用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构的制作方法

1.本发明属于涡扇发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构。


背景技术：

2.对于涡扇发动机燃烧室，总压损失是燃烧室的一个重要性能指标。燃烧室的总压损失通过燃烧室进出口压力计算得到。由于发动机结构十分复杂，燃烧室出口温度高，在整机状态下获取燃烧室出口压力较为困难。目前燃烧室出口压力一般通过开展燃烧室部件试验来获得。如图1所示，为燃烧室部件试验器结构。主要包含进气段、燃烧室、测量段，通过在燃烧室出口布置总压测点获得燃烧室的出口总压。
3.燃烧室在发动机中的工作环境为，气流经过压气机压缩后进入燃烧室，在燃烧室与没有混合燃烧后进入高压涡轮，经过导向器进入高压涡轮膨胀做工。开展燃烧室部件试验获得的燃烧室出口压力时，给定燃烧室进口总温、总压及马赫数来模拟燃烧室的进口工作条件，同时在燃烧室出口设置节流阀或在出口设置高压涡轮导向器试验件来模拟燃烧室出口背压环境。通过这些方式，虽然可近似模拟出燃烧室在发动机状态下的工作条件，但由于进口气流未经过压气机压缩，气流周向均匀性与在发动机状态下并不一致，因此获得的燃烧室出口压力也会出现差异。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明要解决的技术问题是：如何设计一种基于发动机整机试验器的燃烧室出口压力测量结构，可直接通过整机试验器模拟近发动机工作条件下的燃烧室状态，获得真实工作条件下的燃烧室出口压力。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构，包括燃烧室壳体、高压涡轮导向器、测量装置安装座1、凸台2、测量装置3；所述测量装置3布置在高压涡轮导向器进口，在燃烧室壳体与高压涡轮导向器形成的两层机匣上分别设有通孔，两层机匣上的通孔中心对齐，且通孔的轴向位置在气流进入高压涡轮导向器的入口处，此处气流流动角度沿轴向；所述测量装置安装座1焊接在燃烧室壳体外表面，测量装置3通过燃烧室壳体上的测量装置安装座1固定在燃烧室壳体上，且位于高压涡轮导向器的气流通道入口，测量装置安装座1的中心包含一通孔，通孔中心与两层机匣上通孔的中心对齐；所述凸台2焊接在高压涡轮导向器的外表面，凸台2具有台阶孔，台阶孔的中心与测量装置安装座1上通孔的中心对齐；通过燃烧室壳体上测量装置安装座1的通孔与高压涡轮导向器上凸台2的台阶孔中心对齐，形成由燃烧室壳体外表面至高压涡轮导向器内气流通道的贯通通道，测量装置3上的测量部分通过该贯通通道伸入高压涡轮导向器内的气流通道。
8.优选地，所述测量装置3安装在测量装置安装座1上时，设置所述垫片4进行轴向密封。
9.优选地，在所述测量装置3的测量部分与凸台2接触的径向缝隙位置设置密封垫圈5进行轴向密封。
10.优选地，所述测量装置3位于燃烧室出口。
11.优选地，所述测量装置3为探针。
12.优选地，所述试验器结构还包括火焰筒。
13.本发明还提供了一种利用所述试验器结构实现在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的方法。
14.优选地，该方法中，在整机试验状态下，测量装置3的测量部位通过凸台2伸入高压涡轮导向器内的气流通道，在气流通道内实现燃烧室出口压力测量。
15.本发明还提供了一种使用所述试验器结构的涡扇发动机。
16.本发明还提供了一种所述涡扇发动机的工作方法。
17.(三)有益效果
18.本发明的在整机状态下获取燃烧室出口压力的测量结构中，测量装置通过凸台伸入高压涡轮导向器内的气流通道，确保测量装置受感部置于气流通道内；测量装置与凸台间缝隙布置耐高温密封圈进行密封，避免流经导向器的高温气流外泄；测量装置布置在高压涡轮导向器气流通道入口，避免气流在流经导向器内通道后形成气流角，对测量结果产生影响。通过该测量结构，可直接在发动机试验中获取真实工作情况下的燃烧室的出口气流压力。
附图说明
19.图1为燃烧室部件试验器结构示意图；
20.图2为试验器中的燃烧室壳体、火焰筒、高压涡轮导向器及测量装置的结构示意图；
21.图3为未安装测量装置时，燃烧室壳体及高压涡轮导向器的结构示意图；
22.图4为图2中b部的放大图(旋转180
°
)。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
24.图2-4示出了用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构，参考图2至图4，燃烧室出口气流会直接进入高压涡轮导向器，为了获取最真实的燃烧室出口压力，需要实现在燃烧室出口(高压涡轮导向器进口)处气流通道布置测量装置3。在整机状态下，测量通道需穿透两层壳体才能伸入测量气流通道。
