高温动密封结构性能测试的地面模拟试验方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分析及测量控制技术领域，尤其涉及高温动密封结构性能测试的地面模拟试验方法及装置。
【背景技术】
[0002]工业领域许多设备或组件在相邻部件之间设置有密封结构。在某些特殊场合，密封结构需适应相邻部件之间相对运动引起的间隙改变以防止高温高压气流进入低温低压密封间隙，同时阻隔热量传递至密封间隙内部低温结构。其中新型绳式动密封结构外形呈长条形，截面为圆形，径向方向具有一定高温弹性，可用于高温动密封工况。
[0003]在极限高温动密封工况条件下，如长时高温(>1000°C )密封环境中，传统材料已经无法满足要求，需采用先进超高温陶瓷材料或镍基高温合金材料。这种用于极限高温环境的动密封结构常用于航空航天领域，如超燃冲压发动机内部变化间隙或高超声速飞行器控制翼面密封。
[0004]由于受压缩的密封件在高温环境中材料本身性能会衰减，同时发生塑性变形和蠕变变形，在密封间隙不断闭合张开过程中，易导致密封不严，从而使高温气流流入低温结构区域，最终导致整体结构失效，因此动密封结构性能至关重要。但是，真实服役环境测试准备周期较长，费用昂贵。如何简单高效评价该种动密封结构性能对结构的前期快速优化设计具有重大的现实意义。
[0005]因此，现有技术中存在对高温动密封地面简易实验技术的需要。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供了高温动密封结构性能测试的地面模拟试验方法及装置，能有效模拟高温动密封结构的服役环境，试验效率高、成本低。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了高温动密封结构性能测试的地面模拟试验方法，包括:
[0008]S1、将高温动密封结构置于固定隔热板边缘的第一凹槽与偏转隔热板边缘的第二凹槽之间的间隙内；其中，固定隔热板和偏转隔热板通过高温合金连接件转动地连接在一起，第一凹槽与第二凹槽相对；
[0009]S2、利用电机驱动固定隔热板与偏转隔热板相对转动，同时向所述高温动密封结构的表面喷高温高速燃气；
[0010]S3、实时检测高温动密封结构的表面温度和背壁温度，确定高温动密封结构的性能；其中，高温动密封结构的朝向所述高温高速燃气的一侧为高温动密封结构的表面，背对于所述高温高速燃气的一侧为高温动密封结构的背壁。
[0011]优选地，在步骤SI之前，所述地面模拟试验方法进一步包括:根据所述高温动密封结构的形状、尺寸以及预压缩百分比，确定第一凹槽以及第二凹槽的尺寸。
[0012]优选地，第一凹槽与第二凹槽之间的间隙形成椭圆形凹槽。
[0013]优选地，高温合金连接件包括:固定地设置在所述固定隔热板侧边的第一挡板、固定地设置在所述偏转隔热板侧边的第二挡板以及将第一挡板和第二挡板转动地连接在一起的高温合金销钉；第二挡板的外侧面与第一挡板的内侧面配合连接，所述高温合金销钉的轴线与所述椭圆形凹槽的长轴轴线重合。
[0014]优选地，向所述高温动密封结构的表面喷高温高速燃气具体为:采用氧乙炔试验平台向所述高温动密封结构的表面喷高温高速燃气，
[0015]所述氧乙炔试验平台包括:喷枪、氧气瓶、乙炔瓶、压力控制系统、流量控制系统和安全控制系统，
[0016]所述压力控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于实时控制和测量第一导管内氧气的压力和第二导管内乙炔的压力；
[0017]所述流量控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于实时测量第一导管内氧气的气流量和第二导管内乙炔的气流量；
[0018]所述安全控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于调节与第一导管连接的所述喷枪的进气口的进气量，以及与第二导管连接的所述喷枪的进气口的进气量；
