一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置及方法与流程

1.本发明属于航空系统技术领域，具体涉及一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置及方法。


背景技术：

2.进气总压畸变是指总压在航空发动机进气道出口或风扇/压气机进口界面呈现出的不均匀分布现象。总压畸变会对航空发动机以及飞机造成多种危害，例如使得压气机总压比与效率下降、稳定裕度减小、威胁飞机飞行安全等。为了开展这方面的实验研究来评估总压畸变对航空发动机性能的影响，必须要有能够较准确模拟出进气总压畸变的实验装置。
3.总压畸变包括两个部分，分别为稳态总压畸变和动态总压畸变。欧美等国在模拟进气总压畸变时通常使用畸变网发生器，将畸变网置于气流通道中，利用气流经过网格造成总压损失来产生总压畸变，
4.网格分布不同的畸变网可产生不同范围和强度的畸变图谱。由于畸变网后气流脉动较小，因此主要产生的是稳态总压畸变；俄罗斯则通常使用弦月形的实心插板，气流通过后会产生低压区，并在板边形成湍流，从而产生稳态和动态组合的总压畸变，但比例为稳态与动态各占50％左右，变化很小，与实际的进气道出口总压畸变稳动态比例不完全符合，在局部工况点存在较大偏差。
5.已有研究表明，稳动态畸变比例不同会改变总压畸变对发动机性能与稳定性的影响，然而现有的总压畸变发生装置无法满足相关实验研究的需要，需要设计一种能够方便调节稳动态畸变指数比例的总压畸变发生器。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置及方法；
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，包括:插板总压畸变发生器主体装置和插板，其中：
8.所述插板总压畸变发生器主体装置包括插板畸变发生器箱体和传动系统；
9.所述插板位于插板畸变发生器箱体内部，并在传动系统作用下沿着插板畸变发生器箱体的内壁直线移动；
10.所述插板畸变发生器箱体包括可拆卸盖板、两侧挡板、上下挡板和前后固定挡板，可拆卸盖板、两侧挡板、上下挡板和前后固定挡板相互连接围成一个密封空间，且两侧挡板上设有连接进气与出气通道的圆管；
11.所述传动系统包括门型机构、伺服电机、传动皮带、传动轴和门型机构与皮带连接件，私服电机通过联轴器驱动传动轴，传动皮带设置在传动轴上，门型机构通过门型机构与皮带连接件安装在传动皮带上。
12.进一步地，所述传动系统上还安装有位移传感器。
13.进一步地，所述插板安装于门型机构上。
14.进一步地，所述门型机构通过滑块导轨机构与门型机构与皮带连接件相连接。
15.进一步地，所述滑块导轨机构包括两根导轨与四个滑块，四个滑块分别对称安装在两根导轨上，且四个滑块均与门型机构表面相接触。
16.进一步地，所述插板包括开孔弦月式插板和开齿弦月式插板；
17.所述开孔弦月式插板上开设有若干圆孔；
18.所述开齿弦月式插板上开设有若干凹槽。
19.本发明还提供了一种基于权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置的实验方法，包括:
20.步骤1：根据实验需要，确定所需产生的总压畸变指数稳动态比例，选取合适的插板形式；
21.步骤2：根据实验所需产生的稳动态总压畸变指数大小，选取合适的插板深度进行实验；
22.步骤3：若需要测量不同插板深度下稳动态总压畸变指数及其各自所占比例，则通过伺服电机带动皮带再带动与皮带固定在一起的安装插板的门型机构运动，通过位移传感器来判断插板是否处于所设深度；
23.步骤4：若需测量多种不同的稳动态畸变指数比例，则将插板归于零深度下，打开盖板，更换插板后安上盖板，即可进行不同插板深度的实验；
24.步骤5：若需获得临界压力畸变指数，则可以通过伺服电机驱动来连续缓慢的增加插板深度，从而可以获得准确的临界压力畸变指数。
25.有益效果：本发明提供的一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置可以通过更换插板产生不同比例的稳动态畸变指数，且可以实现不停机改变插板深度以及更换不同形式的插板，稳动态畸变指数比例可以通过更换不同形式的插板以及改变插板深度进行调节。
26.综上，本发明与目前已有的技术比较有以下优点：
27.a1)可以通过更换插板实现不同稳动态畸变指数比例；
28.a2)可以不停机改变插板深度以及更换不同形式插板；
29.a3)可以通过伺服电机与位移传感器精确控制插板深度。
附图说明
30.图1为可移动插板装置安装位置示意图；
31.图2为开齿弦月式插板示意图；
32.图3为开孔弦月式插板示意图；
33.图4为可移动插板装置主体示意图；
