁201的内尺寸相匹配,以使上模侧壁101与下模侧壁201可以完全贴合。能够将球形冰雹模周边的空气均排除,从而消除冰雹制作完成后还带有附属冰片需要清理的问题。
如图1所示,本实施例中,上冰模1和/或下冰模2设有用于施力使上冰模1与下冰模2分离的施力部6。通过对施力部6进行施力,以实现上冰模1与下冰模2之间的脱模。
如图1所示,本实施例中,上冰模1的上边缘和/或下冰模2的上边缘设有用于施力使上冰模1与下冰模2分离的施力部6。通过对施力部6进行施力,以实现上冰模1与下冰模2之间的脱模。
如图1所示,本实施例中,上冰模1与上半球模3之间采用方便上冰模1从下冰模2内腔脱出的中空结构。方便施力使上冰模1产生结构变形,从而使上冰模1轻易能够从下冰模2内腔脱出。
如图1和图2所示,本实施例中,可选地,上冰模1的高度大于上半球模3的球半径尺寸;且下冰模2的高度大于下半球模4的球半径尺寸。可选地,上冰模1的高度大于上半球模3的球半径尺寸。可选地,下冰模2的高度大于下半球模4的球半径尺寸。能够保证冰球能不液位始终处于充盈状态。
如图1所示,本实施例中,上冰模1、上半球模3、下冰模2、下半球模4中的至少一个采用硅胶制作成型。由于硅胶柔软且弹性好,即可保证模型要求形状,同时方便成型冰球取出。可选地,上冰模1、上半球模3、下冰模2、下半球模4四者可以采用相同材料。可选地,上冰模1、上半球模3、下冰模2、下半球模4可以采用不同的材料。
如图1所示,本实施例中,可选地,上冰模1与上半球模3采用一体制作成型;且下冰模2与下半球模4采用一体制作成型。可选地,上冰模1与上半球模3采用一体制作成型。可选地,下冰模2与下半球模4采用一体制作成型。方便结构制作,方便脱模,模具整体性更好,形成的冰雹周边附带的冰体少。
如图1所示,本实施例中,可选地,上半球模3可拆卸地装配于上冰模1上;且下半球模4可拆卸地装配于下冰模2上。可以根据实际冰雹尺寸选择不同的上半球模3和下半球模4,从而制作出不同尺寸的冰雹。可选地,上半球模3可拆卸地装配于上冰模1上。可以根据需要选择制作出不同尺寸的上半球冰雹。可选地,下半球模4可拆卸地装配于下冰模2上。可以根据需要选择制作出不同尺寸的下半球冰雹。
本实施例的航空发动机吞冰试验用冰雹的制作方法,采用上述航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,具体步骤如下:将下冰模2置于水平位置,分别向下半球模4内注入制冰水,直到下半球模4内充满制冰水为止;将上冰模1扣合于下冰模2内腔中,保证上冰模1与下冰模2结合面紧贴;利用注水设备从注水溢流孔5向上半球模3内注入制冰水,直至制冰水从溢流孔内持续溢出为止;将整个制冰模具置于冰箱冷冻室内或冰库内,24小时后取出;将取出的制冰模具进行拆模,获得制作成型的航空发动机吞冰试验用冰雹。本发明航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,利用上冰模1的外表面以及下冰模2的内表面进行冰雹的成型,通过上冰模1与下冰模2的套合形成冰雹的制冰水注入模腔。上半球模3与下半球模4上下一一对应,通过使上冰模1的下表面与下冰模2内腔底面的贴合,从而形成相对扣合成整球形状的冰雹模结构,并且通过上冰模1与下冰模2的贴合使整球形状的冰雹模结构周围的空气排空,通过注水溢流孔5排放内部气体同时注满整个整球形状的冰雹模结构,并且能够消除结合面多余的冰体,以免除冰雹制作完成还需要后期处理的步骤。
实施时,用于模拟航空发动机遭遇冰雹天气吞入冰雹,冰雹物理属性要求分别如下:比重为0.8至0.9,1个直径为51mm和2个直径为25.4mm的冰雹,冰雹的温度在-2.2℃~0℃之间。为制作符合上述要求的冰雹和冰片,本发明主要包括制冰模具制作、制冰方法、冰的保存。
冰雹制冰模具
制冰模具包括上冰模1和下冰模2,上冰模1球形顶端(上半球模3)设置有注水溢流孔5,通过注水溢流孔5可向模具内部注射制冰用水。同时,由于水在结成冰的过程中体积膨胀,注水溢流孔5亦可在保证冰型凝结过程中保证多余的水通过注水溢流口流出,从而保证了冰型形状及尺寸。制冰模具主要结构尺寸如图2所示,大小冰球主要结构尺寸见表1。
为了保证冰球的完整性,防止上下模具结合处渗水造成冰型缺失,上冰模1模高和下冰模2模高尺寸略大于冰球半径(上半球模3内壁半径尺寸或下半球模4内壁半径尺寸),保证冰球内部液位始终处于充盈状态。
为保证制冰完成后,方便冰取出,上下冰模均采用硅胶材料,利用3D打印技术成型。由于硅胶柔软,且弹性好,即可保证模型要求形状,同时方便成型冰球取出。
