航空发动机机匣包容试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机压气机领域，特别涉及一种航空发动机机匣包容试验装置。


背景技术：

2.在航空发动机压气机领域中，航空发动机转子叶片工作环境恶劣，在高转速高应力条件下，有发生断裂飞出的风险。虽然概率不高，但一旦发生，危害可能是灾难性的。特别是如果叶片碎片穿过机匣发生非包容失效，击穿机身、燃油箱等，更有可能导致重大事故，造成经济损失和人员伤亡。
3.因此，发动机机匣需要具有足够的包容性，以防范转子叶片飞出对飞机造成损伤。为了确保发动机机匣的包容性，除了用数值模拟等手段进行计算分析，更需要试验手段的验证和支撑。
4.目前针对机匣的包容性问题，一般仅对单个机匣的包容区进行试验。而针对增压级机匣、高压压气机机匣等带有静子叶片的机匣组件，若仅对单个机匣包容区进行试验，而不考虑前后级静子叶片对飞出的转子叶片的阻滞摩擦作用，很可能无法完全再现叶片断裂飞出时的运动特性，从而使得试验结果失真，影响试验结果对机匣包容性的支撑作用。
5.另外，在进行包容性试验时，为了监测叶片断裂瞬间试验腔内的碰撞情况，通常采取高速摄像的方式进行监测。这种方法成本低且直观，但是如果考虑到前后级静子叶片对视野的遮挡作用，高速摄像方式便有很大的局限性，例如其不能直接监测到试验腔内情况。因此需要另一种能够反映断裂瞬间转子叶片飞出动态的方法。
6.有鉴于此，本技术发明人设计了一种航空发动机机匣包容试验装置，以期克服上述技术问题。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中航空发动机机匣的包容性试验仅针对单个机匣试验，无法完全再现叶片断裂飞出时的运动特性的缺陷，提供一种航空发动机机匣包容试验装置。
8.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
9.一种航空发动机机匣包容试验装置，其特点在于，所述航空发动机机匣包容试验装置包括转子组件、转子叶片、机匣和试验器，所述机匣带有前后级静子叶片，并固定安装在所述试验器上；
10.所述转子叶片安装在所述转子组件上，位于前后级静子叶片之间，所述转子组件与所述试验器相连；
11.所述转子叶片上设置有易脱落部分，所述静子叶片上整环缠绕细导线，且每一圈所述细导线与外部的接收器电连接，用于传递电信号，当所述转子叶片断裂飞出时，所述转子叶片切断所述细导线，所述接收器传递电信号至控制系统。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述转子组件包括转接段和转子鼓筒，所述转接段的一端与所述转子鼓筒连接，另一端连接至所述试验器。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述航空发动机机匣包容试验装置还包括配重块，所述配重块和所述转子叶片对向安装在所述转子鼓筒上。
14.根据本实用新型的一个实施例，所述静子叶片安装在所述机匣的内壁上。
15.根据本实用新型的一个实施例，所述易脱落部分为易脱落颜料，所述转子叶片上分区涂抹有不同颜色的所述易脱落颜料。
16.根据本实用新型的一个实施例，所述转子叶片的叶尖、前缘和尾缘处分别分成若干个分区，在各个所述分区上涂抹不同颜色的所述易脱落颜料。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述分区呈连续的环状分布在所述转子叶片的叶尖、前缘和尾缘处。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述静子叶片上与所述转子叶片相对的内侧面上布置有若干等圈的细导线。
19.根据本实用新型的一个实施例，所述细导线均匀分布在所述静子叶片的内圈和外圈之间。
20.根据本实用新型的一个实施例，所述接收器为继电器，所述细导线引出导线连接至所述继电器。
21.本实用新型的积极进步效果在于：
22.本实用新型航空发动机机匣包容试验装置采用带有整环静子叶片的机匣进行包容性试验，并通过转子叶片分区涂抹颜料、静子叶片缠绕导线等方式，实现在高速摄像机无法记录叶片飞出瞬间情况的条件下，通过电信号及颜料脱落情况间接反映转子叶片飞出瞬间的运动情况。
23.所述试验装置使试验过程可以更准确地反映出实际叶片脱落事件发生时，静子叶片对转子叶片运动轨迹的影响，并获得更加完整的试验数据。所述试验装置有利于提高试验的准确性、提高试验数据对数值模拟分析的支撑能力。
附图说明
24.本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
25.图1为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置的结构示意图。
26.图2为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置中转子叶片的分区示意图。
27.图3为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置中静子叶片的细导线布置示意图。
28.【附图标记】
29.转子组件
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10
30.转子叶片
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20
31.机匣
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30
32.静子叶片
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40
33.细导线
