CN212931909U - 一种工艺进气道及航空发动机实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工艺进气道及航空发动机实验平台，该工艺进气道包括：喇叭口，进口端呈向外突扩的喇叭状；平直筒，进口端连接于所述喇叭口的出口端，且内表面与所述喇叭口的内表面光滑连续；以及第一对接法兰组件，连接于所述喇叭口和所述平直筒之间，并位于所述喇叭口和所述平直筒交界区域的外表面。本公开实施例为工艺进气道提供分段式结构，降低制造难度，提高工艺进气道局部损坏后的可更换性和可维修性；将工艺进气道分为喇叭口和直筒段两部分，使加工工装更加简单，同时降低对热压罐等设备的尺寸要求。

Description

一种工艺进气道及航空发动机实验平台

技术领域

本公开涉及燃气轮机制造领域，尤其涉及一种工艺进气道及航空发动机实验平台。

背景技术

航空发动机的需要进行大量的试验：整机试验、部件试验、高空模拟试验、飞行试验等，其中包括结冰试验、吞鸟试验、叶片甩出试验等大量的破坏性试验。而发动机的大量试验需要配置进气道，根据试验种类，进气道会存在两种构型：产品进气道和工艺进气道。产品进气道是最终或接近最终产品的进气道，而工艺进气道则相对简单，仅仅用来实现发动机试验的进气和测试需求。

对于采用工艺进气道进行破坏性试验的项目，在进行试验时不可避免的将损坏工艺进气道。同时，目前工艺进气道均将其设计和制造成整体式结构，大量采用金属结构或者复材结构完成制造，整体式的进气道结构制造难度大，工装成本高。并且，由于整体式进气道结构的工装尺寸较大，采用热压成型时对热压罐等设备的尺寸要求高，损坏后的进气道修复困难，基本不可能在进行重复利用。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种工艺进气道及航空发动机实验平台，为工艺进气道提供分段式结构，降低制造难度，提高工艺进气道局部损坏后的可更换性和可维修性；将工艺进气道分为喇叭口和直筒段两部分，使加工工装更加简单，同时降低对热压罐等设备的尺寸要求。

在本公开的一个方面，提供一种工艺进气道，包括：

喇叭口，进口端呈向外突扩的喇叭状；

平直筒，进口端连接于所述喇叭口的出口端，且内表面与所述喇叭口的内表面光滑连续；以及

第一对接法兰组件，连接于所述喇叭口和所述平直筒之间，并位于所述喇叭口和所述平直筒交界区域的外表面。

在一些实施例中，所述第一对接法兰组件包括：

第一法兰盘，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于所述喇叭口出口端的外表面；以及

第二法兰盘，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒进口端的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第一法兰盘相连接。

在一些实施例中，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘上设有防错孔，所述防错孔能够与定位销相配合，从而实现所述第一法兰盘和所述第二法兰盘的定位装配。

在一些实施例中，所述工艺进气道还包括：

第三法兰盘，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒进口端的外表面，用于与风扇机匣前安装边互相连接。

在一些实施例中，所述喇叭口包括至少两个喇叭口分段，所述至少两个喇叭口分段沿周向可拼合成所述喇叭口。

在一些实施例中，所述工艺进气道还包括：

第一连接件，沿自身长度方向弯曲，能够贴设于相邻的两个所述喇叭口分段的交界区域的外壁面，且截面呈T型，用以连接相邻的两个所述喇叭口分段。

在一些实施例中，所述平直筒包括至少两个平直筒分段，所述至少两个平直筒分段沿周向可拼合成所述平直筒。

在一些实施例中，所述工艺进气道还包括第二对接法兰组件，连接于相邻的两个所述平直筒分段之间，并位于相邻的两个所述平直筒分段的交界区域的外表面，所述第二对接法兰组件包括：

第二连接件，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段之一的外表面；以及

第三连接件，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段另一的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第二连接件相连接。

在一些实施例中，所述喇叭口为复材层压结构，所述喇叭口的工装设计为阴模，所述喇叭口经由在所述阴模上铺敷复材预浸料、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

在一些实施例中，所述平直筒为蜂窝夹芯结构，所述平直筒的工装为圆筒段，所述平直筒经由在圆筒段工装上铺敷复材预浸料和蜂窝、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

