一种航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰预测系统的制作方法

本发明涉及模拟航空发动机压气机叶片冰晶结冰地面模拟试验领域，尤其是涉及一种航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰预测系统。

背景技术：

1、一般认为，航空发动机压气机，尤其是高压压气机等温度较高的部件不会结冰，但是近几十年来，研究发现，当飞机在冰晶气象条件下飞行时，航空发动机吸入冰晶会导致其压气机叶片结冰，严重影响飞行安全。目前国内针对航空发动机压气机叶片冰晶结冰的研究尚处于理论研究阶段。

2、研究结果显示，当航空发动机正常工作时，压气机(尤其是高压压气机)静子的温度比较高，一般在50℃以上，当发动机吸入冰晶之后，导致压气机静子结冰，此时压气机静子的温度会大幅降低，甚至降低到0℃以下。

技术实现思路

1、本发明的目的：本发明基于一种模拟航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰试验系统，提出了一种航空发动机压气机叶片冰晶结冰的预测系统，能够在真实发动机飞行试验中根据压气机静子上温度变化来预测其是否结冰。

2、本发明专利的技术方案：

3、本发明提出一种航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰预测系统，包含试验件叶片系统和地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统；

4、试验件叶片系统用于模拟真实的航空发动机压气机静子叶片，在试验中作为冰晶结冰的部件，安装于地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统内；

5、地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统用于输送冰晶到试验件叶片系统上进行冰晶结冰试验。

6、进一步的，试验件叶片系统包含加热丝、叶片本体、电源、测温片；

7、叶片本体根据真实航空发动机压气机叶片尺寸制作，其横截面为对称翼型，沿叶展方向开有一定数量的圆柱形孔洞用于安装加热丝；

8、加热丝安装于叶片本体上的圆柱形孔洞内，用于对叶片本体进行加热；

9、电源连接于加热丝两端，用于给加热丝提供功率；

10、测温片安装于叶片本体表面，其分布位置为叶片前缘布置4片，叶片左右两面分别布置4片。

11、进一步的，地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统包含前通道、叶栅通道、后通道、变径段以及风机；

12、叶栅通道用于安装试验件叶片系统。

13、进一步的，加热丝直径略小于叶片本体上的圆柱形孔洞；加热丝的加热温度在一定范围内可控，其工作功率可随电源电压连续变化。

14、进一步的，叶片本体为钛合金材质，与真实航空发动机材料一致。

15、进一步的，电源是可调直流电源，能够调节加热丝的工作功率。

16、进一步的，测温片外表面材料与叶片本体材料相同，能够排除测温片材料对结冰过程的影响；测温片数量足以覆盖叶片本体上的结冰区域。

17、进一步的，叶栅通道的通道截面为矩形，且通道的两个侧面和顶部装有可视窗口，用于观测叶片本体表面的冰晶结冰过程。

18、本发明的优点：

19、优点一：本发明通过地面模拟试验，建立叶片表面温度和结冰厚度之间的数据库和曲线图，克服了真实飞行试验中叶片机匣开观察窗口和布置摄像头的难题，达到了预测真实发动机飞行试验中结冰情况的目的，节约了试飞周期和经费；

20、优点二：本发明为航空发动机压气机叶片冰晶结冰的相关研究提供了一定理论参考，可以推广到后续民航飞机日常飞行时发动机结冰监测中，保障飞行安全。

21、优点三：本发明中叶片中加热丝的功率可以连续线性调节，且叶片表面温度的调节最小间隔小，温度控制范围广，温度控制精度高，且温度应变片的测量范围广，测量精度高，与真实发动机试验中温度测量精度一致，有效提高了预测精度。

技术特征：

1.一种航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰预测系统，其特征在于，包含试验件叶片系统和地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，试验件叶片系统包含加热丝、叶片本体、电源、测温片；

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统包含前通道、叶栅通道、后通道、变径段以及风机；

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，加热丝直径略小于叶片本体上的圆柱形孔洞；加热丝的加热温度在一定范围内可控，其工作功率可随电源电压连续变化。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，叶片本体为钛合金材质，与真实航空发动机材料一致。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，电源是可调直流电源，能够调节加热丝的工作功率。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，测温片外表面材料与叶片本体材料相同，能够排除测温片材料对结冰过程的影响；测温片数量足以覆盖叶片本体上的结冰区域。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，叶栅通道的通道截面为矩形，且通道的两个侧面和顶部装有可视窗口，用于观测叶片本体表面的冰晶结冰过程。

技术总结
本发明涉及模拟航空发动机压气机叶片冰晶结冰地面模拟试验领域，尤其是涉及一种航空发动机压气机静子叶片冰晶结冰预测系统。系统包含试验件叶片系统和地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统；试验件叶片系统用于模拟真实的航空发动机压气机静子叶片，在试验中作为冰晶结冰的部件，安装于地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统内；地面模拟航空发动机叶片冰晶结冰试验系统用于输送冰晶到试验件叶片系统上进行冰晶结冰试验。该系统可用于根据航空发动机压气机静子叶片温度的变化，对航空发动机压气机静子叶片是否发生冰晶结冰进行预测。

技术研发人员：潘鹏飞,田晓平,吴悠,郭政波,雷杰,苏龙伟
受保护的技术使用者：中国飞行试验研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17