一种变循环核心机外涵排气收集测量系统的制作方法

本申请属于航空发动机性能试验领域，特别涉及一种变循环核心机外涵排气收集测量系统。

背景技术：

1、核心机驱动风扇(core drive fan stage，简称cdfs)形成的核心机是变循环发动机的核心部件，决定着发动机涵道比调节和巡航状态的旁路引气效率。核心机驱动风扇工作模式多，气动耦合性强，研发难度极大，特别是核心机驱动风扇形成的核心机系统复杂性高，通过试验方法研究其性能是最重要的技术手段。

2、在进行变循环核心机试验中，为了提升变循环核心机性能评估准确性，需测量核心机后涵道出口物理流量，即涵道引射器出口第二外涵道物理流量与cdfs外涵物理流量之和，由于变循环核心机存在双涵道，对流量测量技术提出了挑战，尤其是外涵道流量测量存在较大困难。此外，核心机中涵道引射器、模式选择阀门等位置往往需要引出气流以模拟流量变循环过程。由于引出气流需要流经较长的管路以进行精确的流量测量，其压力损失往往有10～30kpa的水平。在核心机进口压力为大气压或低压状态下，引出气流的总压只比大气压略高，引出气流无法克服管道损失，这种情况导致核心机驱动风扇必须在高压比状态工作。变循环核心机试验无法有效模拟核心机需要模拟的状态和过程，使得核心机始终工作在较高状态，在少部分状态下，还可能导致核心机气动失稳。

3、在变循环核心机地面试车状态下，涵道引射器通过开度调节进行“旁路引气”，模拟变循环过程，而核心机内、外涵气体流量的分配与排气损失存在一定关联。传统的外涵排气集气腔为窄出口环腔结构，沿程管路存在流动损失，导致气流堵塞，当核心机进口压力为大气压或低压状态下，引出气流的总压较低，无法克服管道流动阻力，导致核心机外涵气流的排出和调节十分困难，使得发动机在地面试车中，无法实现发动机涵道比调节以及变循环功能，影响核心机试验安全和效率，从而提高试验成本。

4、因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种变循环核心机外涵排气收集测量系统，以解决现有技术存在的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是：

3、一种变循环核心机外涵排气收集测量系统，包括：

4、外涵机匣；

5、核心机，所述核心机嵌套在所述外涵机匣内部，所述核心机与所述外涵机匣之间形成外涵通道，所述核心机内部具有内涵通道，所述核心机上安装有涵道引射器，所述涵道引射器前侧的内涵通道中安装有分流风扇；

6、外涵排气装置，所述外涵排气装置包括：集气腔蜗壳、测量仪以及抽吸机组，

7、所述集气腔蜗壳的前端设置有进气管路，后端设置有排气管路，所述进气管路与所述外涵机匣连接，所述排气管路与排气塔连接；

8、所述抽吸机组设置在吸附管路上，所述吸附管路与所述排气管路并联；

9、所述测量仪布置在所述排气管路的稳流区；

10、其中，核心机的进口气流通过分流风扇后，被分为三股气流，一股直接流入外涵通道，一股经过涵道引射器进入外涵通道，一股进入高压压气机、燃烧室和涡轮，直接流入外涵通道的气流与经过涵道引射器进入外涵通道的气流混合后，由外涵通道进入外涵排气装置。

11、在本申请的至少一个实施例中，所述外涵排气装置还包括固定支架，所述固定支架与所述集气腔蜗壳连接，用于所述外涵排气装置的固定支撑。

12、在本申请的至少一个实施例中，所述集气腔蜗壳呈环形，所述进气管路沿所述集气腔蜗壳的周向均匀布置6个。

13、在本申请的至少一个实施例中，所述测量仪的前侧设置有10d的直管段，后侧设置有5d的直管段，d为排气管路的直径。

14、在本申请的至少一个实施例中，直接流入外涵通道的气流与经过涵道引射器进入外涵通道的气流的混合气流与进入高压压气机、燃烧室和涡轮的气流的流量的比值为1:4～1:10。

15、在本申请的至少一个实施例中，通过以下方式确定变循环核心机外涵排气收集测量系统的涵道比：

16、通过所述测量仪采集外涵总压、外涵静压以及外涵总温；

17、根据外涵总压、外涵静压以及外涵总温计算出外涵流量：

18、

19、则，涵道比为：

20、

21、其中，wa,c为外涵流量，kw为流量系数，a0为管路面积，pt,0为外涵总压，t t,0为外涵总温，ps,0为外涵静压，γ为工质的比热容比，r为气体常数，b为涵道比，w总为进口总流量。

22、发明至少存在以下有益技术效果：

23、本申请的变循环核心机外涵排气收集测量系统，能够实现自适应变循环核心机试验外涵流量收集和测量能力，保证核心机外涵流量的收集和测量；同时具备抽吸能力，保证了核心机外涵流量顺利排出并实现外涵流量的实时调节，确保变循环核心机能够进行全状态模拟试验。

技术特征：

1.一种变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，所述外涵排气装置还包括固定支架(2)，所述固定支架(2)与所述集气腔蜗壳(1)连接，用于所述外涵排气装置的固定支撑。

3.根据权利要求2所述的变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，所述集气腔蜗壳(1)呈环形，所述进气管路(101)沿所述集气腔蜗壳(1)的周向均匀布置6个。

4.根据权利要求1所述的变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，所述测量仪(2)的前侧设置有10d的直管段，后侧设置有5d的直管段，d为排气管路(102)的直径。

5.根据权利要求4所述的变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，直接流入外涵通道的气流与经过涵道引射器(7)进入外涵通道的气流的混合气流与进入高压压气机、燃烧室和涡轮的气流的流量的比值为1:4～1:10。

6.根据权利要求5所述的变循环核心机外涵排气收集测量系统，其特征在于，通过以下方式确定变循环核心机外涵排气收集测量系统的涵道比：

技术总结
本申请属于航空发动机性能试验领域，特别涉及一种变循环核心机外涵排气收集测量系统。包括：外涵机匣、核心机以及外涵排气装置。所述核心机嵌套在所述外涵机匣内部，所述核心机与所述外涵机匣之间形成外涵通道，所述核心机内部具有内涵通道，所述核心机上安装有涵道引射器，所述涵道引射器前侧的内涵通道中安装有分流风扇；所述外涵排气装置包括：集气腔蜗壳、测量仪以及抽吸机组。本申请能够实现自适应变循环核心机试验外涵流量收集和测量能力，保证核心机外涵流量的收集和测量；同时需具备抽吸能力，保证核心机外涵流量顺利排出并实现外涵流量的实时调节，确保变循环核心机能够进行全状态模拟试验。

技术研发人员：王安妮,张志博,陈业辉,冯忠帅,王鑫
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14