[发明专利]流场畸变模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空领域，具体而言，涉及一种流场畸变模拟装置。

背景技术

稳定性是航空蜗轮发动机的重要指标之一，而对发动机稳定性影响最大的外部降稳因子是压力畸变。目前采用插板模拟方法为发动机匹配试验提供压力畸变流场，具体是在发动机上游安装一个插板模拟装置，气流通过插板形成低压区，插板的边缘形成紊流，在发动机进口产生周向的总压畸变和紊流度，以求在发动机前模拟某一状态下的进气道出口流场特点，来进行进气道和发动机的相容性试验。现有的压力流场畸变模拟装置有两大类：固定式畸变模拟器和可移动式畸变模拟器。

对于固定式畸变模拟器存在如下不足：为达到指定畸变指数和进行发动机逼喘试验往往需要对不同堵塞比的插板进行多轮尝试，消耗了大量人力物力，试验效率低；安装操作复杂，每次改变畸变模拟状态都需要拆装畸变模拟板，重新进行密封处理，由于一次试验只能做一个畸变状态的试验，完成一套畸变模拟器的全部标定试验需要时间较长，试验成本较高。

可移动式畸变模拟器分为液压畸变模拟器和电动畸变模拟器，其中液压畸变模拟器的体积庞大，建设成本和使用维护成本高，且每次试验都要全面系统检查，试验准备时间长、传动位移精度低。而电动畸变模拟装置的电动推杆传动箱体积较大，空间利用率低，使用受到一定限制，并且无法保证模拟插板在流道内部的垂直度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够满足涡扇发动机抗进气畸变试验和发动机逼喘试验需求的流场畸变模拟装置，所述流场畸变模拟装置占用的空间较小，畸变指数连续可调，安装操作方便、模拟精度和自动化程度高，利用所述流场畸变模拟装置能够提高试验效率、降低试验成本、减少试验人员的工作量。

为实现上述目的，本发明提出一种流场畸变模拟装置，所述流场畸变模拟装置包括：箱体；管体，所述管体设在所述箱体上且所述管体内具有两端敞开的流道，所述管体上设有用于连通所述流道和所述箱体的插板口；电机，所述电机设在所述箱体上；蜗杆，所述蜗杆设在所述箱体内且所述蜗杆垂直于所述电机的电机轴；锥齿轮组件，所述锥齿轮组件设在所述箱体内且所述蜗杆分别与所述电机的电机轴和所述蜗杆相连，所述电机通过所述锥齿轮组件驱动所述蜗杆转动；蜗轮，所述蜗轮设在所述蜗杆上；丝杆，所述丝杆与所述蜗轮啮合且所述丝杆垂直于所述蜗杆，所述蜗杆转动时通过所述蜗轮带动所述丝杆转动；导杆，所述导杆设在所述箱体内且所述导杆与所述丝杆平行；直线轴承，所述直线轴承设在所述导杆上；齿轮螺母，所述齿轮螺母可滑动地设在所述导杆上且所述齿轮螺母与所述丝杆螺纹配合，所述丝杆转动时带动所述齿轮螺母在所述导杆上滑动；插板，所述插板分别与所述直线轴承和所述齿轮螺母相连，所述插板上设有与所述流道的横截面的形状相适配的弧形口，所述齿轮螺母滑动时带动所述插板沿所述管体的径向移动以使所述插板通过所述插板口伸入所述管体内；位移检测组件，所述位移检测组件设在所述箱体上，用于检测所述插板的位移；和控制器，所述控制器分别与所述位移检测组件和所述电机相连以根据所述位移检测组件的位移检测信号和畸变调节要求控制所述电机。

根据本发明实施例的流场畸变模拟装置通过设置一定曲率的所述插板遮蔽所述流道内的局部区域，对流经的气流造成扰动,从而在下游发动机进口处产生“稳态+紊流”的动态畸变流场，并且所述插板可以在所述电机的驱动下进行位移，以使畸变强度连续可调，由此可以实现不同的畸变流场和畸变指数，这样可以利用所述流场畸变模拟装置完成多个发动机畸变状态的试验，大幅提高了试验效率、降低了试验成本。而在试验中，由于所述插板的位置可调，所以不必进行更换，省去了大量拆装所述插板的工序，减少了试验人员的工作量。并且，通过设置所述锥齿轮组件、所述蜗轮、所述齿轮螺母等连接传动件，可以使所述电机的电机轴、所述蜗杆、所述丝杆以及所述导杆横纵交差，以减小所述流场畸变模拟装置占用的空间，方便所述流场畸变模拟装置的使用。所述流场畸变模拟装置采用机械式传动，不仅结构形式和密封性优于现有的流场畸变模拟器，而且所述插板通过所述直线轴承和所述齿轮螺母两点定位，保证了所述插板与所述流道的垂直度。通过所述控制器改变畸变模拟状态，模拟精度和自动化程度得到大大提高。因此，根据本发明实施例的流场畸变模拟装置具有能够满足涡扇发动机抗进气畸变试验和发动机逼喘试验需求、且占用空间小、畸变指数连续可调、安装操作方便、模拟精度和自动化程度高、能够提高试验效率、降低试验成本、减少人员的工作量的等优点。

另外，根据本发明上述实施例的流场畸变模拟装置还具有如下附加技术特征：