一种超高转数航空发动机涡轮转子超转测试装置及方法与流程

本发明属于航空实验设备，具体涉及到一种超高转数航空发动机涡轮转子超转测试装置及方法。

背景技术：

1、超高转数航空发动机涡轮转子是指用于航空发动机的涡轮部件，具有非常高的旋转速度。涡轮转子是航空发动机中的关键组成部分，在超高转数航空发动机中，涡轮转子需要承受更大的离心力和振动，因此对材料强度、动平衡、空气动力学特性等方面提出了更高的要求。为了提高发动机的功率和效率，设计出超高转数航空发动机涡轮转子成为了一种发展趋势。超高转数航空发动机涡轮转子的设计和制造需要运用先进的材料、加工技术和仿真分析方法，以确保其在高速旋转时能够稳定可靠地工作。同时，对涡轮转子进行超转测试是验证其性能和安全性的重要手段，可以为发动机的优化设计和使用提供重要参数。

2、超高转数航空发动机的涡轮转子在运行过程中会面临更大的离心力和振动，如果转速超过一定范围，可能会导致涡轮转子破裂或分离。若出现非包容情况，高速高能的碎片穿透机匣飞出，会击伤飞机的机舱、油箱、液压管路和控制线路等，导致机舱失压，油箱泄漏起火，操控失灵等二次破坏，严重危及飞行安全，为避免发生飞行安全事故，发动机需要发生真实超转的情况下验证其控制系统超转保护功能是否满足设计要求，同时还要验证保护功能失效时发动机的包容性。而在传统测试中通常是直接切断发动机输出传动轴，以模拟发动机真实超转的情况，由于切断时转子转速很快，这种方式会导致输出轴切断后会导致转子摆动过大，会损坏发动机和实验装置，实验风险很大，每次实验都需要切断一个传动轴，实验成本也过高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种超高转数航空发动机涡轮转子超转测试装置及方法，本发明有效保证实验轴切断后发动机转子的平稳，有效的保护航空发动机和功率吸收机构等实验装置，保证实验数据参数的准确，有效提升测试效率，降低测试成本。

2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超高转数航空发动机涡轮转子超转测试装置，包括实验平台、航空发动机、实验轴、功率吸收机构、集风机构、切断机构、第一支撑部件和第二支撑部件，所述实验平台固定设置在地面上，所述航空发动机固定设置在实验平台一端，所述功率吸收机构滑动连接在实验平台另一端，所述实验轴一端与发动机转子固定连接，所述实验轴另一端与功率吸收机构转轴固定连接，所述集风机构固定设置在功率吸收机构前侧，所述切断机构固定设置在集风机构前侧，所述第一支撑部件固定设置在实验平台上，所述第二支撑部件固定设置在集风机构内；

3、所述航空发动机上设置有数据收集部件；

4、所述集风机构套置在实验轴上，所述切断机构为两个对称设置在实验轴的上方和下方；

5、所述第一支撑部件和第二支撑部件均套置在实验轴上。

6、通过上述技术方案，航空发动机可固定安装在实验平台上，发动机转子可通过实验轴与功率吸收机构连接，而功率吸收机构滑动连接在实验平台上，切断机构可将实验轴切断，模拟真实的发动机转子超转情况，而实验轴切断后功率吸收机构可向远离航空发动机方向滑动，有效的保护功率吸收机构等测试装置，同时功率吸收机构的远离可为航空发动机腾出位置，加大航空发动机进气量，充分保证发动机转子的超转，提升实验的精确度，而切断的实验轴由第一支撑部件和第二支撑部件支撑，充分保护了发动机转子和功率吸收机构，防止发动机转子的摆动，保证实验精度的情况下保护航空发动机。

7、进一步地，所述实验轴包括动力输出轴、第一连接轴、切断轴、第二连接轴，所述动力输出轴一端与发动机转子固定连接，所述动力输出轴另一端与第一连接轴固定连接，所述第一连接轴一端与动力输出轴固定连接，所述第一连接轴另一端与切断轴固定连接，所述切断轴一端与第一连接轴固定连接，所述切断轴另一端与第二连接轴固定连接，所述第二连接轴一端与切断轴固定连接，所述第二连接轴另一端与功率吸收机构转轴固定连接。