在本公开的一个方面，提供一种航空发动机实验平台，包括如前文任一实施例所述的工艺进气道。

因此，根据本公开实施例，工艺进气道采用喇叭口和平直筒的分体式连接结构，其中的喇叭口采用复材层压结构，工装简单，对热压罐的设备尺寸要求低，极易完成制造，而平直筒段采用蜂窝夹芯结构制造，工装设计和制造简单，复材成型工艺简单，降低了对热压罐等设备的尺寸要求；进一步将喇叭口和平直筒段沿周向分为至少两个分段，使得喇叭口工装和直筒段工装的尺寸进一步降低，大大降低工装的成本以及热压罐设备的尺寸要求。

分体且分段的工艺进气道在完成破坏性试验后，可以根据损坏的位置，拆除损坏的分体或分段，并替换为新的备件，从而大大提高了工艺进气道的重复使用率，降低了试验成本。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的工艺进气道的结构示意图；

图2是根据图1中工艺进气道沿M-M的剖视结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的工艺进气道的第一对接法兰组件的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的工艺进气道的正二测示图；

图5是根据本公开另一些实施例的工艺进气道的结构示意图；

图6是根据本公开另一些实施例的工艺进气道的侧视角度的结构示意图；

图7是根据本公开另一些实施例的工艺进气道的喇叭口与第一连接件的***示意图；

图8是根据本公开另一些实施例的工艺进气道的平直筒与第二对接法兰组件的***示意图；

图9是根据本公开另一些实施例的阴模的结构示意图；

图10是根据本公开另一些实施例的圆筒段的结构示意图。

图中：

1，喇叭口；11，喇叭口分段；2，平直筒；21，平直筒分段；3，第一对接法兰组件；31，第一法兰盘；32，第二法兰盘；4，第三法兰盘；5，第一连接件；6，第二对接法兰组件；7，阴模；8，圆筒段。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～10所示，在本公开的一个方面，提供一种工艺进气道，包括：

喇叭口1，进口端呈向外突扩的喇叭状；

平直筒2，进口端连接于所述喇叭口1的出口端，且内表面与所述喇叭口1的内表面光滑连续；以及

第一对接法兰组件3，连接于所述喇叭口1和所述平直筒2之间，并位于所述喇叭口1和所述平直筒2交界区域的外表面。

本公开按照型面特征将工艺进气道分为喇叭口1和平直筒2两部分，不但降低了工艺进气道的安装组件的尺寸大小，从而降低对热压罐等设备的尺寸要求；还将型面更加复杂的喇叭口1与型面较为简单的平直筒2相互分离，从而有针对性地对具有不同结构特征的喇叭口1和平直筒2进行加工，从而降低制造难度并提高加工精度。

本公开还通过第一对接法兰组件3连接喇叭口1和平直筒2，其中喇叭口1与平直筒2的内表面互相光滑连续，而第一对接法兰组件3也被设置于喇叭口1与平直筒2的交界区域的外表面，从而保证工艺进气道的内表面作为进气道壁面的形态接近于产品进气道，使航空发动机实验平台通过工艺进气道模拟进气环境更贴近于实际使用场景。

如图2～3所示，在一些实施例中，所述第一对接法兰组件3包括：

第一法兰盘31，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于所述喇叭口1出口端的外表面；以及

第二法兰盘32，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒2进口端的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第一法兰盘31相连接。

第一法兰盘31和第二法兰盘32分别通过沉头螺栓固定设置在喇叭口1和平直筒2的外表面，各自再通过螺栓互相连接，实现了喇叭口1和平直筒2之间的互相连接。

在一些实施例中，所述第一法兰盘31和所述第二法兰盘32上设有防错孔，所述防错孔能够与定位销相配合，从而实现所述第一法兰盘31和所述第二法兰盘32的定位装配。

为了实现工艺进气道与位于下游的风扇机匣互相连接，在一些实施例中，所述工艺进气道还包括：

第三法兰盘4，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒2进口端的外表面，用于与风扇机匣前安装边互相连接。

如图5～8所示，为了进一步降低工艺进气道中喇叭口1的尺寸，在一些实施例中，所述喇叭口1包括至少两个喇叭口分段11，所述至少两个喇叭口分段11沿周向可拼合成所述喇叭口1。

为了实现喇叭口分段11的互相拼合，在一些实施例中，所述工艺进气道还包括：

第一连接件5，沿自身长度方向弯曲，能够贴设于相邻的两个所述喇叭口分段11的交界区域的外壁面，且截面呈T型，用以连接相邻的两个所述喇叭口分段11。

第一连接件5以自身的圆弧面贴设于相邻的两个所述喇叭口分段11的交界区域的外壁面，从而实现相邻的两个喇叭口分段11的互相拼合。而如图所示的周向分布的四个喇叭口分段11则通过四个第一连接件5的拼合作用，组合而呈喇叭口1整体。

