CN117073958B - 一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置 - Google Patents

Abstract

一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，属于航空风洞试验领域。本发明包括高速风洞、高速风洞变迎角机构、尾支撑、紧凑型高功率涡轮空气马达、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段、高速联轴器、连接长轴、连接长轴轴承固定段、轮辐式旋转轴天平、牵拉式开式转子变桨距装置、牵拉式开式转子、桨帽、环型天平、环型天平固定段、静子叶片变桨距装置、静子叶片、前端桨毂、中段桨毂和后端桨毂。解决发动机飞行马赫数0.30~0.80范围内的牵拉式开式转子及静子叶片气动性能高精度同时测量的难题，可以满足亚音速到跨音速条件下，不同迎角、不同开式转子转速、不同开式转子及静子桨叶角条件下的精确模拟及测量。

Description

一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置

技术领域

本发明涉及一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，属于航空风洞试验领域。

背景技术

由于开式转子发动机兼顾有涡桨发动机具有的高推进效率，以及涡扇发动机具有的高飞行速度，是当前先进发动机发展的方向之一，当前国内外开式转子发动机具有对转桨扇、单独转子和单独静子桨扇组合等形式。由于开式转子滑流流场的复杂性，其工程估算、数值计算等手段都难以给出较准确的气动特性数据，当前开式转子气动设计及优化主要还是通过风洞试验来获得，风洞试验仍然是当前评估开式转子气动特性的最直接方法。

由于开式转子发动机可以达到马赫数约为0.78的设计巡航速度，其远大于螺旋桨发动机设计巡航速度，使得当前国内成熟的低速风洞螺旋桨气动性能试验难以直接应用于高速风洞开式转子试验。另外国内高速风洞尺寸偏小，高速风洞一般要求高亚音速条件下试验模型堵塞度小于1.0%等，使得国内高速风洞难以采用基于大尺寸电机的低速风洞螺旋桨或开式转子气动特性试验***，国外高速风洞也通常采用基于涡轮空气马达的开式转子风洞试验技术，该技术可以有效解决在尺寸偏小的高速紧凑型高功率涡轮空气马达风洞开式转子缩比模型堵塞度小于1.0%的难点，而国内相关技术处于起步阶段。例如专利号为CN201811177827.4公开的对转桨扇试验装置及***，其主要介绍采用齿轮箱形式的对转开式转子模拟装置及***，开式转子驱动装置设置于风洞外，且不涉及对转桨扇气动特性的精确测量等，专利号为CN112345193A提到的一种开式转子发动机对转桨扇气动性能风洞试验测量***，其主要适用于基于电机驱动的对转开式转子风洞试验测量***，且该技术主要适用于低速风洞，以上专利均未体现基于涡轮空气马达驱动的开式转子高速风洞试验装置，且没有涉及单独转子和单独静子桨扇组合形式开式转子发动机的气动性能测试。

因此，亟需提出一种新型的基于涡轮空气马达的开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，并进行开式转子及静子叶片气动特性测量，提高高马赫数下开式转子推进效率的测量精准度水平。

发明内容

本发明研发目的是为了在高速风洞条件下，针对单独转子和单独静子桨扇组合形式的开式转子发动机，气动特性高精度同时测量的问题，为开式转子发动机高马赫数尤其是巡航状态推进效率的评价提供试验依据，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，包括高速风洞、高速风洞变迎角机构、尾支撑、紧凑型高功率涡轮空气马达、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段、高速联轴器、连接长轴、连接长轴轴承固定段、轮辐式旋转轴天平、牵拉式开式转子变桨距装置、牵拉式开式转子、桨帽、环型天平、环型天平固定段、静子叶片变桨距装置、静子叶片、前端桨毂、中段桨毂和后端桨毂，高速风洞内设置有高速风洞变迎角机构，高速风洞变迎角机构上固定安装有尾支撑，尾支撑前侧安装有紧凑型高功率涡轮空气马达固定段，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段内设置有紧凑型高功率涡轮空气马达，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段前端通过环型天平固定段安装有连接长轴轴承固定段，连接长轴轴承固定段外侧安装有环型天平；

所述中段桨毂后端通过后端桨毂与环型天平固定段固定安装，中段桨毂上安装有静子叶片，中段桨毂前端安装有前端桨毂，前端桨毂上安装有牵拉式开式转子，前端桨毂前端安装有桨帽；

