基于速度计算的大空间微小差压测量装置的制作方法

1.本公开涉及航空发动机试车台气动附加阻力修正技术领域，尤其涉及一种基于速度计算的大空间微小差压测量装置、方法和截面差压计算系统。


背景技术：

2.航空发动机室内试车时推力受气流影响而无法准确测量，以动量定理和控制体为基础，通过试车台内气动参数对推力测量进行气动附加阻力修正，气动附加阻力计算过程中存在部分修正项的灵敏系数过大，导致对一些参数测量要求过高的问题，其中较为突出的一项是截面差压的测量，试车间内截面静压差是气动附加阻力修正中的重要参数，这个参数从量级上看非常小，通常只有几帕到十几帕，想要在恶劣的发动机试车环境中准确测量如此小的差压信号非常困难。
3.目前在气动附加阻力修正中，截面静压差是通过皮托管+微差压传感器进行测量的，这样会引入两方面的误差，一方面，皮托管对气流方向很敏感，当气流存在偏角时，测量的结果会存在误差，气流偏角越大误差越大，因此气流需要正对测点，这在实际中很难实现；另一方面，目前的微差压传感器受精度限制，无法准确测量出几帕到十几帕的差压，以12
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12截面试车间为例，其截面积为144m2，保守估计5pa的测量误差，这一项的修正误差能偶达到720n，测量误差大，严重影响附加阻力计算结果。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出一种基于速度计算的大空间微小差压测量装置、方法和截面差压计算系统。
5.本技术一方面，提出一种基于速度计算的大空间微小差压测量装置，包括：第一截面测量单元，布置在试车间进气截面位置，用于测量通过第一截面的平均风速；第二截面测量单元，布置在发动机唇口后截面位置，用于测量通过第二截面的平均风速；温湿压传感器，设于所述试车间内，用于测量所述试车间的温度和大气压；数据采集系统，设于一侧，用于采集数据；所述第一截面测量单元、第二截面测量单元和温湿压传感器分别电连接所述数据采集系统。
6.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量单元，包括：第一截面测量架，按照第一预设角度布置在试车间进气截面位置处；若干第一测量截面风速计，均匀设于所述第一截面测量架上；所述第一测量截面风速计电连接所述数据采集系统。
7.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一测量截面风速计设有25支，呈5
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5矩阵布置于所述第一截面测量架上。
8.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量架垂直布置在试车间进气截面位置处。
9.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第二截面测量单元，包括：第二截面测量架，按照第二预设角度布置在发动机唇口后截面位置处；若干第二测量截面风速计，均匀设于所述第二截面测量架上；所述第二测量截面风速计电连接所述数据采集系统。
10.作为本技术的一可选实施方案，可选地，其特征在于，所述第二测量截面风速计设有6支，左右对称设于所述第二截面测量架上。
11.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第二截面测量架垂直布置在发动机唇口后截面位置处。
12.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量单元和第二截面测量单元，均采用球形风速计测量风速。
13.本技术另一方面，提出一种实施上述所述的基于速度计算的大空间微小差压测量装置的方法，包括如下步骤：s1、搭建所述基于速度计算的大空间微小差压测量装置；s2、通过数据采集系统采集风速信号、试车间温度信号和试车间大气压；s3、检查仪器设备安全性；s4、进行发动机现场试车试验，完成截面差压测量，包括：s401、试验前准备，检查风速计校准证书是否在有效期内，检查传感器供电及数采是否正常；s402、发动机停车状态采集初始值；s403、开启发动机，调节至要求工况，采集各工况各测点的传感器数据；s404、发动机停车，进行数据分析，基于伯努利方程计算截面差压；其中，截面差压的计算方法如下：按照公式（1）计算试车间空气密度：（1）式中：p——试车间大气压，pa；t——试车间大气温度，k；r——空气气体常数，287j/(kg
·
k)；按照公式（2）计算截面差压：（2）
△
p——截面差压，pa；v1——第一测量截面平均速度，m/s；v2——第二测量截面平均速度，m/s。
14.本技术另一方面，还提出一种截面差压计算系统，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现上述所述的截面差压的计算方法。
15.本发明的技术效果：基于本技术实施例，本技术通过全向风速计，避免气流偏角存在时速度测不准的问题，在此基础上，利用两个截面的速度信息，基于伯努利方程计算得到截面差压，避免了复杂环境下直接测量微小差压误差大的问题，提高了气动附加阻力计算结果的准确性。
