CN106525444A - 一种基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，通过微型涡轮喷气发动机工作时尾喷口燃气作为气源，在带旁路掺混装置中与冷却气体汇聚后产生可调温的尾气为试验用高温引气；通过可调支架调整热冲击用引气喷射位置；通过旋转试验台上试验件的旋转模拟试验件周期热冲击工况；通过热电偶、冷却气体旁路、电控蝶阀、控制器等部件组成的引气温度控制***，控制引气温度在试验预设范围。该装置可为航空发动机热端部件抗热冲击与热疲劳试验与分析提供技术支持。

Description

一种基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置及试验 方法

技术领域

本发明涉及航空发动机热端部件或其他涉及热冲击与热疲劳试验技术领域。

背景技术

航空发动机的热端部件，如燃烧室、涡轮盘、转子、静子、加力燃烧室、尾喷管等部件在工作时由于发动机工作状态的变化，经常遭遇热冲击和热疲劳的问题，上述问题在航空发动机热端部件设计时必须予以考虑和研究，目前，如何在实验室条件下制造类似于航空发动机热端部件工作条件下的快速变化的温度场，实现相关部件的热冲击和热疲劳试验是一项难题。因此，需要发展一种新的试验装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述问题和存在不足，本发明提供了一套试验装置及方法，该装置能可靠产生可控高温燃气流作为热冲击与热疲劳试验的气源，并采用简单的驱动、传动与安装调节机构，实现旋转部件的周期热冲击与热疲劳试验的目的。

为实现上述目的，本发明试验装置可采用如下技术方案：

一种基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：包括竖直向上延伸的转轴、安装于转轴上并随转轴旋转的试验盘、驱动转轴转动的驱动装置、安装在试验盘外缘的试验件、设置于试验件上方且喷口面向试验件的蜗轮喷气发动机、收容蜗轮喷气发动机的试验喷管、设置于试验件下方的排放装置；所述排放装置包括喇叭状的收集口、位于收集口下方的排放管及位于排放管下方的排放口，所述排放管中设有冷却喷嘴。

本发明中试验件安装在所述旋转试验台上，可根据试验要求开展定速旋转；能通过蜗轮喷气发动机产生可控高温燃气流作为热冲击与热疲劳试验的气源模拟试验件受周期热冲击工况，也可开展考虑离心力的复杂热冲击试验；同时设置的排放装置能够对废气进行降温和稀释处理后排放，保证试验场所的试验环境和安全。