所述连接长轴轴承固定段内部转动安装有连接长轴，紧凑型高功率涡轮空气马达输出轴通过高速联轴器与连接长轴一端连接安装，连接长轴另一端探入前端桨毂后安装有轮辐式旋转轴天平，牵拉式开式转子通过牵拉式开式转子变桨距装置与轮辐式旋转轴天平固定连接，静子叶片通过静子叶片变桨距装置与环型天平固定连接。

优选的：所述紧凑型高功率涡轮空气马达通过高压驱动空气管路输入有高压空气，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段上加工有与其内部连通的紧凑型高功率涡轮空气马达排气口。

优选的：所述紧凑型高功率涡轮空气马达后端安装有高速滑环引电器。

优选的：所述连接长轴前后两侧分别通过第二角接触陶瓷球轴承和第一角接触陶瓷球轴承转动安装于连接长轴轴承固定段内。

优选的：所述前端桨毂内部设置有桨帽底部阻力测量板，桨帽底部阻力测量板上布置有面积平均的静压测点。

优选的：所述紧凑型高功率涡轮空气马达的输出端同时带动高速联轴器、连接长轴、轮辐式旋转轴天平、牵拉式开式转子变桨距装置、牵拉式开式转子和桨帽共同旋转。

优选的：所述轮辐式旋转轴天平的天平固定端通过花键与连接长轴固定连接，并由防松螺母实现轮辐式旋转轴天平的拉紧，轮辐式旋转轴天平的测量端通过连接法兰盘与牵拉式开式转子变桨距装置紧固。

优选的：所述牵拉式开式转子变桨距装置与前端桨毂之间设置有一个环缝。

优选的：所述环型天平的固定端通过法兰盘固定于环型天平固定段上，环型天平测量端通过静子叶片变桨距装置连接静子叶片。

优选的：所述高速风洞的外流马赫数的模拟范围为0.30~0.80，牵拉式开式转子及静子叶片的迎角的模拟范围为0°~8°，所述牵拉式开式转子的转速范围为2600~9200转/分钟，牵拉式开式转子的进距比的模拟范围为1.0~6.0。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明区别于现有电机开式转子对转桨扇气动性能测量***，适用于单独转子和单独静子桨扇组合形式开式转子发动机气动特性测量；

2.本发明主针对高速风洞，具备马赫数为0.30到0.80的开式转子发动机的牵拉式转子及静子叶片的气动特性测试风洞试验的能力，并适用于最低真空环境为0.2大气压下的风洞测试，且可进行开式转子为70%位置弦长为特征长度，计算雷诺数30~80万范围的变雷诺数影响研究；

3.本发明区别于采用常规的电机驱动桨扇旋转的测试***，设计了紧凑型高功率涡轮空气马达，可驱动开式转子叶片高速旋转，使整体结构在高速风洞中的堵塞度小于1.0%，满足跨声速风洞对模型堵塞度的要求，且可有效的避免电机对天平测量的电磁干扰问题；

4.本发明设计了六分量轮辐式旋转轴天平进行测量开式转子的气动力，采用六分量环型天平测量静子叶片气动力，可以分别获得不同进距比、不同桨距角单独转子叶片和静子叶片的气动性能，并能够有效测量转子叶片和静子叶片的耦合干扰量；

5.本发明可以兼顾不同飞行速度、不同雷诺数下单独螺旋桨气动特性风洞测试试验，也能够为基于空气马达的对转开式转子高速和低速风洞气动性能试验测量***提供解决方案。

附图说明

图1是一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置的配合安装图；

图2是一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置的结构示意图；

图3是图2的A处放大图；

图4是本发明的轮辐式旋转轴天平的立体图；

图5是本发明的轮辐式旋转轴天平的主视图；

图6是本发明的轮辐式旋转轴天平的俯视图；

图7是本发明的环型天平的立体图；

图8是本发明的环型天平的主视图；

图9是本发明的环型天平的俯视图。

图中：1-高速风洞，2-高速风洞变迎角机构，3-尾支撑，4-高压驱动空气管路，5-紧凑型高功率涡轮空气马达，6-紧凑型高功率涡轮空气马达固定段，7-紧凑型高功率涡轮空气马达排气口，8-高速滑环引电器，9-高速联轴器，10-连接长轴，11-第一角接触陶瓷球轴承，12-第二角接触陶瓷球轴承，13-连接长轴轴承固定段，14-轮辐式旋转轴天平，15-牵拉式开式转子变桨距装置，16-牵拉式开式转子，17-桨帽，18-桨帽底部阻力测量板，19-环型天平，20-环型天平固定段，21-静子叶片变桨距装置，22-静子叶片，23-前端桨毂，24-中段桨毂，25-后端桨毂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

