【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机领域，具体涉及一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置及方法。
技术介绍
1、陶瓷基复合材料(cmc)具有轻质高强的特点和优异的高温力学性能，因此采用cmc替代高温合金材料制造航空发动机燃烧室的内外环能够显著提高燃烧室部件的使用温度上限，提高发动机的整体效能并减少污染排放。完整的cmc材料燃烧室体积较大，为了降低试验成本，缩短试制周期，设计验证阶段通常以单扇区燃烧室为单位进行试验测试，即制造对应一个或几个燃烧室头部的扇形燃烧室代替整环燃烧室进行测试。目前cmc燃烧室试验装置普遍需要采用金属结构对cmc构件进行固定，在进行高温试验时cmc与金属材料热膨胀系数差别较大，容易发生热失配问题，cmc燃烧室在测试过程中容易受到额外的应力与振动载荷影响，不利于高温高压条件下的试验考核。因此，提供一种能够避免热失配的cmc复合材料单扇区燃烧室试验装置对于发动机设计与优化十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，能够避免高温测试过程中的热失配。本专利技术还提供过一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验方法。
2、本专利技术一个方面的实施例提供一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，该装置包括试验件和固定装置；其中，所述试验件配置为陶瓷基复合材料制成的框形结构，所述试验件模拟燃烧室结构，包括进气端与排气端；所述固定装置包括两个相对设置的固定板，所述固定板采用金属材料制造，所述试验件设置在所述固定板之间，所述固定板上设置有
3、该装置的金属件与cmc试验件之间通过顶紧的方式进行固定，金属件与cmc试验件之间仅依靠顶紧产生的压力形成限位，高温工况下的热变形容易在试验件与固定装置之间协调吸收，金属件与cmc试验件之间不会产生显著的拉应力或切应力，有效消除了热失配问题。
4、进一步地，在部分实施例中，所述试验件包括内环扇形板、外环扇形板和两块侧板，所述内环扇形板、外环扇形板两端分别与两块所述侧板连接，所述内环扇形板、外环扇形板与侧板在连接位置设置有交叉结构，使至少部分所述内环扇形板、外环扇形板与侧板越过所述连接位置继续延伸形成支撑部，所述顶紧装置抵接于所述支撑部。交叉结构形成的支撑部有利于顶紧装置的支撑力平衡，能够提高试验装置的稳定性并降低有害振动。
5、进一步地，在部分实施例中，所述交叉结构配置为插板与插口，所述插板与所述插口相卡接形成连接，所述插板穿过所述插口延伸。插板与插口结构加工简单，形成的支撑部结构稳定。
6、进一步地，在部分实施例中，所述顶紧装置包括金属压块和弹性紧固件，所述金属压块呈l形，由所述弹性紧固件顶紧使l形的两边同时抵接于所述侧板与所述内环扇形板或外环扇形板的支撑部。l形金属压块能够同时抵接相邻的两个支撑部，有利于受力平衡和结构稳定。
7、进一步地，在部分实施例中，所述弹性紧固件配置为连接销与紧固弹簧，所述连接销穿设于所述固定板。紧固弹簧能够使弹性紧固件保持顶紧状态，避免温度变化造成的螺栓松弛。
8、进一步地，在部分实施例中，所述弹性紧固件还包括外螺纹螺母，所述外螺纹螺母固定在所述固定板上，所述紧固弹簧抵接于所述外螺纹螺母以为所述连接销提供推顶力。
9、进一步地，在部分实施例中，所述连接销配置为光杆，所述外螺纹螺母的中心孔壁体配置为光滑壁体。外螺纹螺母与连接销之间仅通过紧固弹簧施加压应力，进一步避免高温工况下零件间因热变形而产生应力。
10、进一步地，在部分实施例中，所述金属压块采用横截面扫掠成型工艺制造。
11、进一步地，在部分实施例中，所述交叉结构配置为插板与插口，所述插板与所述插口相卡接形成连接，所述插板穿过所述插口延伸，所述金属压块设置有卡接部，所述卡接部与所述插板穿过所述插口的部分相卡接。卡接部与插板相卡接，在连接销顶紧之前能够将金属压块固定在试验件上。
12、进一步地，在部分实施例中，所述顶紧装置配置有四组，分别设置在所述试验件的所述内环扇形板、外环扇形板与两块所述侧板的连接位置。四组顶紧装置有利于实现受力平衡，提高试验件在试验过程中的稳定性。
13、进一步地，在部分实施例中，所述固定装置还包括头部安装框，所述头部安装框设置在所述试验件的进气端，与所述固定板分别固定连接，所述头部安装框设置有固定槽以与所述试验件的进气端相卡接。头部安装框能够提供与上游试验设备的安装接口，并为固定板提供额外的固定支撑作用。
14、进一步地，在部分实施例中，所述头部安装框还包括安装肋板，以容许燃烧室头部组件安装在所述安装肋板上。
15、进一步地，在部分实施例中，所述固定装置还包括安装盘，所述安装盘设置在所述框形件的排气端并与所述固定板分别固定连接，所述安装盘设置有扇形接口，以容许所述试验件的排气端插入所述扇形接口。安装盘能够辅助试验件定位，并为固定板提供额外支撑，增强试验装置结构稳定性。
16、进一步地，在部分实施例中，所述安装盘上设置有冷却气孔。
17、本专利技术另一个方面的实施例，提供一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验方法，包括以下步骤：提供陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验件，设置多组具有弹性的紧固件对所述试验件提供由外向内的压力进行固定；提供高温高压试验环境，在所述试验件内进行燃烧试验。通过压应力固定能够有效避免试验装置金属部件与cmc部件热膨胀系数差异造成的热失配，提高试验成功率，降低开发成本。
18、进一步地，该方法采用前述任一实施例中的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置。
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1.一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，包括试验件和固定装置；其中，
