[發明專利]用于冰風洞中研究航空發動機整流罩積冰和防冰的試驗器

無效

• 申請號: 201210358709.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102853987A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 吉洪湖;胡婭萍;王健;陳寧立;朱強華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域???

本發明是一種用于在冰風洞中研究屬于航空發動機積冰和防冰技術領域。

背景技術

飛機在高空低于冰點的溫度下飛行時，如果穿越含有過冷水滴（溫度低于冰點但仍保持液態的水）的云層，水滴碰在飛機表面上，就會在碰撞區域及其附近發生積冰。飛機積冰不但增加了部件重量，而且會改變繞流流場、破壞氣動性能，使操縱性和穩定性受到影響，給飛行安全帶來危害。近年來，由于對現代航空發動機的運行安全、效率和性能的要求越來越高，有關發動機結冰現象的研究也得到越來越多的重視。發動機前端（包括整流帽罩、進氣機匣及其支板、以及壓氣機進口導向葉片等）通常是出現結冰現象的主要部件。其中發動機進口整流帽罩的結冰現象對發動機氣動性能有重大影響，輕則使發動機的引氣量下降，推進功率減小，重則一旦冰塊脫落可能造成發動機及其部件的損壞。所以研究整流帽罩的防冰/除冰問題具有重要意義。

有關發動機結冰現象的研究主要采用數值模擬、地面冰風洞試驗、飛行試驗等方式進行。縱觀世界各國,?凡有能力獨立研發飛行器的國家,?大多數擁有研究評估飛行器結冰和防冰的試驗研究平臺——冰風洞。冰風洞受制冷能力的限制，通常風洞試驗段的尺寸都不大，因此大量的結冰試驗是采用縮尺模型進行的。目前國內外有關航空發動機進口部件的積冰實驗大多是針對翼型支板和整流帽罩展開的，但都為靜止狀態下的實驗。上述現有的實驗系統由于不包含復雜的驅動系統，因此不考慮驅動系統對冰風洞的堵塞影響、冰風洞內結冰條件對傳動系統的影響以及試驗件旋轉所帶來的問題諸如旋轉過程中振動、傳動裝置的設計以及傳動裝置對于流場的擾動等，有關發動機旋轉件結冰和防冰試驗器的專利目前尚未見到報道。

發明內容

為了在冰風洞中研究航空發動機整流帽罩的結冰現象并探索其防冰措施，本發明提出了一種適用于在冰風洞內研究發動機整流帽罩積冰和防冰的試驗器，該試驗器經過合理設計有效減小了其結構尺寸、降低了對風洞的阻塞影響和對風洞內氣流的擾動。

該試驗器由位于冰風洞外的外部部件和位于冰風洞內的內部部件組成；上述外部部件包括電動機、主動皮帶輪和位于主動皮帶輪外的防護罩；上述內部部件包括：基座、通過支柱安裝于基座上的軸套、通過一對軸承安裝于軸套內的轉軸；轉軸一端安裝有錐軸連接件，錐軸連接件上安裝著整流罩；轉軸另一端安裝有被動皮帶輪；該被動皮帶輪通過皮帶與上述主動皮帶輪相聯；基座上開有便于皮帶穿過的皮帶槽；上述被動皮帶輪外具有被動皮帶輪密封罩，上述皮帶外具有皮帶密封罩。

本發明是基于如下思路來解決其技術問題并達到設計目標的：該試驗器由位于冰風洞外的外部部件和位于冰風洞內的內部部件組成，這樣就能將電動機和主動皮帶輪安置于冰風洞的外部，從而顯著減小試驗器在風洞內的結構尺寸，減小試驗器對風洞的堵塞比。電機通過皮帶與整流帽罩試驗臺相連并驅動其工作。將風洞試驗段內的被動皮帶輪和皮帶密封在密封罩內，從而防止皮帶運行過程中的結冰現象的發生，確保皮帶運行性能的穩定。

根據上述分析，本發明將驅動系統與整流帽罩試驗臺分離開，以達到將驅動系統移出冰風洞、減小冰風洞內整流帽罩試驗臺尺寸的目的，由此形成了航空發動機整流帽罩積冰和防冰試驗器的分離式總體結構特點。

本發明的有益效果是：

（1）驅動系統與整流帽罩試驗臺相分離，因而能夠將驅動系統移出結冰風洞，從而減小了整流帽罩積冰和防冰試驗器在風洞內的尺寸，有利于降低試驗裝置對風洞的堵塞比。

（2）密封罩的設計可以防止皮帶結冰，確保皮帶運行性能穩定。還能夠防止氣流從皮帶槽中進出，隔絕風洞內外氣流的流通。同時減小了皮帶和皮帶輪對風洞內流場的擾動。

（3）通過錐軸連接件連接于整流帽罩實驗臺主軸前端的軸套中，該結構設計使得試驗件便于拆裝更換。

（4）如果皮帶與整流帽罩試驗臺的支柱位置對應，即從氣流來流的方向看，皮帶被支柱完全遮擋，從而進一步降低了試驗裝置對風洞的堵塞比。

附圖說明

圖1是航空發動機整流帽罩積冰和防冰試驗器的二維剖視圖。

圖2是航空發動機整流帽罩積冰和防冰試驗器的三維造型圖。

圖3是航空發動機整流帽罩積冰和防冰試驗器在冰風洞中的安裝位置關系示意圖。