而本发明中的试验方法可采用以下技术方案：

启动驱动装置，使试验台按热冲击试验预设热冲击频率转动，排放管中冷却喷嘴启动冷却作业；

调整蜗轮喷气发动机至预设位置，

蜗轮喷气发动机出口燃气温度稳定至试验要求，开始试验件的热冲击试验；

试验结束，关闭试验装置。

附图说明

图1是本发明基于微型喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明航空发动机环境试验用可控冰雹发射装置的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1所示，本发明公开一种基于微型喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，包括竖直向上延伸的转轴17、安装于转轴17上并随转轴17旋转的试验盘25、驱动转轴转动的驱动装置、底座21，所述底座21上设有承载定位转轴17的架子，所述驱动装置也设置在底座上21。其中转轴17用一组止推轴承18和一组普通轴承19定位；试验盘25用上下两组压块26安装在转轴17上。在本实施方式中，驱动装置包括电机23、安装电机23的安装件22及连接电机输出轴以及转轴的变速***20。通过控制电机23转速调整转轴17的转速来实现可控的热冲击频率，模拟试验件28的周期热冲击工况，或带离心力载荷的复杂热冲击工况。还包括安装在试验盘25外缘的试验件28、设置于试验件28上方且喷口面向试验件28的微型蜗轮喷气发动机1、收容蜗轮喷气发动机1的试验喷管2、承载蜗轮喷气发动机1及试验喷管2的支架组件，所述支架组件包括可调节桁架6、立式圆柱支架9。桁架6采用一套滚轮11滑轨10和齿轮7齿条8平动装置安装在立式圆柱支架9上。这里，采用滚轮滑轨10及齿轮齿条平动装置8安装在所述立式圆柱支架9上，所述立式圆柱支架9由焊接在底部的加强筋12支撑，使用位于立式圆柱支架9底部的万向轮13调整水平位置，可以根据试验要求确定热冲击试验用引气喷射位置。另外，试验喷管2内壁在蜗轮喷气发动机1喷口处周向设置有冷却气体旁路喷嘴5，冷却气体旁路喷嘴5连接节流阀4及外部冷却气源3。试验喷管2出口安装有测温用热电偶传感器27，热电偶传感器27及节流阀4与PRC控制器29连接成控制回路。这里，通过电偶传感器27、冷却气体旁路喷嘴5、节流阀4、PRC控制器29等部件组成的所述引气温度控制***，冷却用压缩空气或液氮气体通过所述冷却引气旁路及喷嘴进入发动机燃气并掺混，调整燃气温度，可以根据试验要求控制试验用引气温度在预设范围。

还包括设置于试验件28下方的排放装置14。所述排放装置包括喇叭状的收集口、位于收集口下方的排放管及位于排放管下方的排放口16，所述排放管中设有冷却喷嘴15。通过冷却喷嘴15喷水对废气进行降温和稀释处理后排放，保证试验场所的试验环境和安全。

进一步的，所述试验件28周围设置有环形护板24，且收集口位于环形护板24范围之内。

而上述装置的试验方法为：

启动驱动装置，使试验台按热冲击试验预设热冲击频率转动，排放管中冷却喷嘴启动冷却作业；

调整蜗轮喷气发动机至预设位置，

蜗轮喷气发动机出口燃气温度稳定至试验要求，开始试验件的热冲击试验；

试验结束，关闭试验装置。

另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：包括竖直向上延伸的转轴、安装于转轴上并随转轴旋转的试验盘、驱动转轴转动的驱动装置、安装在试验盘外缘的试验件、设置于试验件上方且喷口面向试验件的蜗轮喷气发动机、收容蜗轮喷气发动机的试验喷管、设置于试验件下方的排放装置；所述排放装置包括喇叭状的收集口、位于收集口下方的排放管及位于排放管下方的排放口，所述排放管中设有冷却喷嘴。

2.根据权利要求1所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：所述驱动装置包括电机及连接电机输出轴以及转轴的变速***。

3.根据权利要求1或2所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：还包括底座，所述底座上设有承载定位转轴的架子，所述驱动装置也设置在底座上。

4.根据权利要求3所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：所述转轴上设有将试验盘夹持定位的压块组件。

5.根据权利要求1所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：还包括承载蜗轮喷气发动机及试验喷管的支架组件，所述支架组件包括可调节桁架、立式圆柱支架；桁架采用一套滚轮滑轨和齿轮齿条平动装置安装在立式圆柱支架上。

6.根据权利要求1所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：试验喷管内壁在蜗轮喷气发动机喷口处周向设置有冷却气体旁路喷嘴，冷却气体旁路喷嘴连接节流阀及外部冷却气源；试验喷管出口安装有测温用热电偶传感器，热电偶传感器及节流阀与PRC控制器连接成控制回路。

7.根据权利要求1或2所述的基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置，其特征在于：所述试验件周围设置有环形护板，且收集口位于环形护板范围之内。

8.如权利要求1至7中任一项基于喷气发动机燃气的热冲击与热疲劳试验装置的试验方法，其特征在于：

启动驱动装置，使试验台按热冲击试验预设热冲击频率转动，排放管中冷却喷嘴启动冷却作业；

调整蜗轮喷气发动机至预设位置，

蜗轮喷气发动机出口燃气温度稳定至试验要求，开始试验件的热冲击试验；

试验结束，关闭试验装置。