类似的，为了进一步降低工艺进气道中喇叭口1的尺寸，在一些实施例中，所述平直筒2包括至少两个平直筒分段21，所述至少两个平直筒分段21沿周向可拼合成所述平直筒2。

在一些实施例中，所述工艺进气道还包括第二对接法兰组件6，连接于相邻的两个所述平直筒分段21之间，并位于相邻的两个所述平直筒分段21的交界区域的外表面，所述第二对接法兰组件6包括：：

第二连接件，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段21之一的外表面；以及

第三连接件，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段21另一的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第二连接件相连接。

针对相邻的两个平直筒分段21之间的交界区域，本申请通过第二对接法兰组件6中的第二连接件和第三连接件实现平直筒分段21之间的拼合。而如图所示的周向分布的四个平直筒分段21则通过四个第二对接法兰组件6的拼合作用，组合而呈平直筒2整体。

如图9～10所示，在制造方面，在一些实施例中，所述喇叭口1为复材层压结构，所述喇叭口1的工装设计为阴模7，所述喇叭口1经由在所述阴模7上铺敷复材预浸料、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

在一些实施例中，所述平直筒2为蜂窝夹芯结构，所述平直筒2的工装为圆筒段8，所述平直筒2经由在圆筒段8工装上铺敷复材预浸料和蜂窝、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

在本公开的一个方面，提供一种航空发动机实验平台，包括如前文任一实施例所述的工艺进气道。

因此，根据本公开实施例，工艺进气道采用喇叭口1和平直筒2的分体式连接结构，其中的喇叭口1采用复材层压结构，工装简单，对热压罐的设备尺寸要求低，极易完成制造，而平直筒2段采用蜂窝夹芯结构制造，工装设计和制造简单，复材成型工艺简单，降低了对热压罐等设备的尺寸要求；进一步将喇叭口1和平直筒2段沿周向分为至少两个分段，使得喇叭口1工装和直筒段工装的尺寸进一步降低，大大降低工装的成本以及热压罐设备的尺寸要求。

分体且分段的工艺进气道在完成破坏性试验后，可以根据损坏的位置，拆除损坏的分体或分段，并替换为新的备件，从而大大提高了工艺进气道的重复使用率，降低了试验成本。

以下结合附图对本申请做进一步说明：

如图1～4所示，为本公开的一个具体实施方式：

设计上：将工艺进气道设计为喇叭口1和平直筒2段，设计有L型对接法兰并采用沉头螺栓连接在喇叭口1尾端。平直筒2段前端和尾端均设计有L型对接法兰并采用沉头螺栓连接在平直筒2段上。喇叭口1尾端的L型对接法兰和平直筒2段前端的L型对接法兰采用螺栓连接，平直筒2段尾端的L型法兰通过螺栓连接在风扇机匣前安装边上。

制造上：喇叭口1采用复材层压结构，工装设计为阴模7，将复材预浸料铺敷在阴模7并送入热压罐固化，完成后进行脱模；平直筒2段采用蜂窝夹芯结构，工装为圆筒段8，将复材预浸料和蜂窝铺敷在圆筒段8工装上并送入热压罐固化，完成后进行脱模。

装配上：在喇叭口1和平直筒2段的L型对接法兰上均设计由防错孔和定位销。便于装配定位和安装。

基于此，本公开实施方式采用喇叭口1和平直筒2段连接的工艺进气道，喇叭口1采用复材层压结构，工装简单，对热压罐的设备尺寸要求低，极易完成制造；平直筒2段采用蜂窝夹芯结构制造，工装设计和制造简单，复材成型工艺简单，降低了对热压罐等设备的尺寸要求。

如图5～8所示，为本公开的另一个具体实施方式：

设计上：将工艺进气道设计为喇叭口1和平直筒2段，喇叭口1再均分为4段，每2段之间设计有T型连接件，均通过沉头螺栓连接在喇叭口1上；平直筒2段再均分为4段，每段的侧边均设计有L型对接边，均通过螺栓连接。喇叭口1尾端的L型对接法兰和平直筒2段前端的L型对接法兰采用螺栓连接，平直筒2段尾端的L型法兰通过螺栓连接在风扇机匣前安装边上。

