[發明專利]航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置

無效

• 申請號: 201310011533.5
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103063437A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 左洪福;付宇;劉鵬鵬;王燕山;張梅菊;劉德峰;谷風強;宋文慧
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01R29/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種發動機，更具體地涉及一種航空發動機進氣道吸入物靜電監測系統及模擬實驗裝置。屬于航空發動機狀態監測與故障診斷領域。

背景技術

?航空發動機工作時，風扇和壓氣機葉片常常會遭受到被高速氣流吸入的外來物體(例如飛鳥、砂礫等)的撞擊，引起損傷，這種外來物??(Foreign?Object)常簡稱為FO。現有研究將FO分為兩類：軟體沖擊(飛鳥、冰等)、硬物沖擊(砂礫、小金屬物等)。前者可能發生在起飛或低空飛行狀態，因為沖擊物較大，對發動機的損害很大，甚至引起重大故障，嚴重時會造成飛機失事；后者(硬物沖擊)會將葉片打傷，使葉片局部發生缺口、凹坑，產生殘余應力，殘余變形和應力集中，從而降低疲勞壽命，葉片的非預期疲勞破壞很可能帶來嚴重后果，造成葉片斷裂。據統計，在提前翻修的發動機零部件中，外物損傷葉片占有很大比重。因此，國內外相關部門對FO的研究極為重視。

確定FO對航空發動機風扇和壓氣機葉片的損傷影響的主要途徑是實驗驗證。與傳統的發動機狀態監測（基于發動機振動或性能參數）方法相比，航空吸入物靜電監測系統通過實時監測發動機進氣道外來物電荷水平的變化情況，可以直接監測到外來物信息，通過外來物損傷判斷邏輯來評估并確定外來物對發動機前端的風扇/壓氣機葉片的損傷情況，來達到提供葉片損傷的初始故障狀態的早期預警信息的目的，為發動機前端的風扇/壓氣機葉片或其他部位的實時在線監測和診斷，提供一種全新的理論方法和技術手段。模擬試驗裝置是開展各類外來物電荷特性研究及其對葉片損傷評估實驗的基礎。

發明內容

本發明旨在降低維修次數和維護成本，實時監控發動機風扇、壓氣機葉片被外來物損傷情況，提高發動機的使用完好性及安全性，提出了一種航空發動機外來物在線靜電監測系統。該系統是通過安裝于發動機進氣道內部的環狀靜電傳感器來通過監測在高溫、高速氣流環境下的吸入物產生的靜電場變化情況來對實現對吸入物在線監控。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置，包括航空渦噴發動機，還包括進氣道延長管，顆粒注入裝置，監測裝置，尾噴管延長管，尾氣冷卻裝置，安裝平臺；所述的進氣道延長管與航空渦噴發動機的進氣端相連，顆粒注入裝置通過進氣道延長管上的注入口與進氣道延長管相通，進氣道延長管上分段布置監測裝置；尾噴管延長管的一端與航空渦噴發動機的噴射端連接、尾噴管延長管另一端連接尾氣冷卻裝置；進氣道延長管、顆粒注入裝置、航空渦噴發動機、尾噴管延長管與尾氣冷卻裝置固定在安裝平臺上。

本發明所述的航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置，所述的監測裝置包括環狀靜電傳感器，信號調理電路，信號采集卡，計算機；所述的環狀靜電傳感器由安裝在進氣道內表面上的兩個金屬導體圓環構成，每個圓環沿著進氣道延長管軸向前后間隔一定的距離，每個環狀靜電傳感器分別與信號調理電路連接，信號調理電路與信號采集卡連接，信號采集卡與計算機連接。

本發明所述的航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置，所述的顆粒注入裝置包括第一連接管，電氣閥門，第二連接管，空氣壓縮機；所述的第一連接管的一端與進氣道延長管的注入口相通，電氣閥門與第一連接管、第二連接管相連通，空氣壓縮機與第二連接管相連通。

本發明所述的航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置，環狀靜電傳感器還包括靜電傳感器外殼和靜電傳感器環形探頭；靜電傳感器外殼通過絕緣材料與靜電傳感器環形探頭連成一體，靜電傳感器探頭插入進氣道延長管內。

有益效果

本發明提供的航空發動機吸入物在線靜電監測系統的模擬實驗裝置，通過安裝于發動機進氣道內部的環狀靜電傳感器來通過監測在高溫、高速氣流環境下的吸入物產生的靜電場變化情況來對實現對吸入物在線監控。

航空發動機吸入物靜電監測實驗裝置使用渦噴發動機模擬發動機氣路環境，借助顆粒注入裝置投送顆粒物模擬進氣道吸入物，可開展各類外來物電荷特性研究及其對葉片損傷評估的實驗。

本發明能夠在發動機吸入異常顆粒導致葉片損傷故障的早期就提供預警信息，發明的模擬實驗裝置能夠有效地模擬發動機氣路環境，為航空發動機吸入物在線靜電監測系統的研究提供了一個低成本、仿真的有效實驗平臺。

附圖說明

圖1是航空發動機吸入物在線靜電監測實驗裝置組成示意圖。

圖2是小型航空發動機安裝及測控系統示意圖。

圖3是顆粒注入裝置示意圖。

圖4是吸入物靜電傳感器組成圖。