25.该用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构主要包含测量装置安装座1、凸台2、测量装置3、垫片4及耐高温密封垫圈5。主要方案为：(1)在燃烧室壳体与高压涡轮导向器形成的两层机匣上分别打通孔，两层机匣上的通孔中心对齐，通孔轴向位置在气流进入高压涡轮导向器的入口处，此处气流流动角度几乎沿轴向。(2)为实现测量装置
3的安装，燃烧室壳体外表面焊接一测量装置安装座1，测量装置安装座1的中心包含一通孔，通孔中心与两层机匣上通孔的中心对齐。(3)在高压涡轮导向器的外表面焊接一凸台2，凸台2具有台阶孔，台阶孔的中心与测量装置安装座1上通孔的中心对齐。通过燃烧室壳体上测量装置安装座1的通孔与高压涡轮导向器上凸台2的台阶孔中心对齐，形成由燃烧室壳体外表面至高压涡轮导向器内气流通道的贯通通道，测量装置3可通过凸台2伸入高压涡轮导向器内的气流通道，确保测量装置3受感部置于气流通道内，如图3所示，测量装置3上的测量部分通过该贯通通道伸入高压涡轮导向器内的气流通道，测量装置3位于高压涡轮导向器的气流通道入口，可避免气流在流经高压涡轮导向器内通道后形成气流角，对测量结果产生影响。测量装置3通过燃烧室壳体上的测量装置安装座1固定在燃烧室壳体上。测量装置3安装在测量装置安装座1上时，设置一垫片4进行轴向密封。通过设置凸台2及在所述测量部分与凸台2间的径向缝隙位置设置耐高温密封垫圈5进行轴向密封，测量装置3与凸台2间缝隙布置耐高温密封圈5进行密封，防止流经导向器的气流通道内高温燃气漏气，如图4所示。本实施例中，该测量装置3为探针。
26.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构，其特征在于，包括燃烧室壳体、高压涡轮导向器、测量装置安装座(1)、凸台(2)、测量装置(3)；所述测量装置(3)布置在高压涡轮导向器进口，在燃烧室壳体与高压涡轮导向器形成的两层机匣上分别设有通孔，两层机匣上的通孔中心对齐，且通孔的轴向位置在气流进入高压涡轮导向器的入口处，此处气流流动角度沿轴向；所述测量装置安装座(1)焊接在燃烧室壳体外表面，测量装置(3)通过燃烧室壳体上的测量装置安装座(1)固定在燃烧室壳体上，且位于高压涡轮导向器的气流通道入口，测量装置安装座(1)的中心包含一通孔，通孔中心与两层机匣上通孔的中心对齐；所述凸台(2)焊接在高压涡轮导向器的外表面，凸台(2)中心具有台阶孔，台阶孔的中心与测量装置安装座(1)上通孔的中心对齐；通过燃烧室壳体上测量装置安装座(1)的通孔与高压涡轮导向器上凸台(2)的台阶孔中心对齐，形成由燃烧室壳体外表面至高压涡轮导向器内气流通道的贯通通道，测量装置(3)上的测量部分通过该贯通通道伸入高压涡轮导向器内的气流通道。2.如权利要求1所述的试验器结构，其特征在于，所述测量装置(3)安装在测量装置安装座(1)上时，设置所述垫片(4)进行轴向密封。3.如权利要求1所述的试验器结构，其特征在于，在所述测量装置(3)的测量部分与凸台(2)接触的径向缝隙位置设置密封垫圈(5)进行轴向密封。4.如权利要求1所述的试验器结构，其特征在于，所述测量装置(3)位于燃烧室出口。5.如权利要求1所述的试验器结构，其特征在于，所述测量装置(3)为探针。6.如权利要求1所述的试验器结构，其特征在于，所述试验器结构还包括火焰筒。7.一种利用如权利要求1至6中任一项所述试验器结构实现在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的方法。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法中，在整机试验状态下，测量装置(3)的测量部位通过凸台(2)伸入高压涡轮导向器内的气流通道，在气流通道内实现燃烧室出口压力测量。9.一种使用如权利要求1至6中任一项所述试验器结构的涡扇发动机。10.一种如权利要求9所述涡扇发动机的工作方法。

技术总结
本发明涉及一种用于在整机试验状态下获得燃烧室出口压力的试验器结构，属于涡扇发动机燃烧室技术领域。本发明的在整机状态下获取燃烧室出口压力的测量结构中，测量装置通过凸台伸入高压涡轮导向器内的气流通道，确保测量装置受感部置于气流通道内；测量装置与凸台间缝隙布置耐高温密封圈进行密封，避免流经导向器的高温气流外泄；测量装置布置在高压涡轮导向器气流通道入口，避免气流在流经导向器内通道后形成气流角，对测量结果产生影响。通过该测量结构，可直接在发动机试验中获取真实工作情况下的燃烧室的出口气流压力。情况下的燃烧室的出口气流压力。情况下的燃烧室的出口气流压力。


技术研发人员：谷多多 王大磊 王雨龙 李峰
受保护的技术使用者：北京动力机械研究所
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2023/1/31