一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置

本发明涉及航空发动机，特别是涉及一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置。

背景技术：

1、飞机在起飞、着陆过程中，其航空发动机容易吸入周围环境中的砂石、金属颗粒、玻璃碎片等硬质外来物。外物随高速气流飞入进气道并撞击风扇/压气机叶片的过程，称为外物打伤(foreign object damage，fod)。叶片外物打伤是航空发动机频发故障之一，严重的引起叶片疲劳断裂，从而严重威胁飞机的飞行安全。

2、现有技术中，能较真实模拟航空发动机叶片外物打伤过程的试验方法主要包括空气炮法和整机吸入试验法。其中，整机吸入试验法能够精确模拟外物打伤对服役状态下航空发动机整机影响，但其存在试验成本高昂和吸入物状态参数不可控、不可测的缺点。空气炮法虽然可以通过改变发射物的种类、速度、角度等参数来模拟不同的外物状态，但试验过程中，叶片/试件是固定不动的，和服役状态时叶片处于旋转运动有很大区别，且只能进行单个外物打伤试验，无法复现发动机叶片外物打伤的损伤特征及统计学分布规律。另外，沙尘冲蚀试验装置也是模拟外物损伤类的试验装置，但其外来物为沙尘，通常粒径在微米级，只能对叶片表层造成磨损，与毫米级以上外物造成的叶片凹坑、撕裂、缺口等损伤无法相比。因此，缺少一种能够模拟叶片在服役旋转状态下受到外来物从不同角度冲击损伤的试验装置。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，用以模拟叶片在服役旋转状态下受到外来物从不同角度冲击损伤的试验。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，包括：

3、试验管道；

4、高压气源，连接于所述试验管道的一端，用以产生气流；

5、叶片试验机构，连接于所述试验管道的另一端，用以转动安装试验叶片；

6、外物投放器，设置于所述试验管道的侧壁上，所述外物投放器位于所述高压气源和所述叶片试验机构之间，用以投放外物；

7、旋流器，设置于所述试验管道内，且所述旋流器位于所述外物投放器和所述叶片试验机构之间，用以改变所述气流的方向；

8、其中，所述外物与所述气流混合后，经过所述旋流器流向所述试验叶片。

9、于本发明一实施例中，所述叶片试验机构包括旋转电机和传动轴，所述旋转电机的输出端连接所述传动轴。

10、于本发明一实施例中，所述传动轴的轴线与所述试验管道的轴线重合，多个所述试验叶片沿周向连接于所述传动轴的一端。

11、于本发明一实施例中，所述旋流器包括固定叶片和旋流叶片，所述固定叶片和所述旋流叶片沿所述气流的流向依次布置。

12、于本发明一实施例中，所述旋流器还包括调节电机，所述调节电机的输出端连接所述旋流叶片，用以驱动所述旋流叶片偏转。

13、于本发明一实施例中，所述试验管道的侧壁开设有至少一个维护窗口，所述维护窗口位于所述叶片试验机构处和/或所述旋流器处。

14、于本发明一实施例中，所述试验管道包括维护盖板，所述维护盖板可拆卸安装于所述维护窗口处。

15、于本发明一实施例中，所述维护窗口的边框开设有多个固定槽，所述维护盖板包括多个伸缩插头，一个所述伸缩插头与一个所述固定槽配合连接。

16、于本发明一实施例中，所述模拟试验装置还包括空速管，所述空速管设置于所述试验管道的内壁上，且所述空速管位于所述高压气源和所述外物投放器之间，用以测量所述气流的速度。

17、于本发明一实施例中，所述模拟试验装置还包括相机，所述相机的镜头朝向所述试验叶片的迎风面。

18、如上所述，本发明的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，具有以下有益效果：结构简单易操作、试验参数可调性强、重复性好、精度高等特点，可有效模拟航空发动机叶片在旋转状态下的外物打伤过程及损伤特征。

技术特征：

1.一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述叶片试验机构包括旋转电机和传动轴，所述旋转电机的输出端连接所述传动轴。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述传动轴的轴线与所述试验管道的轴线重合，多个所述试验叶片沿周向连接于所述传动轴的一端。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述旋流器包括固定叶片和旋流叶片，所述固定叶片和所述旋流叶片沿所述气流的流向依次布置。

5.根据权利要求4所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述旋流器还包括调节电机，所述调节电机的输出端连接所述旋流叶片，用以驱动所述旋流叶片偏转。

6.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述试验管道的侧壁开设有至少一个维护窗口，所述维护窗口位于所述叶片试验机构处和/或所述旋流器处。

7.根据权利要求6所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述试验管道包括维护盖板，所述维护盖板可拆卸安装于所述维护窗口处。

8.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述维护窗口的边框开设有多个固定槽，所述维护盖板包括多个伸缩插头，一个所述伸缩插头与一个所述固定槽配合连接。

9.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述模拟试验装置还包括空速管，所述空速管设置于所述试验管道的内壁上，且所述空速管位于所述高压气源和所述外物投放器之间，用以测量所述气流的速度。

10.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，其特征在于，所述模拟试验装置还包括相机，所述相机的镜头朝向所述试验叶片的迎风面。

技术总结
本发明提供一种航空发动机叶片外物打伤的模拟试验装置，包括：试验管道；高压气源，连接于所述试验管道的一端，用以产生气流；叶片试验机构，连接于所述试验管道的另一端，用以转动安装试验叶片；外物投放器，设置于所述试验管道的侧壁上，所述外物投放器位于所述高压气源和所述叶片试验机构之间，用以投放外物；旋流器，设置于所述试验管道内，且所述旋流器位于所述外物投放器和所述叶片试验机构之间，用以改变所述气流的方向；其中，所述外物与所述气流混合后，经过所述旋流器流向所述试验叶片。本发明结构简单、试验参数可调，可有效模拟航空发动机叶片旋转状态下的外物打伤过程及损伤特征。

技术研发人员：聂祥樊,李阳,王亚洲,何卫锋,罗思海,周鑫,何光宇,焦阳
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14