一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备及其校准方法技术

本发明专利技术提供了一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备及其校准方法，所述喷砂设备包括依次连接的辅助空气组件、砂尘计量组件、砂尘混合装置以及多个砂尘喷嘴。该方法从喷砂设备可靠性、发动机进口砂尘浓度和发动机进口砂尘均匀度三方面对喷砂设备进行了全面校准，形成了完整的喷砂设备校准方法；通过对发动机进口砂尘浓度进行校准，获取了发动机进口砂尘浓度实时计算方法，解决了吞砂试验结果评估滞后的问题，大大提高了吞砂试验结果的有效性；通过对发动机进口砂尘均匀度进行校准，获取了发动机进口砂尘均匀度实时测定方法，解决了发动机进口砂尘均匀度无法准确测定的问题，大大提高了吞砂试验的安全性。吞砂试验的安全性。吞砂试验的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备及其校准方法


[0001]本专利技术属于航空发动机环境试验
，具体涉及一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备及其校准方法。

技术介绍

[0002]飞机在沙漠、浓烟浓雾等环境比较恶劣的地区飞行时，发动机往往会吸入由风、飞机尾迹扬起或漂浮于空气中的砂粒和灰尘颗粒。砂粒和灰尘颗粒具有强烈的磨蚀性，可使发动机风扇、压气机转子和静子叶片薄的尾缘和尖部磨蚀，降低风扇、压气机的工作效率和结构强度，小砂粒融化并附着于涡轮叶片表面，进而影响涡轮工作效率。砂尘环境也会使发动机燃油消耗率和维护成本增加，实际使用寿命大大降低。
[0003]吞砂试验的成败制约着装备该型发动机的飞机是否具备在沙漠、浓烟浓雾等环境比较恶劣地区部署与执勤的能力。我国《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》（GJB 241A
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2010）和《航空涡轮螺桨和涡轮轴发动机通用规范》（GJB 242A
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2018）把吞砂试验作为新型航空发动机状态鉴定的重要试验项目之一，《航空涡喷涡扇发动机吞砂试验要求》（GJB 2026
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94）也对发动机进口砂尘浓度和均匀度做出了规定，并要求发动机吞砂试验前对喷砂设备进行校准。发动机进口砂尘浓度过低时，无法准确获取发动机抗砂尘能力，砂尘浓度过高时，可能造成发动机损坏，砂尘浓度过低或过高均会导致吞砂试验失败；发动机进口砂尘不均匀时，可能造成发动机转静子叶片不均匀磨蚀而损坏，进而导致吞砂试验失败。由此可见，实时监测并控制发动机进口砂尘浓度和均匀度对成功完成航空发动机吞砂试验并获取发动机抗砂尘能力至关重要。
[0004]现有的喷砂设备校准方法缺乏对发动机进口砂尘均匀度的校准，且校准结果无法用于发动机进口砂尘浓度实时计算和发动机进口砂尘均匀度的实时测定，影响吞砂试验结果的有效性和吞砂试验的安全性，不利于吞砂试验的顺利开展。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备及校准方法，以解决现有喷砂设备吞砂试验前校准内容不完整和吞砂试验中无法实时计算发动机进口砂尘浓度、测定发动机进口砂尘均匀度的问题，保证吞砂试验的顺利进行。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案，提供了一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备，所述喷砂设备包括依次连接的用于提供喷砂用引射空气的辅助空气组件、用于砂尘流量计量的砂尘计量组件、用于将砂尘在引射空气中散布均匀的砂尘混合装置以及用于进行喷砂的多个砂尘喷嘴。
[0007]本专利技术所提供的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，还具有这样的特征，所述辅助空气组件包括：总供气管路、主路供气管路和旁路供气管路，所述总供气管路上设有顺次连接的试车台供气压力测点、总供气常闭阀、空气过滤器；所述主路供气管路上设有顺次连接的主路供气常闭阀、主路调压常闭阀、空气流量测量装置；所述旁路供气管路上设有顺次连
接的旁路供气常闭阀和旁路调压常闭阀，其中，所述试车台供气压力测点用于监测辅助供气压力；所述总供气常闭阀用于控制辅助供气的供给；所述空气过滤器用于过滤辅助空气中的杂质；主路供气常闭阀用于控制主路供气管路内的空气供给；主路调压常闭阀用于调节主路供气管路内的空气压力和流量；空气流量测量装置用于测量主路供气管路内的空气流量；旁路供气常闭阀用于控制旁路供气管路内的空气供给；旁路调压常闭阀用于调节旁路供气管路内的空气压力和流量。
[0008]本专利技术所提供的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，还具有这样的特征，所述砂尘计量组件包括砂尘计量装置，所述砂尘计量装置包括砂筒、设置在砂筒内的砂尘计量拨片以及同时与砂筒和主路供气管路连接的汇流管，所述砂筒为垂直筒状结构，砂筒的容积不小于航空发动机一个阶段试验的吞砂量，所述砂筒上方设有与旁路供气管路连接的进气口、下方设有排砂口、侧边设有观察窗；所述砂尘计量拨片通过向心力在引射空气的辅助作用下保证计量砂尘全部进入排砂口；所述汇流管用于保证砂尘向所述砂尘混合装置运动。
[0009]本专利技术所提供的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，还具有这样的特征，所述砂尘计量组件还包括用于测量砂筒压力的砂筒压力测点和用于测量汇流管压力的汇流管压力测点。
[0010]本专利技术所提供的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，还具有这样的特征，所述砂尘混合装置包括直段、导流槽以及分布均匀的多个混合装置出砂口，引射空气在直段中不断涡旋，使得砂尘经多次与直段壁面碰撞反弹后与引射空气在直段内有效掺混后通过导流槽和混合装置出砂口排出。