实施例：结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，包括高速风洞1、高速风洞变迎角机构2、尾支撑3、紧凑型高功率涡轮空气马达5、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6、高速联轴器9、连接长轴10、连接长轴轴承固定段13、轮辐式旋转轴天平14、牵拉式开式转子变桨距装置15、牵拉式开式转子16、桨帽17、环型天平19、环型天平固定段20、静子叶片变桨距装置21、静子叶片22、前端桨毂23、中段桨毂24和后端桨毂25，高速风洞1内设置有高速风洞变迎角机构2，高速风洞变迎角机构2上固定安装有尾支撑3，尾支撑3前侧安装有紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6内设置有紧凑型高功率涡轮空气马达5，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6前端通过环型天平固定段20安装有连接长轴轴承固定段13，连接长轴轴承固定段13外侧安装有环型天平19；

所述中段桨毂24后端通过后端桨毂25与环型天平固定段20固定安装，中段桨毂24上安装有静子叶片22，中段桨毂24前端安装有前端桨毂23，前端桨毂23上安装有牵拉式开式转子16，前端桨毂23前端安装有桨帽17；

所述连接长轴轴承固定段13内部转动安装有连接长轴10，紧凑型高功率涡轮空气马达5输出轴通过高速联轴器9与连接长轴10一端连接安装，连接长轴10另一端探入前端桨毂23后安装有轮辐式旋转轴天平14，牵拉式开式转子16通过牵拉式开式转子变桨距装置15与轮辐式旋转轴天平14固定连接，静子叶片22通过静子叶片变桨距装置21与环型天平19固定连接。

所述紧凑型高功率涡轮空气马达5通过高压驱动空气管路4输入有高压空气，所述高压空气为干燥纯净的高压空气，其最高气压为8.0MPa，可驱动紧凑型高功率涡轮空气马达5，实现所述紧凑型高功率涡轮空气马达5的输出端同时带动高速联轴器9、连接长轴10、轮辐式旋转轴天平14、牵拉式开式转子变桨距装置15、牵拉式开式转子16和桨帽17共同旋转，共同旋转的转速范围为2600~9200转/分钟，旋转控制精度小于±20转/分钟。

所述的高压驱动空气管路4需要设计压力和温度传感器用于监测供气压力和温度，并考虑压力和温度传感器线缆的引出。

所述高速风洞1的外流马赫数的模拟范围为0.30~0.80，通过高速风洞变迎角机构2和尾支撑3可实现牵拉式开式转子16及静子叶片22的迎角的模拟范围为0°~8°，所述牵拉式开式转子16的转速范围为2600~9200转/分钟，结合该转速范围，牵拉式开式转子16的进距比的模拟范围为1.0~6.0。

所述紧凑型高功率涡轮空气马达5具有6级涡轮和6级定子，额定功率为475kW，且其前端具有功输出轴，即输出端，功输出轴采用花键结构；所述的紧凑型高功率涡轮空气马达5包括前端和后端连接法兰，表面开走线槽并设计走线槽盖板，内部为中空结构，内部安装涡轮紧凑型高功率涡轮空气马达，紧凑型高功率涡轮空气马达5中部设计专用腰形槽实现径向固定，后部通过法兰盘与紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6紧固，且紧凑型高功率涡轮空气马达5与高压驱动空气管路4末端通过法兰盘紧固及密封圈密封；

所述的紧凑型高功率涡轮空气马达5包含壳体、静子、转子、输出轴等。壳体为紧凑型高功率涡轮空气马达5的主要支承传力零件和装配基准，材料为不锈钢，其前部外表面设置矩形进气口，壳体外柱面轴向上共分布三处胶圈槽用于供气的密封，壳体上布置两个转速传感器、两个法向振动传感器、两个轴承热电偶传感器；静子主要包括1至6级导向叶片，以及出口导向叶片，各级导向叶片均以柱面配合的方式依次安装在壳体中；转子主要由涡轮轴、一级到六级动叶、前篦齿、后篦齿、音轮、后轴端螺母等组成，一级到六级整体叶盘材料为铝合金2A70，采用等厚盘，通过后轴端螺母压紧，在第六级转子后设计出口导向叶片用以将驱动涡轮空气转为轴向排气；紧凑型高功率涡轮空气马达5后端设计有节流孔板，并考虑在节流孔板后端布置压力和温度传感器用于涡轮排放空气压力和温度的检测，并考虑压力和温度传感器线缆的引出；紧凑型高功率涡轮空气马达5前端为转子输出轴，输出轴采用花键结构。

