专利名称：发动机矢量喷管六分量测力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及航空发动机矢量喷管力学测量装置，具体地讲是一种发动机矢量喷管六分量测力系统。
背景技术：
在航空技术发展中，推力矢量技术使飞机具有了超机动性、高敏捷性、短距起降性能、隐身性能和超声速巡航能力。国内对矢量推力技术的研究始于20世纪80年代后期，目前建成的发动机矢量推力试验台有四分力天平试验台和六分力天平试验台。但都采用的是机械式测力天平结构，采用多组传感器布局在平台的不同位置，通过拉杆、铰接等机械结构实现载荷的传递和分解，系统复杂，机构多，安装和调试都很困难，而且系统一阶固有频率较低。采用篦齿结构的主流引气管道；钢丝胶管结构作为次流引气管道。稳定性差，引气管道对测量平台的干扰很大，测量精度不高。为发展推力矢量喷管技术，需要研制一种用于测量推力矢量喷管性能实验的六分量测力系统，以对推力矢量进行精确的测量。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一套可以准确评估发动机矢量喷管性能的测力装置。实现本发明的技术方案是一种发动机矢量喷管六分量测力系统，包括进气管道、 波纹管、集气室、燃烧室、稳定段、连接板、六分量天平和天平底座；其中
1)进气管道，由弯管和直管构成，两根对称进气管道将高压气源的高压气体引入测量系统；
2)波纹管，两个波纹管对称布置在集气室两端，连接集气室和进气管道；
3)集气室，固定在连接板上，两侧接波纹管，前端与燃烧室连接；接波纹管端为进气端， 结构类似气罐，两端气体在此会合，使气压产生的力相互抵消而减小，前端连接燃烧室处为出气端；
4)燃烧室，位于集气室和稳定段之间，与两者固联，外接航空煤油管道，从集气室过来的高压气流在燃烧室作用下与航空煤油充分混合点燃，产生高温高压气流；
5)稳定段，固定在连接板上，后端与燃烧室连接，喷管试验时，喷管连接在稳定段前端， 高温气流通过稳定段收缩且稳流，再通过喷管喷出，产生推力；
6)连接板，固定在盒式六分量天平上方，上表面连接稳定段与集气室，作用是使稳定段与集气室不直接连接在六分量天平浮动框上，防止因螺栓引起的变形作用在天平上；
7)六分量天平，包括浮动框、固定框和三维力传感器，所述浮动框，位于天平最上方；所述固定框位于天平最下方；所述三维力传感器上下两端分别连接浮动框与固定框；天平下端的固定框固定在天平底座上，上端与连接板固联，用于测量喷管产生的推力和力矩，将力和力矩进行彻底分解并输出；8 )天平底座，用于固定六分量天平，采用铸钢铁件，刚度大。
所述稳定段呈管状，有内中外三层，内层用于通过高温气流，内层与中层有空隙， 且密封，用于通过冷却水，用于冷却设备，外层起支撑作用，将整个稳定段支撑在连接板上。
本发明的有益效果是1、整个六分量测力系统刚度大，在载荷作用下变形小，由变形产生的干扰小；2、进气道采用对称格局，有效抵消因高压气体产生的干扰力；3、利用波纹管作为进气连接管道，波纹管刚度小，相对于盒式六分量天平刚度可以忽略不计，既解决了进气问题，又不影响力与力矩的测量；4、采用盒式六分量天平作为力学测量工具，该天平是一种外式天平，其刚度大，测量精度高，完全满足测量需要；5、专门设计了连接板，用于解决安装引起的干扰。安装过程中，加工总是有误差的存在，接触面不可能做到完全贴合，螺栓连接时就会产生变形，变形通过六分量盒式天平浮动框传递到三维传感器上，引起三维传感器变形，导致整个测力系统零点过大，影响测量；连接板本身加工简单，可以得到较高的精度，作用是隔开稳定段与六分量天平，减小变形传递；6、稳定段和集气室都固定在六分量天平上方的连接板上，附加力矩小；7、稳定段设计有夹层，工作时冷却水从中通过，将燃烧产生热量带走，对设备进行降
图1是本发明发动机矢量喷管六分量测力系统示意2是本发明六分量天平示意中标号1 一进气管道，2—波纹管，3—集气室，4一燃烧室，5—稳定段，6—连接板， 7—六分量天平，8—天平底座，9 一喷管，10—浮动框，11 一固定框，12—三维力传感器。
具体实施方式