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41
34.转接段
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11
35.转子鼓筒
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12
36.配重块
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50
37.分区
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21
38.内圈
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42
39.外圈
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43
具体实施方式
40.为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
41.现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
42.此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
43.此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。
44.图1为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置的结构示意图。图2为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置中转子叶片的分区示意图。图3为本实用新型航空发动机机匣包容试验装置中静子叶片的细导线布置示意图。
45.如图1至图3所示，本实用新型公开了一种航空发动机机匣包容试验装置，其包括转子组件10、转子叶片20、机匣30和试验器，机匣30带有前后级静子叶片40，并固定安装在所述试验器上。转子叶片20安装在转子组件10上，位于前后级静子叶片40之间，转子组件10与所述试验器相连。转子叶片20上设置有易脱落部分，静子叶片40上整环缠绕细导线41，且每一圈细导线41与外部的接收器电连接，用于传递电信号。当转子叶片20断裂飞出时，转子叶片20切断细导线41，所述接收器传递电信号至控制系统。
46.优选地，转子组件10包括转接段11和转子鼓筒12，转接段11的一端与转子鼓筒12连接，另一端连接至所述试验器。
47.特别地，所述航空发动机机匣包容试验装置还包括配重块50，配重块50和转子叶片20对向安装在转子鼓筒12上。静子叶片40安装在机匣30的内壁上。机匣30和静子叶片40安装在所述试验器上，调整轴向距离，使机匣30上的静子叶片40与转子叶片20轴向上保持合理距离。
48.进一步地，所述易脱落部分为易脱落颜料，转子叶片20上分区涂抹有不同颜色的所述易脱落颜料。如图2所示，转子叶片20的叶尖、前缘和尾缘处分别分成若干个分区21，在各个分区21上涂抹不同颜色的所述易脱落颜料。分区21优选地呈连续的环状分布在转子叶片20的叶尖、前缘和尾缘处。分区21可以根据实际叶片的形状、大小进行调整设置。
49.如图3所示，静子叶片40上与转子叶片20相对的内侧面上布置有若干等圈的细导线41。细导线41均匀分布在静子叶片40的内圈42和外圈43之间。所述接收器为继电器，细导
线41引出导线连接至所述继电器。
50.具体地说，针对静子叶片40，在可能与飞出的转子叶片发生碰撞的内侧，按需求布置等圈的细导线41，均匀分布在静子叶片内圈42与外圈43中间，细导线41圈数可按需增减，每圈分别引出导线连接至继电器。
51.根据上述结构描述，在转子叶片20飞出瞬间，即可打断相应位置的细导线41，控制系统(例如计算机)通过继电器接收到断裂的时间信号，从而间接确定转子叶片20飞出的时间、速度及路径。试验结束拆卸时，也可通过观察细导线41及静子叶片40的损坏情况、脱落颜料情况，间接推断转子叶片20首先发生碰撞的位置，从而得知转子叶片20的飞出姿态。
52.本实用新型航空发动机机匣包容试验装置包括转子、安装于转子上的叶片及相对位置的配重块、带有前后级静叶的机匣。试验装置的转子部分安装于转接段上，与旋转试验器相连接。静子部分固定安装，通过调整轴向位置，使得静子叶片与待测转子叶片保持合理的轴向距离。整环静子叶片安装于机匣内壁，并在静子叶片整环缠绕细导线，每一圈细导线均与继电器连接以传递电信号。
53.通过在转子叶片上分区涂抹不同颜色的易脱落颜料，当叶片断裂飞出瞬间时切断细导线，再由继电器传递电信号给控制系统(例如计算机)，便可得出每圈细导线的断裂时间，从而间接推算得知叶片的飞出速度及在两圈静叶间的碰磨情况。
54.然后，通过拆卸后观察碰磨位置脱落的颜料颜色即可获知碰撞位置。结合目测与电信号信息，即可得知完整的叶片断裂瞬间运动情况，以代替高速摄像，提高试验中可获得的信息量，从而可以更好地支撑数值模拟分析。
55.综上所述，本实用新型航空发动机机匣包容试验装置采用带有整环静子叶片的机匣进行包容性试验，并通过转子叶片分区涂抹颜料、静子叶片缠绕导线等方式，实现在高速摄像机无法记录叶片飞出瞬间情况的条件下，通过电信号及颜料脱落情况间接反映转子叶片飞出瞬间的运动情况。
56.所述试验装置使试验过程可以更准确地反映出实际叶片脱落事件发生时，静子叶片对转子叶片运动轨迹的影响，并获得更加完整的试验数据。所述试验装置有利于提高试验的准确性、提高试验数据对数值模拟分析的支撑能力。
57.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。