一种压气机试验件及其逼喘方法
【专利摘要】本发明提供一种压气机试验件及其逼喘试验的方法。采取试验件、排气蜗壳分别固定的方式，两者之间采用柔性连接件连接，防止因各自固定引起两者之间的过约束。为避免柔性连接件存在因内部压力过高而出现破裂的风险，对压气机试验件的结构优化，在试验件上增加了喉道及排气旁路出口，使逼喘试验时，柔性连接件内部的压力一直处于安全值范围内，可避免柔性连接件的破裂风险，保证逼喘试验的安全。本发明通过优化压气机试验件的结构增加了压气机试验件与排气蜗壳装置间安装的选择性，减小了安装难度。本发明的逼喘方法可以用于有柔性连接件的试验件上，也可以用于没有柔性连接件等薄弱环节零件的压气机试验件，具有更强的通用性。
【专利说明】
一种压气机试验件及其逼喘方法
技术领域
[0001]本发明涉及发动机领域，具体地，涉及一种压气机试验件及其逼喘方法。
【背景技术】
[0002]压气机作为航空发动机三大核心部件之一，其先进性直接关系到整个发动机的技术水平。在非设计工况，由于气流对叶片的攻角超过了临界攻角，造成气流在叶片排中严重分离，产生旋转失速，进而产生喘振，此种现象会使发动机性能恶化，会给高速飞行的飞机造成严重的后果。
[0003]因此，为验证压气机的实际技术参数是否达到设计要求，需要设计压气机试验件进行性能试验。在性能试验中，压气机的喘振边界是必须要获得一项参数。该参数与共同工作线的关系决定了整个发动机能否安全的工作。喘振边界需要通过对压气机试验件进行逼喘试验获得。
[0004]当前压气机逼喘试验需要将压气机试验件与排气蜗壳直接相连，蜗壳固定在试车台上，要求压气机试验件与排气蜗壳结构相互连接，逼喘试验时，通过逐渐关闭排气蜗壳出口阀门，使压气机出口背压逐渐升高，引发喘振现象。但是压气机试验件与排气蜗壳直接相连并各自固定的方式容易引起两者之间的过约束，实验中对设备配合性要求高，安装难度较大。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是针对现有压气机试验件和排气蜗壳连接关系的技术不足，提供一种压气机试验件。
[0006]本发明要解决的另一技术问题是基于所述压气机试验件提供一种逼喘试验的方法。
[0007]本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现:
提供一种压气机试验件，所述压气机试验件连接排气蜗壳，具体是通过在两者之间采用连接件进行连接。
[0008]本发明采取将压气机试验件、试车台排气蜗壳分别固定的方式，在两者之间采用连接件连接，设置连接件进行连接后，可以有效防止因各自固定引起两者之间的过约束。
[0009]如果压气机试验件与试车台排气蜗壳之间采用刚性连接件相连接，安装难度相对较大，难以保证安装件间的轴心对齐，且会导致连接零件间过约束，对压气机试验件在车台的安装、试验带来一些不利因素。所以，本发明优选所述连接件为薄壁、刚性差的柔性连接件。所述柔性连接件采用薄壁、刚性差的材料，可更好地防止连接件两端的压气机试验件与试车台排气结构之间产生过约束，并且增加了压气机试验件与排气蜗壳间安装的选择性，大大减小了安装难度。
[0010]进一步地，本发明在所述压气机试验件的一端靠近柔性连接件处设有喉道，所述喉道为限流结构。
[0011]优选地，在所述压气机试验件的一端靠近柔性连接件处设有排气机匣，所述排气机匣内部设有喉道，喉道为限流结构。
[0012]所述排气机匣远离柔性连接件的一端设有排气旁路出口；所述排气旁路出口设有开关控制阀门。
[0013]所述喉道的尺寸与试验件相匹配；喉道的尺寸根据试验件具体情况而定，其试验件的位置可以根据试验件柔性连接件所连接的零件的具体结构形式来确定，所述喉道结构可以但不限于采用叶片式、支板式或限流板的结构形式。
[0014]在压气机试验件与排气蜗壳之间设置柔性结构，可以很好地解决因压气机试验件与排气蜗壳各自固定引起两者之间的过约束问题。根据压气机喘振时的工作特性，试验件排气蜗壳上游零件的内部压力会急剧增大，柔性连接件处于排气蜗壳上游，可能会存在因内部压力过高而出现破裂的风险，一定程度上影响试验安全。为避免压气机试验件、排气蜗壳之间的柔性连接件存在因内部压力过高而出现破裂的风险，本发明对压气机试验件的结构进一步科学优化，在所述压气机试验件的一端靠近柔性连接件处设置有喉道，喉道为限流结构，排气机匣远离柔性连接件的一端设有排气旁路出口。基于新的结构，压气机试验件在进行逼喘试验时，排气旁路出口的开关逐渐关闭或减小，喉道靠近压气机试验件一端的零件内部压力，较逼喘试验前逐渐升高;喉道靠近柔性连接件一端的零件内部压力，较逼喘试验前变化不大；即柔性连接件内部的压力一直处于安全值，很好地避免柔性连接件的破裂风险，保证逼喘试验的安全。