[0019]第一导管的两端分别与所述氧气瓶的出气口和所述喷枪的进气口连接，第二导管的两端分别与所述乙炔瓶的出气口和所述喷枪的进气口连接；
[0020]第一导管中的氧气和第二导管中的乙炔混合后，经所述喷枪喷出。
[0021]优选地，氧乙炔试验平台进一步包括:装夹台；
[0022]在步骤SI之前，所述地面模拟试验方法进一步包括:将所述固定隔热板和电机固定地设置在所述装夹台上；
[0023]所述利用电机驱动固定隔热板与偏转隔热板相对转动具体为:利用所述电机驱动所述偏转隔热板相对所述固定隔热板转动。
[0024]优选地，在步骤SI之前，所述地面模拟试验方法进一步包括:通过平行移动所述喷枪，调整所述喷枪与所述间隙内高温动密封结构侧边的水平距离；通过所述装夹台调节所述喷枪相对于所述间隙的垂直距离；通过装夹台上的喷枪夹具调节喷枪的转动角度，即喷枪与高温动密封结构的角度。
[0025]优选地，喷枪位于所述间隙的侧面，所述喷枪的轴线与所述间隙的轴线位于同一平面内，且所述喷枪的轴线和所述间隙的轴线组成的平面与所述固定隔热板平面组成的夹角为75°。
[0026]优选地，步骤S3具体为:
[0027]通过设置在高温动密封结构表面热电偶实时检测高温动密封结构的表面温度，通过设置在高温动密封结构背面的热电偶实时检测高温动密封结构的背壁温度；
[0028]对所述表面温度和背壁温度进行分析处理，确定高温动密封结构的性能。
[0029]根据本发明的另一个方面，提供了高温动密封结构性能测试的地面模拟试验装置，包括:氧乙炔试验平台、间隙模拟装置以及实时温度测试系统，其中，
[0030]所述氧乙炔试验平台用于通过喷枪产生高温高速燃气；
[0031]所述间隙模拟装置包括:电机，固定隔热板，偏转隔热板以及高温合金连接件；其中，
[0032]所述固定隔热板与所述偏转隔热板之间通过高温合金连接件转动连接，所述偏转隔热板在所述电机的驱动作用下相对所述固定隔热板转动；
[0033]在所述固定隔热板与所述偏转隔热板连接处，所述固定隔热板上设置有第一凹槽，所述偏转隔热板上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽之间的间隙用于容置高温动密封结构；
[0034]所述实时温度测试系统用于实时采集、处理高温动密封结构的表面温度和背壁温度，并输出；其中，高温动密封结构的朝向所述高温高速燃气的一侧为高温动密封结构的表面，背对于所述高温高速燃气的一侧为高温动密封结构的背壁。
[0035]优选地，第一凹槽以及第二凹槽的尺寸根据所述高温动密封结构的形状、尺寸以及预压缩百分比确定。
[0036]优选地，第一凹槽与第二凹槽之间的间隙形成椭圆形凹槽。
[0037]优选地，高温合金连接件包括:固定地设置在所述固定隔热板侧边的第一挡板、固定地设置在所述偏转隔热板侧边的第二挡板以及将第一挡板和第二挡板转动地连接在一起的高温合金销钉；第二挡板的外侧面与第一挡板的内侧面配合连接，所述高温合金销钉的轴线与所述椭圆形凹槽的长轴轴线重合。
[0038]优选地，氧乙炔试验平台包括:喷枪、氧气瓶、乙炔瓶、压力控制系统、流量控制系统和安全控制系统，
[0039]所述压力控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于实时控制和测量第一导管内氧气的压力和第二导管内乙炔的压力；
[0040]所述流量控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于实时测量第一导管内氧气的气流量和第二导管内乙炔的气流量；
[0041]所述安全控制系统，设置在第一导管上和第二导管上，用于调节与第一导管连接的所述喷枪的进气口的进气量，以及与第二导管连接的所述喷枪的进气口的进气量；
[0042]第一导管的两端分别与所述氧气瓶的出气口和所述喷枪的进气口连接，第二导管的两端分别与所述乙炔瓶的出气口和所述喷枪的进气口连接；
[0