[0011]本专利技术所提供的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，还具有这样的特征，所述砂尘喷嘴为与砂尘混合装置通过软管连接的直通型喷嘴，所述多个砂尘喷嘴均匀布置。
[0012]本专利技术的另一目的在于，提供一种前述任一项所述的喷砂设备的校准方法，所述方法包括如下步骤：S1：喷砂设备可靠性检查；S2：发动机进口砂尘浓度校准；S3：发动机进口均匀度校准。
[0013]本专利技术所提供的的航空发动机吞砂试验用喷砂设备校准方法，还具有这样的特征，所述S1中的可靠性检查为在汇流管不供给引射空气、砂筒不装载砂尘且不供给引射空气的条件下进行的。
[0014]本专利技术所提供的的航空发动机吞砂试验用喷砂设备校准方法，还具有这样的特征，所述S1的步骤如下：S1.1：启动砂尘计量装置，测量并记录砂尘计算拨片位置，计算1小时砂尘计量拨片实际进给距离，结合1小时砂尘计量拨片理论进给距离，计算喷砂设备砂尘计量精度；S1.2：获取并固化喷砂设备砂尘计量精度满足要求的全部前置条件参数；S1.3：实时监测并控制喷砂设备砂尘计量精度满足要求的全部前置条件参数；S1.4：重复S1.1
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S1.3至少10次。
[0015]本专利技术所提供的的航空发动机吞砂试验用喷砂设备校准方法，还具有这样的特征，所述S2的步骤如下：S2.1：将多个砂尘喷嘴的出口连接至同一个大砂尘袋，称重并记录大砂尘袋重量；
S2.2：在汇流管供给空气流速不小于11m/s的引射空气并且在砂筒内装载砂尘后，观察砂筒压力测点和汇流管压力测点，向砂筒内供给引射空气使得砂筒压力高于汇流管压力；S2.3：采集当前环境大气湿度，启动砂尘计量装置1小时后，称量大砂尘袋的重量，计算获得1小时试验发动机实际吞砂量；S2.4：根据获取的参试发动机吞砂状态的空气流量，结合采集的当前环境大气温度，计算获得当前环境大气温度下的空气流量；S2.5：结合S2.3获得的1小时试验发动机实际吞砂量和S2.4计算获得的当前环境大气温度下的空气流量，算得发动机进口砂尘浓度，获取并固化发动机进口砂尘浓度满足要求的全部前置条件；S2.6：重复S2.3
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S2.5至少10次，评估实时计算发动机进口砂尘浓度方法的准确性和可靠性。
[0016]本专利技术所提供的的航空发动机吞砂试验用喷砂设备校准方法，还具有这样的特征，所述S3的步骤如下：S3.1：将单个砂尘喷嘴的出口连接至小砂尘袋，称重并记录小砂尘袋重量；S3.2：在汇流管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述喷砂设备包括依次连接的用于提供喷砂用引射空气的辅助空气组件、用于砂尘流量计量的砂尘计量组件、用于将砂尘在引射空气中散布均匀的砂尘混合装置以及用于进行喷砂的多个砂尘喷嘴。2.根据权利要求1所述的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述辅助空气组件包括：总供气管路、主路供气管路和旁路供气管路，所述总供气管路上设有顺次连接的试车台供气压力测点、总供气常闭阀、空气过滤器；所述主路供气管路上设有顺次连接的主路供气常闭阀、主路调压常闭阀、空气流量测量装置；所述旁路供气管路上设有顺次连接的旁路供气常闭阀和旁路调压常闭阀，其中，所述试车台供气压力测点用于监测辅助供气压力；所述总供气常闭阀用于控制辅助供气的供给；所述空气过滤器用于过滤辅助空气中的杂质；主路供气常闭阀用于控制主路供气管路内的空气供给；主路调压常闭阀用于调节主路供气管路内的空气压力和流量；空气流量测量装置用于测量主路供气管路内的空气流量；旁路供气常闭阀用于控制旁路供气管路内的空气供给；旁路调压常闭阀用于调节旁路供气管路内的空气压力和流量。3.根据权利要求2所述的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述砂尘计量组件包括砂尘计量装置，所述砂尘计量装置包括砂筒、设置在砂筒内的砂尘计量拨片以及同时与砂筒和主路供气管路连接的汇流管，所述砂筒为垂直筒状结构，砂筒的容积不小于航空发动机一个阶段试验的吞砂量，所述砂筒上方设有与旁路供气管路连接的进气口、下方设有排砂口、侧边设有观察窗；所述砂尘计量拨片通过向心力在引射空气的辅助作用下保证计量砂尘全部进入排砂口；所述汇流管用于保证砂尘向所述砂尘混合装置运动。4.根据权利要求3所述的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述砂尘计量组件还包括用于测量砂筒压力的砂筒压力测点和用于测量汇流管压力的汇流管压力测点。5.根据权利要求1所述的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述砂尘混合装置包括直段、导流槽以及分布均匀的多个混合装置出砂口，引射空气在直段中不断涡旋，使得砂尘经多次与直段壁面碰撞反弹后与引射空气在直段内有效掺混后通过导流槽和混合装置出砂口排出。6.根据权利要求1所述的航空发动机吞砂试验用喷砂设备，其特征在于，所述砂尘喷嘴为与砂尘混合装置通过软管连接的直通型喷嘴，所述多个砂尘喷嘴均匀布置。7.如权利要求1
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6任一项所述的喷砂设备的校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：喷砂设备可靠性检查；S2：发动机进口砂尘浓度校准；S3：发动机进口均匀度校准。8.根据权利要求7所述的航空发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗华兵，张世维，彭永骢，范泽兵，唐楠，唐向清，王飞飞，李宏韬，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：