34.图5为传动系统与位移传感器安装示意图；
35.图6为安装门型机构的滑块导轨机构示意图。
36.图中：1、可拆卸盖板，2、两侧挡板，3、上下挡板，4、前后固定挡板，5、位移传感器，6、门型机构，7、伺服电机，8、连接进气与出气通道的圆管，9、传动皮带，10、传动轴，11、门型
机构与皮带连接件，12、导轨，13、滑块，14、可移动插板装置，15、管道，16、压气机进口。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
38.本发明提供一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，包括插板总压畸变发生器主体装置和易更换的产生不同比例稳动态畸变指数的插板，其中：
39.插板总压畸变发生器主体装置包括插板畸变发生器箱体和传动系统，传动系统设置在插板畸变发生器箱体内部；
40.插板设置在传动系统上，且位于插板畸变发生器箱体内部。
41.如图1所示在航空发动机压气机/风扇气动稳定性实验中，可移动插板装置14安装在进口管道15距压气机进口16三倍直径处。
42.如图2-3所示易更换的产生不同比例稳动态畸变指数的插板包括开孔弦月式插板和开齿弦月式插板，通过不同的插板形式可以产生不同的稳动态畸变指数比例，其中图中所示齿与孔的大小及数量仅作参考，可根据实验所需进行调整。
43.本实施例中，开孔弦月式插板上开设有若干均匀排布的圆孔，开齿弦月式插板上开设有若干长条形型凹槽，长条形型凹槽沿着开齿弦月式插板的表面均匀排布。
44.如图4-5所示可移动插板装置14的主体由插板畸变发生器箱体与传动系统组成，插板畸变发生器箱体包括可拆卸盖板1、两侧挡板2、上下挡板3和前后固定挡板4，可拆卸盖板1、两侧挡板2、上下挡板3和前后固定挡板4相互连接围成一个密封空间，封闭的箱体可以减小外部环境与实验管道的空气流动，在箱体内部形成一个相对静止的环境，以确保实验的准确性，且前方可拆卸盖板1可以用来很方便的更换不同形式的插板，所述传动系统包括门型机构6、伺服电机7、传动皮带9、传动轴10和门型机构与皮带连接件11，插板安装于门型机构6上，门型机构6通过门型机构与皮带连接件11与传动皮带9固定在一起，伺服电机7通过联轴器驱动传动轴10，传动轴10带动传动皮带9移动从而带动门型机构6移动来改变插板深度，不同的插板深度可以产生不同大小的稳动态畸变指数以及不同的稳动态畸变指数比例，从而得到实验所需的插板深度，当需要改变插板深度时，只需要通过控制器驱动伺服电机7即可，同时安装在传动系统上的位移传感器5可以检测插板是否处于目标位置，确保实验的准确性。
45.本实施例中，可移动插板装置14的插板可以通过拆卸主体装置的插板畸变发生器箱体的前方的一块可拆卸盖板1来更换，在插板深度为零的情况下，取下可拆卸盖板1后将插板与门型机构6连接断开即可更换插板，更换完成后重新将插板与门型机构6连接，装上可拆卸盖板1即可，可更换插板为开齿弦月式插板、开孔弦月式插板等两种不同形式的插板，通过这两种不同形式的插板分别可以产生不同比例的稳动态畸变指数。
46.如图6所示，滑块导轨机构包括两根导轨12与四个滑块13，四个滑块13分别对称安装在两根导轨12上，且四个滑块13均与门型机构6表面相接触，上方图形为安装位置示意图，下方两图形为滑块导轨机构的形状示意图，导轨滑块机构用于限制门型机构的上下移动以及减小门型机构移动时的摩擦力。
47.本发明还提供一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置的实验方法，具体步骤包括:
48.步骤1：根据实验需要，确定所需产生的总压畸变指数稳动态比例，选取合适的插板形式。
49.步骤2：根据实验所需产生的稳动态总压畸变指数大小，选取合适的插板深度进行实验。
50.步骤3：若需要测量不同插板深度下稳动态总压畸变指数及其各自所占比例，则通过伺服电机带动皮带再带动与皮带固定在一起的安装插板的门型机构运动，通过位移传感器来判断插板是否处于所设深度。
51.步骤4：若需测量多种不同的稳动态畸变指数比例，则将插板归于零深度下，打开盖板，更换插板后安上盖板，即可进行不同插板深度的实验。
52.步骤5：若需获得临界压力畸变指数，则可以通过伺服电机驱动来连续缓慢的增加插板深度，从而可以获得准确的临界压力畸变指数。
53.本发明实现了以下效果：
54.b1)可以通过更换插板产生稳动态比例不同的总压畸变；
55.b2)插板可以实现不停机更换；
56.b3)插板可以通过电子控制改变深度；
57.b4)通过伺服电机与位移传感器可以精确控制插板深度；
58.b5)可在不同插板深度下产生稳动态畸变比例不同的总压畸变。
59.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。