所述紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6上加工有与其内部连通的紧凑型高功率涡轮空气马达排气口7，可实现驱动紧凑型高功率涡轮空气马达5高压空气向斜后方排放，并进行排放空气压力及温度的测量。

所述紧凑型高功率涡轮空气马达5输出轴、连接长轴10前后端、轮辐式旋转轴天平14均为花键结构，其中的紧凑型高功率涡轮空气马达5输出轴与连接长轴10通过高速联轴器9连接，轮辐式旋转轴天平14与连接长轴10直接通过花键连接；所述连接长轴10前后两侧分别通过第二角接触陶瓷球轴承12和第一角接触陶瓷球轴承11转动安装于连接长轴轴承固定段13内，即连接长轴10通过第一角接触陶瓷球轴承11和第二角接触陶瓷球轴承12实现支撑及旋转，第一角接触陶瓷球轴承11和第二角接触陶瓷球轴承12均采用角接触陶瓷球轴承，并通过一级精度的K型热电偶温度传感器实时监测轴承温度，连接长轴10的材料通常选用0Cr17Ni4Cu4Nb。

所述连接长轴10、高速联轴器9、紧凑型高功率涡轮空气马达5为中空结构，用于布置轮辐式旋转轴天平14的电源线及信号线，同时所述紧凑型高功率涡轮空气马达5后端安装有高速滑环引电器8，高速滑环引电器8一端连接紧凑型高功率涡轮空气马达5的旋转轴，并随旋转轴高速旋转，另一端与紧凑型高功率涡轮空气马达5外壳固定，将电信号稳定正确的在旋转与非旋转部分之间传输。

所述高速滑环引电器8具有油润滑***及线缆保护套筒，油润滑***用于高速滑环引电器8的润滑及温度控制，线缆保护套筒则用于紧凑型高功率涡轮空气马达5排气尾流中线缆的保护。

由轮辐式旋转轴天平14、高速滑环引电器8测量旋转条件下的牵拉式开式转子16、桨帽17以及牵拉式开式转子变桨距装置15的外部总气动性能的动态测量，轮辐式旋转轴天平14采用特种六分量测力结构，也叫作轮辐式结构，具有固定内环和测量外环，固定内环与测量外环之间沿周向均匀分布八组测量梁，测量外环采用法兰与牵拉式开式转子变桨距装置15连接，材料通常选用00Ni18Co8Mo5TiAl，所述轮辐式旋转轴天平14的天平固定端通过花键与连接长轴10固定连接，并由防松螺母实现轮辐式旋转轴天平14的拉紧，轮辐式旋转轴天平14的测量端通过连接法兰盘与牵拉式开式转子变桨距装置15紧固。

所述牵拉式开式转子变桨距装置15与前端桨毂23之间设置有一个环缝，实现旋转部件与非旋转部件的隔离。

所述前端桨毂23内部设置有桨帽底部阻力测量板18，桨帽底部阻力测量板18上布置有面积平均的静压测点，并在紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6及尾支撑3内设计走线槽，在走线槽内实现静压测点连接的静压管的安装，通过测量桨帽17的底部阻力，实现牵拉式开式转子16气动力的准确修正。

所述环型天平19采用六分量测力结构，也叫作轮辐式结构，天平中心为中空结构，具有固定端和测量端，固定端与测量端之间沿周向均匀分布四组测量梁，环型天平19的固定端通过法兰盘固定于环型天平固定段20上，环型天平19测量端设计法兰连接口，并通过静子叶片变桨距装置21连接静子叶片22，通过环型天平19实现静子叶片总气动性能的稳态测量，材料通常选用00Ni18Co8Mo5TiAl。

所述的牵拉式开式转子变桨距装置15包含内环连接法兰、前轮毂、后轮毂、夹紧环、锁紧内六螺钉，配合专用变桨距测量***实现牵拉式开式转子桨距角的调节；

所述的静子叶片变桨距装置21包含内静子安装座、锁紧内六螺钉，配合专用变桨距测量***实现静子叶片桨距角的调节。

所述的牵拉式开式转子16通常采用碳纤维材料，但根部采用钛合金金属材料；静子叶片22及桨帽17通常采用铝合金材料。

可以通过牵拉式开式转子变桨距装置15改变牵拉式开式转子16的桨叶角，静子叶片变桨距装置21改变静子叶片22的桨叶角，二者相结合，可以实现一定范围内牵拉式开式转子16桨叶角和静子叶片22桨叶角任意组合。