16.本技术可用于航空发动机试车台气动附加阻力修正中截面微小差压测量，解决大空间微小差压测量问题，提高气动附加阻力计算精度。
17.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
18.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
19.图1示出为本发明基于速度计算的大空间微小差压测量装置的实施结构示意图；图2示出为本发明球形风速计的外形结构示意图；图3示出为本发明实施例2的方法的实施流程示意图。
具体实施方式
20.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
21.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
22.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“垂直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
24.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
25.另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于
本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
26.实施例1本实施例，将以12m
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12m截面的试车间为例，对基于速度计算的大空间微小差压测量装置及方法进行说明。
27.本技术，主要利用两个分别设置在试车间进气截面位置和发动机唇口后截面位置的测量单元，分别测量两个位置的风速。利用两个截面的速度信息，基于伯努利方程计算得到截面差压，避免了复杂环境下直接测量微小差压误差大的问题，提高了气动附加阻力计算结果的准确性。
28.如图1所示，本技术一方面，提出一种基于速度计算的大空间微小差压测量装置，包括：第一截面测量单元，布置在试车间进气截面位置，用于测量通过第一截面的平均风速；第二截面测量单元，布置在发动机唇口后截面位置，用于测量通过第二截面的平均风速；温湿压传感器5，设于所述试车间内，用于测量所述试车间的温度和大气压；数据采集系统6，设于一侧，用于采集数据；所述第一截面测量单元、第二截面测量单元和温湿压传感器分别电连接所述数据采集系统。
29.第一截面测量单元和第二截面测量单元，分别测量通过两个位置截面上的风速，测量完毕，将数据实时发送至数据采集系统6。
30.温湿压传感器5设于所述试车间内，可以根据测量需求进行布置。比如在试车间内部的几个内侧面上，均匀设置若干个即可，最终计算均值，具体由测量人员进行布置即可。温湿压传感器5测量数据后，将数据实时发送至数据采集系统6。
31.数据采集系统6为航天发动机测量技术中常见的数据采集系统，由测量人员自行进行选择，本实施例不再进行描述。数据采集系统可以设置在试车间内，也可以设置在试车间外，本实施例不作限制。
32.数据采集系统采样完毕，将数据储存，可以发送至计算系统进行计算，或者直接通过配置的计算系统进行计算并显示计算结果。具体的计算系统形式由测量人员自行决定，本实施例不作限制。
33.如附图1所示，第一截面测量单元和第二截面测量单元，都由测量家和风速计组成，只是每个测量架的横截面积和其上安装的风速计的数量不同。
34.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量单元，包括：第一截面测量架1，按照第一预设角度布置在试车间进气截面位置处；若干第一测量截面风速计2，均匀设于所述第一截面测量架1上；所述第一测量截面风速计2电连接所述数据采集系统6。
35.第一截面测量架1可以按照第一预设角度，布置在试车间进气截面位置处，可以选择具有一定的倾角进行布置。具体根据测量场景进行布置。
36.但是为了便于均值计算，本实施例，优选垂直布置。
37.下面的第二截面测量架3同样如此布置。
38.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一测量截面风速计2设有25支，呈5
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5矩阵布置于所述第一截面测量架1上。
39.具体的，如图1所示，第一截面测量架1采用5
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5跟支架杆组成，垂直放置。在支架杆上呈5
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5矩阵均匀设置有25支第一测量截面风速计2。
40.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量架1垂直布置在试车间进气截面位置处。