技术特征：
1.一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，包括:插板总压畸变发生器主体装置和插板，其中：所述插板总压畸变发生器主体装置包括插板畸变发生器箱体和传动系统；所述插板位于插板畸变发生器箱体内部，并在传动系统作用下沿着插板畸变发生器箱体的内壁直线移动；所述插板畸变发生器箱体包括可拆卸盖板(1)、两侧挡板(2)、上下挡板(3)和前后固定挡板(4)，可拆卸盖板(1)、两侧挡板(2)、上下挡板(3)和前后固定挡板(4)相互连接围成一个密封空间，且两侧挡板(2)上设有连接进气与出气通道的圆管(8)；所述传动系统包括门型机构(6)、伺服电机(7)、传动皮带(9)、传动轴(10)和门型机构与皮带连接件(11)，私服电机(7)通过联轴器驱动传动轴(10)，传动皮带(9)设置在传动轴(10)上，门型机构(6)通过门型机构与皮带连接件(11)安装在传动皮带(9)上。2.根据权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，所述传动系统上还安装有位移传感器(5)。3.根据权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，所述插板安装于门型机构(6)上。4.根据权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，所述门型机构(6)通过滑块导轨机构与门型机构与皮带连接件(11)相连接。5.根据权利要求4所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，所述滑块导轨机构包括两根导轨(12)与四个滑块(13)，四个滑块(13)分别对称安装在两根导轨(12)上，且四个滑块(13)均与门型机构(6)表面相接触。6.根据权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置，其特征在于，所述插板包括开孔弦月式插板和开齿弦月式插板；所述开孔弦月式插板上开设有若干圆孔；所述开齿弦月式插板上开设有若干凹槽。7.一种基于权利要求1所述调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置的实验方法，其特征在于，包括:步骤1：根据实验需要，确定所需产生的总压畸变指数稳动态比例，选取合适的插板形式；步骤2：根据实验所需产生的稳动态总压畸变指数大小，选取合适的插板深度进行实验；步骤3：若需要测量不同插板深度下稳动态总压畸变指数及其各自所占比例，则通过伺服电机带动皮带再带动与皮带固定在一起的安装插板的门型机构运动，通过位移传感器来判断插板是否处于所设深度；步骤4：若需测量多种不同的稳动态畸变指数比例，则将插板归于零深度下，打开盖板，更换插板后安上盖板，即可进行不同插板深度的实验；步骤5：若需获得临界压力畸变指数，则可以通过伺服电机驱动来连续缓慢的增加插板深度，从而可以获得准确的临界压力畸变指数。

技术总结
一种调节稳动态畸变指数比例的可移动插板装置及方法，包括:插板总压畸变发生器主体装置和易更换的产生不同比例稳动态畸变指数的插板，其中：所述插板总压畸变发生器主体装置包括插板畸变发生器箱体和传动系统，传动系统设置在插板畸变发生器箱体内部；所述易更换的产生不同比例稳动态畸变指数的插板设置在传动系统上，且位于插板畸变发生器箱体内部，可以通过更换插板产生不同比例的稳动态畸变指数，且可以实现不停机改变插板深度以及更换不同形式的插板，稳动态畸变指数比例可以通过更换不同形式的插板以及改变插板深度进行调节。节。节。


技术研发人员：屠宝锋 何琪 杨光 梁彩云 任智博 赵肃 田方超 潘宝军
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/22