[0015]进一步地，对于没有柔性连接件等薄弱环节零件的压气机试验件，也可以设置喉道结构，所述喉道的位置可以设计在压气机试验件连接排气蜗壳一端的任意位置。
[0016]进一步地，所述排气旁路出口设置在压气机试验件上，位于排气机匣远离柔性连接件的一端，其位置应不影响试验件出口参数测量点的测量，在结构允许的情况下，应尽可能远离出口参数测量点。如果排气旁路出口设置在靠近参数测量点，靠近排气旁路出口的空气气流不够稳定，测量点采集的数据无法真实反映实际情况，影响试验结果，难以精确测定喘振边界。
[0017]进一步地，所述排气旁路出口尺寸可根据压气机试验件的进气流量及喉道面积而定，排气旁路出口数量可采用单个或多个。
[0018]进一步地，所述开关控制阀门从试验件上引出，设置在排气旁路出口处，其位置可以灵活布置，不局限于常规的布置在蜗壳出口处的方法。所述开关控制阀门用来控制逼喘试验中压气机试验件出口背压，关闭或关小开关控制阀门即关闭或关小排气旁路出口，会使试验件出口背压升高，进而使压气机喘振。
[0019]基于所述压气机试验件，本发明逼喘试验的方法，首先压气机试验件将气体吸入试验件内部，通过逐渐关闭或关小排气旁路出口的开关控制阀门，使试验件出口背压逐渐升高，直至喘振，采集试验数据后，将排气旁路出口打开。逼喘试验中，压气机试验件与试车台排气蜗壳之间不存在过约束问题。
[0020]而设置有喉道结构的试验件，喉道远离柔性连接件的试验件内部压力升高，喉道连接的连接件与排气蜗壳的零件内部压力变化不大，柔性连接件内部压力一直处于安全值，可以消除柔性连接件因试验时内部压力过高而出现破裂的风险，进一步保证试验安全进行。[0021 ]综上所述，本发明提供了一种压气机试验件及其逼喘方法，采用压气机试验件与排气结构分别固定在试车台上，并通过柔性连接件连接;压气机试验件靠近连接件一端设有喉道，喉道设置在排气机匣内部，喉道尺寸与压气机试验件相匹配，排气机匣远离柔性连接件的一端设有排气旁路出口 ；排气旁路出口设有开关控制阀门。逼喘试验时，通过控制排气旁路出口的开关控制阀门，使压气机出口背压逐渐升高，直至喘振，得到试验件喘振数据。
[0022]本发明具有以下有益效果:
本发明通过优化压气机试验件的结构，试验件与排气蜗壳结构间增加了柔性连接件的连接，避免了试验件与排气蜗壳结构间装配中产生的过约束。
[0023]本发明进一步将连接件设计为柔性连接件，扩大了压气机试验件与排气蜗壳装置间安装的选择性，减小了安装难度。
[0024]再进一步地，本发明在试验件与柔性连接件连接部位设置保护柔性连接件的喉道及排气旁路出口，保证了逼喘试验的安全性，并且与常规逼喘方法相比，本发明的逼喘方法可以用于有柔性连接件的试验件上，也可以用于没有柔性连接件等薄弱环节零件的压气机试验件，具有更强的通用性。
【附图说明】
[0025]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是压气机试验件与排气蜗壳连接结构示意图。
[0026]图2是喉道支板示意图。
[0027]图1中，201为空气流向，301为排气蜗壳，401为柔性连接件，501为排气机匣I，502为喉道支板，601为排气旁路出口。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以本说明书表达的设计思想所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029]为免赘述，以下以本发明最佳实施例进行说明。
[0030]如图1所示，本发明提供的压气机试验件与排气蜗壳连接301通过柔性连接件401连接，压气机试验件与排气蜗壳分别固定在试验车台上，排气机匣501为压气机试验件的一部分，通过螺栓固定在压气机试验件上。压气机试验件靠近柔性连接件401 —端设有排气机匣501，所述排气机匣501内部设有喉道502，喉道502由周向均布的支板式结构构成;所述排气机匣501远离柔性连接件401的一端设有排气旁路出口 601;所述排气旁路出口 601设有开关控制阀门。