8、通过上述技术方案，由于动力输出轴一端与发动机转子固定连接，动力输出轴另一端与第一连接轴固定连接，第一连接轴一端与动力输出轴固定连接，第一连接轴另一端与切断轴固定连接，切断轴一端与第一连接轴固定连接，切断轴另一端与第二连接轴固定连接，第二连接轴一端与切断轴固定连接，第二连接轴另一端与功率吸收机构转轴固定连接，使得实验轴与发动机转子以及功率吸收机构连接方便，且测试时，只需切断切断轴即可模拟真实发动机转子超转情况，切断轴可方便更换，有效降低实验成本。

9、进一步地，所述第一连接轴与第一支撑部件转动连接，所述第二连接轴与第二支撑部件转动连接，所述切断机构对称设置在切断轴上方和下方。

10、进一步地，所述集风机构包括集风罩、电动推拉杆、连接板和封堵板，所述集风罩靠近功率吸收机构一侧设置有进风口，所述集风罩远离功率吸收机构一侧设置有出风口，所述集风罩顶部和底部对称固定连接有电动推拉杆，所述封堵板与出风口过盈配合，所述集风罩靠近功率吸收机构一侧固定连接有连接板，所述集风罩通过连接板与功率吸收机构固定连接，所述第二连接轴转动连接在集风罩内，所述第二连接轴靠近进风口一侧对称固定连接有多个扇叶，所述第二支撑部件固定连接在集风罩内靠近出风口一侧。

11、通过上述技术方案，由于第二连接轴靠近进风口一侧对称固定连接有多个扇叶，使得测试时，第二连接轴可随发动机转子高速旋转，可为集风机构鼓入空气。

12、进一步地，所述电动推拉杆前端固定连接有第一斜块，所述电动推拉杆上第一斜块后侧固定连接有推杆。

13、进一步地，所述封堵板顶部和底部固定设置有推板，所述推板上设置有卡孔，所述推杆可卡置在卡孔内。

14、通过上述技术方案，由于集风罩顶部和底部对称固定连接有电动推拉杆，电动推拉杆上第一斜块后侧固定连接有推杆，封堵板与出风口过盈配合，封堵板顶部和底部固定设置有推板，推板上设置有卡孔，推杆可卡置在卡孔内，使得电动推拉杆向前推动时，可将封堵板拉出，将集风罩上的出风口露出，集风罩内的空气从出风口喷出。

15、进一步地，所述切断机构包括刀座、刀具和限位弹簧，所述刀座为两个对称固定连接在集风罩前侧，所述刀具滑动连接在刀座内，所述刀具顶部固定连接有第二斜块，所述刀具上套置有限位弹簧，所述限位弹簧底部与刀具固定连接，所述限位弹簧顶部与刀座顶部固定连接。

16、通过上述技术方案，由于切断机构对称设置在切断轴上方和下方，集风罩顶部和底部对称固定连接有电动推拉杆，电动推拉杆前端固定连接有第一斜块，刀具滑动连接在刀座内，刀具顶部固定连接有第二斜块，刀具上套置有限位弹簧，限位弹簧底部与刀具固定连接，限位弹簧顶部与刀座顶部固定连接，使得电动推拉杆向前推动时，第一斜块挤压第二斜块，使得刀具向切断轴方向滑动，继而使得刀具将切断轴切断，发动机转子与功率吸收机构断开连接，从而模拟真实发动机转子超转情况；

17、此时封堵板拉出，集风罩上的出风口露出，集风罩内的空气从出风口喷出，可使得功率吸收机构向远离航空发动机方向滑动，从而带动集风机构和切断机构远离航空发动机，有效的防护测试装置。

18、进一步地，所述实验平台靠近功率吸收机构一端设置有滑轨，所述功率吸收机构底部设置有滑槽，所述功率吸收机构通过滑槽与滑轨滑动连接，所述滑轨顶部陈列分布有多个安装槽，所述安装槽内转动连接有滚轴。