如图1、图2所示本发动机矢量喷管六分量测力系统，包括进气管道1、波纹管 2、集气室3、燃烧室4、稳定段5、连接板6、六分量天平7和天平底座8 ；其中进气管道1，由弯管和直管构成，两根对称的进气管道1将高压气源的高压气体引入测量系统；波纹管2， 两个波纹管2对称布置在集气室3两端，连接集气室3和进气管道1 ；集气室3，固定在连接板6上，前端与燃烧室4连接，两侧接波纹管2，结构类似气罐，两侧为进气端，前端连接燃烧室4处为出气端，两端气体在此会合，使气压产生的力相互抵消而减小；燃烧室4，位于集气室3和稳定段5之间，与两者固联，外接航空煤油管道，从集气室3过来的高压气流在燃烧室4作用下与航空煤油充分混合点燃，产生高温高压气流；稳定段5，固定在连接板6上，后端与燃烧室4连接，稳定段5呈管状，有内中外三层，内层用于通过高温气流，内层与中层有空隙，且密封，用于通过冷却水，用于冷却设备，外层起支撑作用，将整个稳定段5支撑在连接板6上。喷管试验时，喷管9连接在稳定段5前端，高温气流通过稳定段5收缩且稳流， 再通过喷管喷出，产生推力；连接板6，通过螺栓固定在盒式六分量天平7上方，上表面连接稳定段5与集气室3，作用是使稳定段5与集气室3不直接连接在六分量天平7浮动框上，防止因螺栓引起的变形作用在六分量天平7上；六分量天平7，包括由浮动框10、固定框11 和三维力传感器12，所述浮动框10，位于天平7最上方；所述固定框11位于天平7最下方； 所述三维力传感器12上下两端分别连接浮动框10与固定框11 ；天平7下端的固定框11 固定在天平底座8上，上端与连接板6固联，用于测量喷管9产生的推力和力矩，将力和力矩进行彻底分解并输出；天平底座8，用于固定六分量盒式天平7，采用铸铁件，截面呈工字型，刚度大，且能使递交螺栓产生的天平底座8变形不会传递到天平底座8的上表面，不影响天平使用。 本发明发动机矢量喷管六分量测力系统，是用于测试矢量喷管的六分量测力平台。测力试验时，被测是的矢量喷管模型通过螺栓连接在稳定段5前端，高压气源通过进气管道1进入系统，波纹管2对称布置，是压力相同方向相反的两股气流对称进入集气室3，抵消了由高压气流产生的附加推力，气体在集气室收集后，从集气室出口流出，进入燃烧室4， 燃烧室外接航空煤油，航空煤油在燃烧室的作用下与高压气体混合均勻并充分燃烧，产生高温高压气流，进入稳定段5进行收缩稳流，然后经过矢量喷管高速喷出，产生的推力传递到稳定段5，经连接板6反应到六分量天平7上，由六分量天平7将矢量喷管产生的力精确地测量出来。
权利要求
1.一种发动机矢量喷管六分量测力系统，其特征在于包括进气管道、波纹管、集气室、燃烧室、稳定段、连接板、六分量天平和天平底座；其中1)进气管道，由弯管和直管构成，两根对称进气管道将高压气源的高压气体引入测量系统；2)波纹管，两个波纹管对称布置在集气室两端，连接集气室和进气管道；3)集气室，固定在连接板上，两侧接波纹管，前端与燃烧室连接；接波纹管端为进气端， 结构类似气罐，两端气体在此会合，使气压产生的力相互抵消而减小，前端连接燃烧室处为出气端；4)燃烧室，位于集气室和稳定段之间，与两者固联，外接航空煤油管道，从集气室过来的高压气流在燃烧室作用下与航空煤油充分混合点燃，产生高温高压气流；5)稳定段，固定在连接板上，后端与燃烧室连接，喷管试验时，喷管连接在稳定段前端， 高温气流通过稳定段收缩且稳流，再通过喷管喷出，产生推力；6)连接板，固定在盒式六分量天平上方，上表面连接稳定段与集气室，作用是使稳定段与集气室不直接连接在六分量天平浮动框上，防止因螺栓引起的变形作用在天平上；7)六分量天平，包括浮动框、固定框和三维力传感器，所述浮动框，位于天平最上方；所述固定框位于天平最下方；所述三维力传感器上下两端分别连接浮动框与固定框；天平下端的固定框固定在天平底座上，上端与连接板固联，用于测量喷管产生的推力和力矩，将力和力矩进行彻底分解并输出；8 )天平底座，用于固定六分量天平，采用铸钢铁件，刚度大。
2.根据权利要求1所述发动机矢量喷管六分量测力系统，其特征在于所述稳定段呈管状，有内中外三层，内层用于通过高温气流，内层与中层有空隙，且密封，用于通过冷却水，用于冷却设备，外层起支撑作用，将整个稳定段支撑在连接板上。
全文摘要
本发明公开了发动机矢量喷管六分量测力系统，该系统包括进气管道、波纹管、集气室、燃烧室、稳定段、连接板、六分量天平和天平底座，工作方式是高压气体由进气管道通过波纹管进入集气室，通过燃烧室点火燃烧，产生高温气流由稳定段整流后通过稳定段后的矢量喷管喷出，喷管产生的矢量推力由六分量天平测量，用以评估矢量喷管性能。
文档编号G01L5/00GK102519643SQ20111041425
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者于常安, 何金, 湛华海, 王罗, 邱荣凯 申请人:中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所