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述试验件包括内环扇形板、外环扇形板和两块侧板，所述内环扇形板、外环扇形板两端分别与两块所述侧板连接，所述内环扇形板、外环扇形板与侧板在连接位置设置有交叉结构，使至少部分所述内环扇形板、外环扇形板与侧板越过所述连接位置继续延伸形成支撑部，所述顶紧装置抵接于所述支撑部。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述交叉结构配置为插板与插口，所述插板与所述插口相卡接形成连接，所述插板穿过所述插口延伸。
4.根据权利要求2或3所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述顶紧装置包括金属压块和弹性紧固件，所述金属压块呈L形，由所述弹性紧固件顶紧使L形的两边同时抵接于所述侧板与所述内环扇形板或外环扇形板的支撑部。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述弹性紧固件配置为连接销与紧固弹簧，所述连接销穿设于所述
6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述弹性紧固件还包括外螺纹螺母，所述外螺纹螺母固定在所述固定板上，所述紧固弹簧抵接于所述外螺纹螺母以为所述连接销提供推顶力。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述连接销配置为光杆，所述外螺纹螺母的中心孔壁体配置为光滑壁体。
8.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述金属压块采用横截面扫掠成型工艺制造。
9.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述交叉结构配置为插板与插口，所述插板与所述插口相卡接形成连接，所述插板穿过所述插口延伸，所述金属压块设置有卡接部，所述卡接部与所述插板穿过所述插口的部分相卡接。
10.根据权利要求2或3所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述顶紧装置配置有四组，分别设置在所述试验件的所述内环扇形板、外环扇形板与两块所述侧板的连接位置。
11.根据权利要求1或2所述陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述固定装置还包括头部安装框，所述头部安装框设置在所述试验件的进气端，与所述固定板分别固定连接，所述头部安装框设置有固定槽以与所述试验件的进气端相卡接。
12.根据权利要求11所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述头部安装框还包括安装肋板，以容许燃烧室头部组件安装在所述安装肋板上。
13.根据权利要求1或2所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述固定装置还包括安装盘，所述安装盘设置在所述框形件的排气端并与所述固定板分别固定连接，所述安装盘设置有扇形接口，以容许所述试验件的排气端插入所述扇形接口。
14.根据权利要求13所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述安装盘上设置有冷却气孔。
15.一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验方法，其特征在于，采用如权利要求1至14中任一所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置。
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，包括试验件和固定装置；其中，
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述试验件包括内环扇形板、外环扇形板和两块侧板，所述内环扇形板、外环扇形板两端分别与两块所述侧板连接，所述内环扇形板、外环扇形板与侧板在连接位置设置有交叉结构，使至少部分所述内环扇形板、外环扇形板与侧板越过所述连接位置继续延伸形成支撑部，所述顶紧装置抵接于所述支撑部。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述交叉结构配置为插板与插口，所述插板与所述插口相卡接形成连接，所述插板穿过所述插口延伸。
4.根据权利要求2或3所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述顶紧装置包括金属压块和弹性紧固件，所述金属压块呈l形，由所述弹性紧固件顶紧使l形的两边同时抵接于所述侧板与所述内环扇形板或外环扇形板的支撑部。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述弹性紧固件配置为连接销与紧固弹簧，所述连接销穿设于所述固定板。
6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述弹性紧固件还包括外螺纹螺母，所述外螺纹螺母固定在所述固定板上，所述紧固弹簧抵接于所述外螺纹螺母以为所述连接销提供推顶力。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述连接销配置为光杆，所述外螺纹螺母的中心孔壁体配置为光滑壁体。
8.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料单扇区燃烧室试验装置，其特征在于，所述金属压块采用横截面扫...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪宝，洪智亮，周晨，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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