19、通过上述技术方案，由于实验平台靠近功率吸收机构一端设置有滑轨，功率吸收机构底部设置有滑槽，功率吸收机构通过滑槽与滑轨滑动连接，滑轨顶部陈列分布有多个安装槽，安装槽内转动连接有滚轴，使得功率吸收机构与实验平台上的滑轨由滑动摩擦变为滚动摩擦，有效减少功率吸收机构与滑轨的摩擦力，方便功率吸收机构远离航空发动机，有效保护测试装置。

20、一种超高转数航空发动机涡轮转子超转测试方法包括如下步骤：

21、步骤一、将航空发动机固定在实验平台上，将发动机转子正确安装在航空发动机内，连接数据收集部件，将数据收集部件启动并进行测试前的检测；

22、步骤二、将发动机转子与动力输出轴固定连接，动力输出轴与第一连接轴固定连接，第一连接轴与切断轴固定连接，且将第一连接轴安装在第一支撑部件内；

23、步骤三、将功率吸收机构推动到位，使切断机构正对切断轴，将切断轴与第二连接轴固定连接，且将第二连接轴安装在第二支撑部件内，将第二连接轴另一端与功率吸收机构转轴固定连接；

24、步骤四、将电动推拉杆复位，将封堵板卡置在集风罩出风口上；

25、步骤五、启动航空发动机，使其驱动发动机转子旋转；

26、步骤六、逐渐增加发动机转子转速，并持续记录和监测数据参数；

27、步骤七、将航空发动机功率开到最大，此时启动电动推拉杆，电动推拉杆向前推动，带动切断机构上的刀具向切断轴滑动，刀具将切断轴切断；

28、步骤八、此时电动推拉杆将封堵板拉开，使得集风罩上的出风口露出，而第二连接轴上的扇叶一直随发动机转子高速旋转，出风口露出后，气流从出风口喷出，带动功率吸收机构、集风罩和切断机构向远离航空发动机方向滑动，发动机转子此时模拟真实超转情况，分析测试参数数据，评估发动机转子的超转性能。

29、本发明的有益效果如下：

30、（1）本发明中航空发动机可固定安装在实验平台上，发动机转子可通过实验轴与功率吸收机构连接，而功率吸收机构滑动连接在实验平台上，切断机构可将实验轴切断，模拟真实的发动机转子超转情况，而实验轴切断后功率吸收机构可向远离航空发动机方向滑动，有效的保护功率吸收机构等测试装置，同时功率吸收机构的远离可为航空发动机腾出位置，加大航空发动机进气量，充分保证发动机转子的超转，提升实验的精确度，而切断的实验轴由第一支撑部件和第二支撑部件支撑，充分保护了发动机转子和功率吸收机构，防止发动机转子的摆动，保证实验精度的情况下保护航空发动机；

31、（2）本发明中第二连接轴可随发动机转子高速旋转，可为集风机构鼓入空气，将电动推拉杆向前推动，第一斜块挤压第二斜块，使得刀具向切断轴方向滑动，继而使得刀具将切断轴切断，发动机转子与功率吸收机构断开连接，从而模拟真实发动机转子超转情况，此时封堵板随电动推拉杆推动而拉出，将集风罩上的出风口露出，集风罩内的空气从出风口喷出，可使得功率吸收机构向远离航空发动机方向滑动，从而带动集风机构和切断机构远离航空发动机，有效的防护测试装置，而切断机构只需切断切断轴即可模拟真实发动机转子超转情况，切断轴可方便更换，有效降低实验成本；

32、（3）本发明中实验平台靠近功率吸收机构一端设置有滑轨，功率吸收机构底部设置有滑槽，功率吸收机构通过滑槽与滑轨滑动连接，滑轨顶部陈列分布有多个安装槽，安装槽内转动连接有滚轴，使得功率吸收机构与实验平台上的滑轨由滑动摩擦变为滚动摩擦，有效减少功率吸收机构与滑轨的摩擦力，方便功率吸收机构远离航空发动机，有效保护测试装置。