制造上：喇叭口1采用复材层压结构，工装设计为1/4的阴模7，将复材预浸料铺敷在阴模7并送入热压罐固化，完成后进行脱模；平直筒2段采用蜂窝夹芯结构，工装为1/4的圆筒段8，将复材预浸料和蜂窝铺敷在圆筒段8工装上并送入热压罐固化，完成后进行脱模。

装配上：先分别将4段喇叭口1和4段平直筒2段通过螺栓连接完成，再将喇叭口1和平直筒2段通过螺栓连接完成。在喇叭口1和平直筒2段的L型对接法兰上均设计由防错孔和定位销。便于装配定位和安装。

进一步的将喇叭口1和平直筒2段分若干段。首先，分段式的喇叭口1采用复材层压结构，只需要1/4喇叭口1工装即可完成4段喇叭口1的制造。类似的，分段式的平直筒2段采用蜂窝夹芯结构，只需要1/4直筒段工装即可完成4段直筒段的制造。都将大大降低工装的成本以及热压罐设备的尺寸要求。

分段的工艺进气道可在完成破坏性试验后，可以根据损坏的位置，拆除损坏的某段，并替换为新的备件。大大提高了工艺进气道的重复使用率，降低了试验成本。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种工艺进气道，其特征在于，包括：

喇叭口(1)，进口端呈向外突扩的喇叭状；

平直筒(2)，进口端连接于所述喇叭口(1)的出口端，且内表面与所述喇叭口(1)的内表面光滑连续；以及

第一对接法兰组件(3)，连接于所述喇叭口(1)和所述平直筒(2)之间，并位于所述喇叭口(1)和所述平直筒(2)交界区域的外表面。

2.根据权利要求1所述的工艺进气道，其特征在于，所述第一对接法兰组件(3)包括：

第一法兰盘(31)，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于所述喇叭口(1)出口端的外表面；以及

第二法兰盘(32)，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒(2)进口端的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第一法兰盘(31)相连接。

3.根据权利要求2所述的工艺进气道，其特征在于，所述第一法兰盘(31)和所述第二法兰盘(32)上设有防错孔，所述防错孔能够与定位销相配合，从而实现所述第一法兰盘(31)和所述第二法兰盘(32)的定位装配。

4.根据权利要求2所述的工艺进气道，其特征在于，还包括：

第三法兰盘(4)，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于所述平直筒(2)进口端的外表面，用于与风扇机匣前安装边互相连接。

5.根据权利要求1所述的工艺进气道，其特征在于，所述喇叭口(1)包括至少两个喇叭口分段(11)，所述至少两个喇叭口分段(11)沿周向可拼合成所述喇叭口(1)。

6.根据权利要求5所述的工艺进气道，其特征在于，还包括：

第一连接件(5)，沿自身长度方向弯曲，能够贴设于相邻的两个所述喇叭口分段(11)的交界区域的外壁面，且截面呈T型，用以连接相邻的两个所述喇叭口分段(11)。

7.根据权利要求1所述的工艺进气道，其特征在于，所述平直筒(2)包括至少两个平直筒分段(21)，所述至少两个平直筒分段(21)沿周向可拼合成所述平直筒(2)。

8.根据权利要求7所述的工艺进气道，其特征在于，还包括第二对接法兰组件(6)，连接于相邻的两个所述平直筒分段(21)之间，并位于相邻的两个所述平直筒分段(21)的交界区域的外表面，所述第二对接法兰组件(6)包括：

第二连接件，截面呈L型结构，并通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段(21)之一的外表面；以及

第三连接件，截面呈L型结构，通过沉头螺栓固定设置于相邻的两个所述平直筒分段(21)另一的外表面，并通过螺栓与紧贴于自身的所述第二连接件相连接。

9.根据权利要求1所述的工艺进气道，其特征在于，所述喇叭口(1)为复材层压结构，所述喇叭口(1)的工装设计为阴模(7)，所述喇叭口(1)经由在所述阴模(7)上铺敷复材预浸料、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

10.根据权利要求1所述的工艺进气道，其特征在于，所述平直筒(2)为蜂窝夹芯结构，所述平直筒(2)的工装为圆筒段(8)，所述平直筒(2)经由在圆筒段(8)工装上铺敷复材预浸料和蜂窝、送入热压罐固化和脱模后制造完成。

11.一种航空发动机实验平台，其特征在于，包括如权利要求1～10任一所述的工艺进气道。

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