所述尾支撑3包括前端和后端连接法兰，表面开走线槽并设计走线槽盖板。

本实施例中的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，通常选择在大尺寸高速风洞开展，一般要求高速风洞试验段尺寸大于2.0米；所述的大尺寸高速风洞一般选择连续式高速风洞，其能够提供稳定均匀的高速气体流动条件，且具备0.1~1.0大气压下环境精确控制能力，结合风洞温度精确控制***，可以为试验提供飞行高度和飞行速度的精确模拟。

本实施例中，结合图1，优选的高速风洞变迎角机构2采用弯刀结构，也可以采用腹撑机构、半弯刀机构或者其他支撑结构，一般要求高速风洞变迎角机构2具备大于8°迎角变化能力，迎角控制精度一般要求优于3′。

本实施例中，结合图1和图2，所述的尾支撑3前端连接紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6，后端连接高速风洞变迎角机构2，均采用法兰连接，采用螺栓紧固，内部为中空结构，并设计止口，在2.4米高速风洞中尾支撑3直径为280mm。

本实施例中，结合图1，所述的高压驱动空气管路4为不锈钢材质、设计压力通常大于10MPa，高压驱动空气管路4内部高压空气一般要求温度大于65℃、过滤精度小于10μm、露点低于-45℃、流速小于60m/s。

本实施例中，结合图1和图2，所述的紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6前端连接环型天平固定段20，后端连接尾支撑3，均采用法兰连接，采用螺栓紧固，内部为中空结构，并设计止口，且其上布置斜后方的排气孔，即紧凑型高功率涡轮空气马达排气口7，实现涡轮空气马达气体排放。

本实施例中，结合图1和图2，所述的环型天平固定段20前端连接环型天平19，后端连接紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6，均采用法兰连接，并设计止口，采用螺栓紧固。

本实施例中，结合图2-图6，所述的轮辐式旋转轴天平14的固定端通过花键与连接长轴配合，并通过拉紧螺栓实现紧固，并需要设计螺栓防松结构；轮辐式旋转轴天平14测量端采用法兰与牵拉式开式转子变桨距装置15连接，采用M5螺钉配合定位销实现紧固。

本实施例中，结合图1和图2，所述的连接长轴10、高速联轴器9、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6内部均为中空结构，用于引出轮辐式旋转轴天平14的电源线及测试线，所述中空结构直径在保证走线空间的基础上尽可能的小，有条件的情况下设计电源线及测试线支撑架。

本实施例中，结合图1和图2，所述的环型天平固定段20、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段6、尾支撑3外侧壁面均需按要求设计合理走线槽，用于线缆、测压管线的布置，保证走线空间的基础上尽可能的小，走线槽外部设计走线盖板，并考虑走线槽内部的密封，避免或减少空气在走线槽内的流动。

本实施例中，结合图2、7、8和9，所述的环型天平19的固定端采用法兰与环型天平固定段20连接，采用M8螺钉配合定位销实现紧固；实际使用中需要对环型天平19进行加载砝码块查看天平侧力的输出与天平升力输出的比值来确定天平的安装水平程度；

本实施例中，结合图2，所述的连接长轴10通常需要进行强度及临界转速的计算，需要保证连接长轴的强度满足需求，同时要求连接长轴10临界转速大于开式转子发动机牵拉式转子试验最高转速。

本实施例中，结合图2，所述的高速联轴器9通常选用梅花形弹性联轴器，可以实现连接长轴10与紧凑型高功率涡轮空气马达5中心轴径向偏差小于0.3mm、角度偏差小于1.0°的补偿。

本实施例中，结合图2，所述的桨帽底部阻力测量板18需要依据实际需求设计不同数量的面积平均形式的静压测点，主要用于牵拉式开式转子16的拉力修正，静压测点测孔内径约1.0mm。

本实施例中，结合图2，所述的紧凑型高功率涡轮空气马达5前端为转子输出轴，输出轴端为花键结构，花键模数为1.5、齿数为25，结合长度40mm；紧凑型高功率涡轮空气马达5中心后端为高速滑环引电器8安装接口，依据不同的试验需求可以选择28~40通道的高速滑环引电器。

