一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置及其设计方法制造方法及图纸

本申请提供了一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置及其设计方法属于航空发动机吞咽试验技术领域，砂尘浓度控制装置，包括：砂筒；砂尘汇流组件，顶端连接砂筒的底部，底部设有出砂口；砂尘流量计量组件，包括转轴、拨片和排砂管，转轴穿过砂筒顶壁，转轴的底端在砂筒内连接拨片，排砂管的顶端连接拨片，排砂管中空设置，排砂管顶端的侧壁上设有排砂口，拨片和排砂管位于砂筒内部，排砂管从砂筒的底部伸出进入砂尘汇流组件的顶端；砂尘流量控制组件，输出端在砂筒外连接转轴的顶端，驱动转轴相对砂筒升降，且驱动转轴绕轴心转动。通过本申请的处理方案，计量进口砂尘流量，保证发动机吞砂试验时进口砂尘浓度的准确性。砂试验时进口砂尘浓度的准确性。砂试验时进口砂尘浓度的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置及其设计方法


[0001]本申请涉及航空发动机吞咽试验的领域，尤其是涉及一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置及其设计方法。

技术介绍

[0002]军用飞机在沙漠、浓烟浓雾等环境比较恶劣的地区执行任务时，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]为了确定发动机吞咽砂尘后的工作能力，世界各国纷纷开展相关研究。早在20世纪80年代，美国GE公司就根据《发动机叶片材料耐砂蚀性测试规范》(MIL
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STD
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3033)完成了TF34和CF6发动机吞砂试验，英国罗
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罗公司根据NATO标准完成了奥林巴斯593发动机吞砂试验，俄罗斯也根据GOST相应标准完成了TB2
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117发动机吞砂试验，很好的获取了航空发动机抗砂尘能力，并以此为依据指导了航空发动机的设计和制造，取得了良好的效果。
[0004]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)也对发动机吞砂试验时的进口砂尘浓度做出了规定。
[0005]现有的技术手段在发动机吞咽砂尘时无法直接测量发动机进口砂尘浓度。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提供一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置及其设计方法，采用间接计算的方法解决发动机吞砂试验时无法直接测量进口砂尘浓度的问题，保证发动机吞砂试验时进口砂尘浓度的准确性。
[0007]一方面，本申请提供的一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置采用如下的技术方案：
[0008]一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置，包括：
[0009]砂筒，储存有砂尘；
[0010]砂尘汇流组件，顶端连接所述砂筒的底部，底部设有出砂口；
[0011]砂尘流量计量组件，包括转轴、拨片和排砂管，所述转轴穿过所述砂筒顶壁，所述转轴的底端在砂筒内连接拨片，所述排砂管的顶端连接拨片，所述排砂管中空设置，所述排砂管顶端的侧壁上设有排砂口，所述拨片和排砂管位于砂筒内部，所述排砂管从所述砂筒的底部伸出进入砂尘汇流组件的顶端；
[0012]砂尘流量控制组件，输出端在砂筒外连接转轴的顶端，驱动所述转轴相对砂筒升
降，且驱动转轴绕轴心转动。
[0013]可选的，所述砂筒的顶壁设有供转轴穿过的第一安装孔，所述转轴外壁和第一安装孔的内壁密封连接，所述砂筒的底壁上设有供排砂管伸出的第二安装孔，所述排砂管外壁和第二安装孔的内壁密封连接，所述砂筒的顶壁上设有与砂筒内部连通的供气接头，所述砂筒底壁设有与砂筒内部连通的漏砂接头，所述砂筒的侧壁上设有观察窗，所述砂筒的顶壁上设有次流引射空气压力测点。
[0014]可选的，所述砂筒内的顶壁设有与供气接头连通的分流器，所述分流器的进气端连通供气接头，所述分流器的排气端的侧壁上设有沿周向均匀分布的若干圆孔。
[0015]可选的，所述砂筒的顶壁上设有封闭转轴和第一安装孔之间间隙的轴封，所述砂筒的底壁上设有封闭排砂管和第二安装孔之间间隙的轴封。
[0016]可选的，所述拨片的肋线为渐开线，所述拨片的直径范围为(130
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170)mm，所述拨片的高度范围为(23
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27)mm，所述拨片、转轴和排砂管同轴设置。