41.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第二截面测量单元，包括：第二截面测量架3，按照第二预设角度布置在发动机唇口后截面位置处；若干第二测量截面风速计4，均匀设于所述第二截面测量架3上；所述第二测量截面风速计4电连接所述数据采集系统6。
42.作为本技术的一可选实施方案，可选地，其特征在于，所述第二测量截面风速计4设有6支，左右对称设于所述第二截面测量架3上。
43.具体的，如图1所示，第二截面测量架3设有一组，对称布置在发动机唇口后截面位置的左右两侧，每侧的第二截面测量架3上，水平设有一排第二测量截面风速计4，一排三个。
44.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第二截面测量架3垂直布置在发动机唇口后截面位置处。
45.上述的不同截面上的风速计的固定方式，本实施例不进行限制，只要可以将风速计固定在对应的截面测量架上，皆可用于本实施例的实施。
46.本实施例，第一截面测量架1和第二截面测量架3由专用防倾倒支架搭建而成。
47.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述第一截面测量单元和第二截面测量单元，均采用球形风速计测量风速。
48.第一测量截面风速计2和第二测量截面风速计4为球形风速计，可感知全向风速，避免气流偏角存在时速度测不准的问题。
49.因此，本发明公开的基于速度计算的大空间微小差压测量装置及方法，采用全向风速计，避免气流偏角存在时速度测不准的问题，在此基础上，利用两个截面的速度信息，基于伯努利方程计算得到截面差压，避免了复杂环境下直接测量微小差压误差大的问题，提高了气动附加阻力计算结果的准确性。
50.需要说明的是，尽管以作为示例介绍了如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据实际应用场景灵活设定，只要可以按照上述技术方法实现本技术的技术功能即可。
51.实施例2基于实施例1的装置及其用途，本技术另一方面，提出一种实施上述所述的基于速度计算的大空间微小差压测量装置的方法，包括如下步骤：s1、搭建所述基于速度计算的大空间微小差压测量装置；s2、通过数据采集系统6采集风速信号、试车间温度信号和试车间大气压；s3、检查仪器设备安全性；s4、进行发动机现场试车试验，完成截面差压测量，包括：s401、试验前准备，检查风速计校准证书是否在有效期内，检查传感器供电及数采
是否正常；s402、发动机停车状态采集初始值；s403、开启发动机，调节至要求工况，采集各工况各测点的传感器数据；s404、发动机停车，进行数据分析，基于伯努利方程计算截面差压；其中，截面差压的计算方法如下：按照公式（1）计算试车间空气密度：（1）式中：p——试车间大气压，pa；t——试车间大气温度，k；r——空气气体常数，287j/(kg
·
k)；按照公式（2）计算截面差压：（2）
△
p——截面差压，pa；v1——第一测量截面平均速度，m/s；v2——第二测量截面平均速度，m/s。
52.上述步骤的实施，本实施例不再进行详赘。
53.采集数据后，将其输入计算系统，计算系统即可进行计算，得到截面差压结果。输出截面差压计算结果并展示。
54.实施例3更进一步地，本技术另一方面，还提出一种截面差压计算系统，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现上述所述的截面差压的计算方法。
55.数据采集系统采集的数据输入截面差压计算系统，即可进行计算。
56.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（read-onlymemory，rom）、随机存储记忆体（randomaccessmemory，ram）、快闪存储器（flashmemory）、硬盘（harddiskdrive，缩写：hdd）或固态硬盘（solid-statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
57.本公开实施例来截面差压计算系统包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，处理器被配置为执行可执行指令时实现前面所述的截面差压的计算方法。
58.此处，应当指出的是，处理器的个数可以为一个或多个。同时，在本公开实施例的截面差压计算系统中，还可以包括输入装置和输出装置。其中，处理器、存储器、输入装置和输出装置之间可以通过总线连接，也可以通过其他方式连接，此处不进行具体限定。
59.存储器作为一计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序和
各种模块，如：本公开实施例的一种截面差压的计算方法所对应的程序或模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序或模块，从而执行截面差压计算系统的各种功能应用及数据处理。
60.输入装置可用于接收输入的数字或信号。其中，信号可以为产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号。输出装置可以包括显示屏等显示设备。
61.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。