[0031 ]本发明实施例中，压气机试验件喉道面积为2700mm2，喉道面积支板数为20个，周向均布在排气机匣501内，支板所在半径170?180mm，排气旁路出口有5~7处，每个排气旁路出口面积相同均为240?280 mm2，各处排气旁路出口引出后汇于I处，采用I个阀门控制旁路的开关。
[0032]若试验件与排气蜗壳301通过刚性较大的零件连接，两者之间过约束的技术问题解决得不够彻底。因此两者之间采用薄壁、刚性弱的柔性连接件401连接。可更好地防止连接件两端的压气机试验件与试车台排气结构之间产生过约束，并且扩大了压气机试验件与排气蜗壳间安装的选择性，大大减小了安装难度。
[0033]在压气机试验件与排气蜗壳之间设置柔性结构，可以很好地解决因压气机试验件与排气蜗壳各自固定引起两者之间的过约束问题。压气机试验件若采用常规的方法通过逐步关闭排气蜗壳出口的阀门进行逼喘试验时，试验件排气蜗壳上游零件的内部压力会急剧增大，柔性连接件处于排气蜗壳上游，可能会存在因内部压力过高而出现破裂的风险，一定程度上影响试验安全。为避免压气机试验件、排气蜗壳之间的柔性连接件存在因内部压力过高而出现破裂的风险，本发明对压气机试验件的结构进一步科学优化，在所述压气机试验件的一端靠近柔性连接件处设置有喉道，喉道为限流结构;排气机匣远离柔性连接件的一端设有排气旁路出口，排气旁路出口可以通过阀门进行开关。基于新的结构，压气机试验件在进行逼喘试验时，通过逐渐步关闭或减小排气旁路出口，使试验件出口背压升高，试验件内部，喉道靠近压气机试验件一端的零件内部压力，较逼喘试验前逐渐升高;喉道靠近柔性连接件一端的零件内部压力，较逼喘试验前变化不大；即柔性连接件内部的压力一直处于安全值，很好地避免柔性连接件的破裂风险，保证逼喘试验的安全。
[0034]在柔性连接件401与试验件连接处设置了限流的支板式结构，阻碍气流，在逼喘实验过程中，通过逐步关闭或关小排气旁路出口601，使试验件的内部的出口背压逐步升高，而柔性连接件与排气蜗壳301处零件内部压力与逼喘实验前变化不大，柔性连接件一直处于安全范围内，不会有破裂的风险。增加了逼喘试验过程的安全性。
[0035]本发明结构经过实际分析及试验检验，可以很好地解决本领域压气机试验件的问题，可以应用于其他试验件。
[0036]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。
【主权项】
1.一种压气机试验件，所述压气机试验件与排气蜗壳结构连接，其特征在于，所述压气机试验件与排气蜗壳结构分别固定，并通过连接件连接。2.根据权利要求1所述压气机试验件，其特征在于，所述连接件为柔性连接件。3.根据权利要求1或2所述压气机试验件，其特征在于，所述压气机试验件的一端靠近连接件处设有喉道，所述喉道为限流结构。4.根据权利要求3所述压气机试验件，其特征在于，在所述压气机试验件的一端靠近连接件处设有排气机匣，所述排气机匣内部设有喉道，喉道为限流结构。5.根据权利要求3所述压气机试验件，其特征在于，所述排气机匣远离柔性连接件的一端设有排气旁路出口 ；所述排气旁路出口设有开关控制阀门；所述排气旁路出口的数量为至少一个。6.根据权利要求3、4或5所述压气机试验件，其特征在于，所述喉道为叶片式、支板式或限流板式。7.根据权利要求5所述压气机试验件，其特征在于，所述排气旁路出口在压气机试验件远离出口参数测量点的位置上。8.根据权利要求5所述压气机试验件，其特征在于，所述开关控制阀门由试验件上的排气旁路出口处引出。9.一种使用权利I?8的任意一项所述压气机试验件的逼喘方法，其特征在于，压气机试验件需要逼喘时，通过逐渐关闭排气旁路出口的开关控制阀门，使压气机试验件出口背压逐渐升高，直至喘振;采集试验数据后，将排气旁路出口打开，使压气机退出喘振。
【文档编号】G01M15/02GK106053082SQ201610372486
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】闫晓攀, 史善广, 谢超
【申请人】中国航空动力机械研究所