[0017]可选的，所述砂尘汇流组件包括水平管、竖直管和主流引射空气压力测点，所述竖直管顶端连接砂筒底部，所述竖直管底端连接水平管的中部，所述水平管用于与试车台辅助空气管路、发动机进口砂尘均匀度控制装置的连接，同时还用于砂尘与主流引射空气的充分跟随，所述主流引射空气压力测点安装在水平管上，用于主流引射空气压力的监测。
[0018]可选的，所述砂尘流量控制组件包括安装座、升降机构和旋转机构，所述升降机构安装在安装座上，所述升降机构的输出端连接所述旋转机构，驱动所述旋转机构升降，所述旋转机构的输出轴连接所述转轴，驱动所述转轴绕轴线转动。
[0019]另一方面，本申请提供的一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置的设计方法采用如下的技术方案：
[0020]一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置的设计方法，包括如下步骤：
[0021]根据试验发动机最大连续推力状态下的设计空气质量流量，完成上述权利要求1
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7中任一项中发动机进口砂尘浓度控制装置的总体布局设计，若空气质量流量大于100kg/s，则将多个发动机进口砂尘浓度控制装置并联，所述，多个所述砂尘汇流组件与同一个试车台辅助空气管路和发动机进口砂尘均匀度控制装置连通，反之则将单个所述发动机进口砂尘浓度控制装置的述砂尘汇流组件与试车台辅助空气管路和发动机进口砂尘均匀度控制装置连通；
[0022]确定砂筒高度及内径、观察窗高度、转轴长度、排砂管长度、升降机构行程、拨片直径和砂尘汇流组件竖直管长度；
[0023]确定排砂管排砂口最小截面积、排砂管内外径、拨片高度、转轴直径和砂尘汇流组件竖直管内径；
[0024]确定升降机构的导程、控制精度和旋转机构的扭矩、转速和控制精度；
[0025]确定砂尘汇流组件水平管内径；
[0026]进行联合调试。
[0027]综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
[0028]本申请设计的轴封封闭了转轴与砂筒第一安装孔和排砂管与砂筒第二安装孔之间的间隙，防止砂筒中的砂尘进入轴与孔之间的间隙造成轴卡滞、断裂，导致砂尘流量计量组件无法计量砂尘流量。
[0029]本申请设计的分流器将垂直向下的次流引射空气水平均匀引入砂筒，同时降低进入砂筒内的次流引射空气的流速，防止次流引射空气高速冲击砂筒内的砂尘而导致砂尘流量计量组件无法准确计量砂尘流量。
[0030]本申请设计的观察窗为透明的有机玻璃，校准或试验时分别本地实时目视监测或远程实时视频监测砂筒中的砂尘量，防止砂尘流量计量组件空载运行而无法计量砂尘流量。
[0031]本申请提出的航空发动机进口砂尘浓度控制装置贯彻了通用化和模块化的设计理念，单组串联或多组并联可用于不同空气流量级航空发动机吞砂试验时进口砂尘浓度的控制，进口砂尘浓度满足吞砂试验要求的同时，不仅拓展了装置的适用范围，更提高了装置的利用率。
附图说明
[0032]为了更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机进口砂尘浓度控制装置，其特征在于，包括：砂筒，储存有砂尘；砂尘汇流组件，顶端连接所述砂筒的底部，底部设有出砂口；砂尘流量计量组件，包括转轴、拨片和排砂管，所述转轴穿过所述砂筒顶壁，所述转轴的底端在砂筒内连接拨片，所述排砂管的顶端连接拨片，所述排砂管中空设置，所述排砂管顶端的侧壁上设有排砂口，所述拨片和排砂管位于砂筒内部，所述排砂管从所述砂筒的底部伸出进入砂尘汇流组件的顶端；砂尘流量控制组件，输出端在砂筒外连接转轴的顶端，驱动所述转轴相对砂筒升降，且驱动转轴绕轴心转动。2.根据权利要求1所述的航空发动机进口砂尘浓度控制装置，其特征在于，所述砂筒的顶壁设有供转轴穿过的第一安装孔，所述转轴外壁和第一安装孔的内壁密封连接，所述砂筒的底壁上设有供排砂管伸出的第二安装孔，所述排砂管外壁和第二安装孔的内壁密封连接，所述砂筒的顶壁上设有与砂筒内部连通的供气接头，所述砂筒底壁设有与砂筒内部连通的漏砂接头，所述砂筒的侧壁上设有观察窗，所述砂筒的顶壁上设有次流引射空气压力测点。3.根据权利要求2所述的航空发动机进口砂尘浓度控制装置，其特征在于，所述砂筒内的顶壁设有与供气接头连通的分流器，所述分流器的进气端连通供气接头，所述分流器的排气端的侧壁上设有沿周向均匀分布的若干圆孔。4.根据权利要求2所述的航空发动机进口砂尘浓度控制装置，其特征在于，所述砂筒的顶壁上设有封闭转轴和第一安装孔之间间隙的轴封，所述砂筒的底壁上设有封闭排砂管和第二安装孔之间间隙的轴封。5.根据权利要求1所述的航空发动机进口砂尘浓度控制装置，其特征在于，所述拨片的肋线为渐开线，所述拨片的直径范围为(130
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170)mm，所述拨片的高度范围为(23
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27)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗华兵，范泽兵，刘兵，彭永骢，张世维，王衡，王飞飞，唐楠，
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：