本实施例中，结合图1和图2，牵拉式开式转子16的数量为12片，桨直径约640mm；静子叶片22的数量为10片，桨直径约620mm。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

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)

1.一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：包括高速风洞（1）、高速风洞变迎角机构（2）、尾支撑（3）、紧凑型高功率涡轮空气马达（5）、紧凑型高功率涡轮空气马达固定段（6）、高速联轴器（9）、连接长轴（10）、连接长轴轴承固定段（13）、轮辐式旋转轴天平（14）、牵拉式开式转子变桨距装置（15）、牵拉式开式转子（16）、桨帽（17）、环型天平（19）、环型天平固定段（20）、静子叶片变桨距装置（21）、静子叶片（22）、前端桨毂（23）、中段桨毂（24）和后端桨毂（25），高速风洞（1）内设置有高速风洞变迎角机构（2），高速风洞变迎角机构（2）上固定安装有尾支撑（3），尾支撑（3）前侧安装有紧凑型高功率涡轮空气马达固定段（6），紧凑型高功率涡轮空气马达固定段（6）内设置有紧凑型高功率涡轮空气马达（5），紧凑型高功率涡轮空气马达固定段（6）前端通过环型天平固定段（20）安装有连接长轴轴承固定段（13），连接长轴轴承固定段（13）外侧安装有环型天平（19）；

所述中段桨毂（24）后端通过后端桨毂（25）与环型天平固定段（20）固定安装，中段桨毂（24）上安装有静子叶片（22），中段桨毂（24）前端安装有前端桨毂（23），前端桨毂（23）上安装有牵拉式开式转子（16），前端桨毂（23）前端安装有桨帽（17）；

所述连接长轴轴承固定段（13）内部转动安装有连接长轴（10），紧凑型高功率涡轮空气马达（5）输出轴通过高速联轴器（9）与连接长轴（10）一端连接安装，连接长轴（10）另一端探入前端桨毂（23）后安装有轮辐式旋转轴天平（14），牵拉式开式转子（16）通过牵拉式开式转子变桨距装置（15）与轮辐式旋转轴天平（14）固定连接，静子叶片（22）通过静子叶片变桨距装置（21）与环型天平（19）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述紧凑型高功率涡轮空气马达（5）通过高压驱动空气管路（4）输入有高压空气，紧凑型高功率涡轮空气马达固定段（6）上加工有与其内部连通的紧凑型高功率涡轮空气马达排气口（7）。

3.根据权利要求2所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述紧凑型高功率涡轮空气马达（5）后端安装有高速滑环引电器（8）。

4.根据权利要求3所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述连接长轴（10）前后两侧分别通过第二角接触陶瓷球轴承（12）和第一角接触陶瓷球轴承（11）转动安装于连接长轴轴承固定段（13）内。

5.根据权利要求1所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述前端桨毂（23）内部设置有桨帽底部阻力测量板（18），桨帽底部阻力测量板（18）上布置有面积平均的静压测点。

6.根据权利要求4所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述紧凑型高功率涡轮空气马达（5）的输出端同时带动高速联轴器（9）、连接长轴（10）、轮辐式旋转轴天平（14）、牵拉式开式转子变桨距装置（15）、牵拉式开式转子（16）和桨帽（17）共同旋转。

7.根据权利要求4所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述轮辐式旋转轴天平（14）的天平固定端通过花键与连接长轴（10）固定连接，并由防松螺母实现轮辐式旋转轴天平（14）的拉紧，轮辐式旋转轴天平（14）的测量端通过连接法兰盘与牵拉式开式转子变桨距装置（15）紧固。

8.根据权利要求7所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述牵拉式开式转子变桨距装置（15）与前端桨毂（23）之间设置有一个环缝。

9.根据权利要求8所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述环型天平（19）的固定端通过法兰盘固定于环型天平固定段（20）上，环型天平（19）测量端通过静子叶片变桨距装置（21）连接静子叶片（22）。

10.根据权利要求1所述的一种开式转子发动机转子及静子叶片高速风洞试验装置，其特征在于：所述高速风洞（1）的外流马赫数的模拟范围为0.30~0.80，牵拉式开式转子（16）及静子叶片（22）的迎角的模拟范围为0°~8°，所述牵拉式开式转子（16）的转速范围为2600~9200转/分钟，牵拉式开式转子（16）的进距比的模拟范围为1.0~6.0。