[發明專利]開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能風洞試驗測量系統

有效

• 申請號: 202011185152.5
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112345193B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 閆萬方;劉森;吳烈蘇;蔣坤;楊輝;吳晉鵬
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

本發明公開了開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能風洞試驗測量系統，以解決風洞縮比試驗條件下的發動機對轉槳扇工況模擬以及槳扇氣動性能的分別同時測量技術難題。試驗系統包括：支撐裝置、第一槳扇測力裝置、第二槳扇測力裝置、殼體、連接法蘭、水冷套、攻角機構、風洞、控制系統和測量系統。試驗時，風洞提供均勻流場，通過控制系統控制攻角機構、第一槳扇測力裝置及第二槳扇測力裝置實現預期模型姿態和轉速模擬，并由測量系統分別測量獲得第一槳扇和第二槳扇的氣動力。本發明裝置簡單可靠，安裝操作方便；可滿足不同來流馬赫數，槳盤入流角，槳盤轉速、槳距組合形式的試驗需求；采用兩個旋轉軸天平實現了分別對雙槳扇氣動性能的進行精確測量。

技術領域

本發明涉及一種風洞試驗系統，具體涉及一種開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能風洞試驗測量系統，屬于試驗空氣動力學測量技術領域。

背景技術

隨著航空發動機的低油耗、排放等需求的進一步提高以及更為嚴苛的適航條例出臺，開式轉子發動機在商用飛機和軍用運輸機上的應用得以重新考慮。開式轉子發動機，又稱為無涵道風扇發動機或者對轉槳扇發動機，其推力由包含多個寬弦、薄葉型后掠槳葉的雙排對轉槳扇產生，兼具了渦槳發動機耗油率低與渦扇發動機適于高速飛行的特點，有效涵道比高達25～60，能在高飛行速度下保持較高的推進效率(較傳統的渦扇發動機推進效率可提高約20～30％)。近年來，隨著高性能/低噪聲槳扇設計及傳動設計技術的應用，開式轉子發動機的噪聲/振動問題得到逐步解決，被認為是新一代商用飛機和軍用運輸機實現低碳目標的極具吸引力的備選動力。

開式轉子發動機研發過程中，為最大限度提高其性能，需通過地面風洞試驗準確獲得對轉槳扇的氣動特性。目前，經典的測量方法是將帶動力的發動機縮比模型直接安裝在風洞外式應變天平上，通過對發動機工作和不工作兩種狀態測力，獲得模型上的總力差，進而得到槳扇氣動性能的估值。然而這種方法無法將槳扇和支撐結構、槳轂、機體之間的相互干擾區分開來；同時，驅動系統的摩擦阻尼也無法扣除，發動機真實推進效率則無法得到；另外，由于是一體式測量，單個槳扇氣動性能及雙槳扇之間的氣動干擾特性也無法獲取。

發明內容

本發明的技術解決問題是：本發明克服現有技術的上述不足，針對開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能的風洞試驗精確測量問題，提供了一種開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能風洞試驗測量系統，采用了雙旋轉軸天平測力技術，解決了風洞縮比試驗條件下的發動機工況模擬以及對轉槳扇氣動性能的分別同時測量等技術難題，實現了開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能和推進效率的準確獲取。

本發明的技術解決方案是：一種開式轉子發動機對轉槳扇氣動性能風洞試驗測量系統，包括：支撐裝置、第一槳扇測力裝置、第二槳扇測力裝置、殼體、攻角機構、風洞、控制系統和測量系統；

支撐裝置支撐第一槳扇測力裝置、第二槳扇測力裝置，支撐裝置安裝在攻角機構上，攻角機構安裝在風洞內；支撐裝置、第一槳扇測力裝置、第二槳扇測力裝置通過殼體封裝，形成流線型模型，支撐裝置的支架、第一槳扇、第二槳扇從殼體表面伸出；第一槳扇測力裝置用于第一槳扇的轉動模擬和氣動力測量；第二槳扇測力裝置用于第二槳扇的轉動模擬和氣動力測量；

風洞提供均勻流場，通過控制系統控制攻角機構、第一槳扇測力裝置及第二槳扇測力裝置實現模型姿態和轉速模擬，并由測量系統分別測量獲得第一槳扇和第二槳扇的氣動力。

所述支撐裝置包括支桿、接頭和支架；所述支桿一端安裝在接頭內并通過支桿上的法蘭盤限位，端部通過緊固件固定；所述接頭安裝在支架上，支架支撐支桿，支架安裝在攻角機構上；支架為對稱厚翼型結構，所述支桿和支架上都開有走線孔。