表1冰雹模具主要结构尺寸
冰雹制作方法:首先将下冰模2置于水平位置,分别向下冰球(下半球模4)内的两个冰球内注水,直到半球内充满水为止。扣上上冰模1,保证上下冰模结合面贴紧,之后利用注射器向注水溢流孔内注射制冰用水,直至水从溢流孔内溢出为止,将模具置于-2℃~-1℃的冰箱内部或冷库内,24小时后取出,拆下制冰模具即可。
冰的保存
将取出的冰片或冰球置于-2℃~-1℃的冰柜或冷库中,待需进行吞冰试验前取出。
本发明提供了可用于航空发动机整机吞冰试验用冰的具体方法,极大的方便的吞冰试验用冰的制作。本发明已成功运用于某涡轴发动机整机吞冰试验用冰的制作,结果证明该方法可行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
包括利用外表面成型的上冰模(1)以及利用内表面成型的下冰模(2);
所述上冰模(1)的下表面设有向上凹陷并用于冰雹制作成型的上半球模(3),所述下冰模(2)的内腔底面设有向下凹陷并用于冰雹制作成型的下半球模(4),所述上半球模(3)与所述下半球模(4)上下一一对应布置;
所述上冰模(1)通过扣合于所述下冰模(2)的内腔中以使上冰模(1)的下表面与下冰模(2)的内腔底面完全贴合,所述上半球模(3)与所述下半球模(4)贴合形成完整的球形冰雹模;
所述上半球模(3)顶部开设有用于排放内部气体和注入制冰用水的注水溢流孔(5)。
2.根据权利要求1所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)包括上模侧壁(101)以及上模底板(102),所述上半球模(3)设于所述上模底板(102)上;
所述下冰模(2)包括下模侧壁(201)以及下模底板(202),所述下半球模(4)设于所述下模底板(202)上;
所述上模侧壁(101)与所述下模侧壁(201)的外形相同,且所述上模侧壁(101)的外尺寸与所述下模侧壁(201)的内尺寸相匹配,以使所述上模侧壁(101)与所述下模侧壁(201)可以完全贴合。
3.根据权利要求1所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)和/或所述下冰模(2)设有用于施力使所述上冰模(1)与所述下冰模(2)分离的施力部(6)。
4.根据权利要求3所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)的上边缘和/或所述下冰模(2)的上边缘设有用于施力使所述上冰模(1)与所述下冰模(2)分离的施力部(6)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)与所述上半球模(3)之间采用方便所述上冰模(1)从所述下冰模(2)内腔脱出的中空结构。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)的高度大于所述上半球模(3)的球半径尺寸;和/或
所述下冰模(2)的高度大于所述下半球模(4)的球半径尺寸。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)、所述上半球模(3)、所述下冰模(2)、所述下半球模(4)中的至少一个采用硅胶制作成型。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上冰模(1)与所述上半球模(3)采用一体制作成型;和/或
所述下冰模(2)与所述下半球模(4)采用一体制作成型。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,其特征在于,
所述上半球模(3)可拆卸地装配于所述上冰模(1)上;和/或
所述下半球模(4)可拆卸地装配于所述下冰模(2)上。
10.一种航空发动机吞冰试验用冰雹的制作方法,其特征在于,
采用权利要求1至9中任一项所述的航空发动机吞冰试验用冰雹的制冰模具,具体步骤如下:
将下冰模(2)置于水平位置,分别向下半球模(4)内注入制冰水,直到下半球模(4)内充满制冰水为止;
将上冰模(1)扣合于下冰模(2)内腔中,保证所述上冰模(1)与所述下冰模(2)结合面紧贴;
利用注水设备从注水溢流孔(5)向上半球模(3)内注入制冰水,直至制冰水从溢流孔内持续溢出为止;
将整个制冰模具置于冰箱冷冻室内或冰库内,24小时后取出;
将取出的制冰模具进行拆模,获得制作成型的航空发动机吞冰试验用冰雹。
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