[發明專利]一種大行程范圍高精度的噴管變馬赫數機構

在審

• 申請號: 201611192391.7
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106596032A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 吳鋒;陳鵬飛;田金虎;喬彥平;王娟娟
• 申請（專利權）人: 中國燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M15/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于一種風洞試驗或航空發動機高空臺氣動試驗的試驗設備設計技術，具體涉及一種大行程范圍高精度的噴管變馬赫數機構。

背景技術

自由射流試驗作為模擬高空進氣道-發動機匹配試驗的重要手段，其進氣裝置作用是在自由射流試驗中使經過該裝置的氣流在規定試驗區域內達到試驗要求模擬的馬赫數、總壓、氣流角度等參數條件。自由射流進氣裝置簡稱噴管是建立自由射流流場的核心部段，其設計質量的高低，直接決定了自由射流的流場品質，決定了自由射流試驗數據的可靠性和精度，決定了自由射流的試驗能力以及艙的運行效率。

由于受到流場均勻性和可獲得試驗馬赫數范圍的限制，除撓性噴管外，其他形式的可變馬赫數噴管已經很少被國內外采用了。其中多支撓性噴管因為角度模擬的限制，多運用在風洞設備中；單支點半撓性噴管而多運用在自由射流試驗艙中，其型面是由固定型面的喉道塊和線性厚度分布的撓性板組成，撓性板與喉道塊剛性連接。通過由機械傳動或電液傳動機構和杠桿系統組成的執行機構控制喉道塊的位移和旋轉，以達到改變各馬赫數型面的目的。對此類二維對稱的單支點馬赫數連續可調噴管，國內外研究主要集中在解決噴管氣動型面設計方法，以及在不同的馬赫數下，使固定喉道塊和柔板的連接處不產生集中彎矩。但對其型面運動的高精度調節機構研究相對缺乏。

發明內容

本發明要解決的技術問題：

設計一種結構簡單、操作方便的噴管變馬赫數機構，使該機構克服大行程范圍和非線性調節的限制，實現型面的高精度控制。同時，兼顧同步性和跨聲速試驗范圍，保證噴管優良的氣流品質與其工程實用性。

本發明的技術方案：

一種大行程范圍高精度的噴管變馬赫數機構，包括剛柔耦合型面1，旋轉支板2，圓弧滾動滑塊3，支板鉸鏈4，圓滑導軌5，密封支撐板6，滾柱絲杠電動缸7，電動缸鉸鏈8，噴管固定架9，所述剛柔耦合型面1包括固定型面段1-1，柔性型面段1-2，以及出口平直段1-3，剛柔耦合型面1喉道背部處通過螺栓與旋轉支板2固定連接，剛柔耦合型面1末端的出口平直段1-3與噴管固定架8固定連接；旋轉支板2中部通過螺栓與圓弧滾動滑塊3固定連接，圓弧滾動滑塊3與圓弧導軌5配合連接，圓弧滾動滑塊3可以沿著圓弧導軌5的導軌自由滑動，其余方向鎖緊；所述圓弧導軌5的圓心為N點，所述N點為柔性型面段1-2的首尾切線的交點；旋轉支板2上端部通過支板鉸鏈4與滾柱絲杠電動缸7有桿端旋轉連接；圓弧導軌5與密封支撐板6一端固定連接；密封支撐板6另一端固定連接到噴管固定架9上；滾柱絲杠電動缸7的無桿端通過電動缸鉸鏈8旋轉連接到噴管固定架9上。

本發明的有益效果：

優點：

a結構簡單緊湊，避免了因力傳遞、加工以及裝配等過多環節造成的控制精度降低。

b采用滾動圓弧導軌和滾柱絲杠電動缸組合的形式，有效的保證了非線性控制精度與重復精度。

c實現了馬赫數連續可調，調節機構布置緊湊，該機構便于開展熱防護和氣動密封等工程設計，實用性強。

效果：

該噴管變馬赫數機構設計方法合理，結構簡單緊湊。在喉道高度的控制精度理論可達微米級，并能滿足較大行程范圍和非線性控制需求，同時上下型面機構可以通過外置獨立的型面位置傳感器形成并聯的閉環伺服系統，工程實現性強。在高空臺初步的吹風試驗中效果良好。

附圖說明

圖1為噴管變馬赫數機構示意圖；

圖2為圓弧導軌截面示意圖。

具體實施方式

所述噴管的工作流程為：滾柱絲杠電動缸7帶動旋轉支板2進行運動；旋轉支板2在圓弧滾動滑塊3、圓滑導軌5的作用下精確的沿著轉動中心N轉動；剛柔耦合型面1的固定型面段1-1跟隨旋轉支板2一起轉動，并帶動柔性型面段1-2繞轉動中心N變形，出口平直段1-3基本保持不變，從而實現型面機構的喉道高度調節，進而實現噴管出口馬赫數調節。