[發明專利]一種分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置及測力試驗方法

有效

• 申請號: 202011281006.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112485014B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 郭秋亭;熊能;范長海;林俊;杜寧;潘華燁;王超;陶洋;張詣;楊海濱;賈曉東;高榮釗;劉光遠
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M9/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賈曉燕

1.一種分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，包括：

前端支撐機構；

桿式天平，其一端采用錐配合與前端支撐機構通過法蘭相接，另一端連接有短艙，所述短艙與前端支撐機構之間設置有間隙；所述短艙內安裝有槳轂，所述槳轂上安裝有風扇葉盤；

支桿，其內部設置有傳動軸，且所述傳動軸一端與槳轂固定相接，另一端安裝有渦輪，所述支桿連接有渦輪機匣，且所述渦輪位于渦輪機匣內，所述渦輪機匣設置在后端支撐機構上；

測壓耙，其安裝在所述支桿上，且位于短艙內靠出口處，測壓耙與短艙之間無接觸；外涵導葉，其安裝在所述支桿端部，且外涵導葉位于風扇葉盤與測壓耙之間；

所述前端支撐機構的結構包括：

短艙底座，其通過螺栓固定在風洞壁板上，且短艙底座上設置有短艙支架，所述桿式天平一端采用錐配合與短艙支架通過法蘭固定相接；所述短艙與短艙支架之間設置有間隙；

所述后端支撐機構的結構包括：

支撐接頭，所述渦輪機匣固定設置在支撐接頭上；

風洞半彎刀機構，所述支撐接頭通過銷釘固定連接在風洞半彎刀機構上。

2.如權利要求1所述的分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，所述支桿上通過螺釘安裝有外形光滑的外涵整流罩，所述外涵整流罩包裹住測壓耙與支桿的連接部位。

3.如權利要求1所述的分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，所述短艙底座下方設置有楔形變角片。

4.如權利要求1所述的分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，所述短艙支架橫截面為對稱翼型。

5.如權利要求1所述的分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，所述風扇葉盤直徑大于250mm，風扇葉盤落壓比為1.0～1.7。

6.如權利要求1～5任一項所述的分體式帶動力模擬的渦扇發動機短艙測力試驗裝置，其特征在于，其測力試驗方法為：將整個測力試驗裝置置于風洞中，通過風洞中的高壓氣體驅動渦輪轉動，進而通過渦輪帶動傳動軸和風扇葉盤轉動，用于獲取模擬飛行狀態進氣和排氣影響條件下的短艙氣動力特性；通過測壓耙測量短艙內的總壓、總溫和靜壓，通過桿式天平測量對短艙的載荷矢量和短艙自重在桿式天平軸系產生的力矢量；試驗過程中，改變來流總壓P_0∞、馬赫數M_∞、風扇葉盤和渦輪轉速n和短艙迎角α，采集桿式天平信號和測壓耙的信號，通過數據處理，獲得短艙的氣動力試驗數據；其中，數據處理方法包括以下步驟：

步驟一、計算測壓耙上每個總測壓點所在流管的實際流量m_e，計算方法為：

其中，P_0e為測壓耙測得的總壓，A_e為測壓耙單個測壓點所在流管的流通面積，T_0e為測壓耙測得的總溫，q(M_e)為短艙出口截面速度壓力，q(M_e)的計算方法為：

其中，γ為來流的比熱比，空氣介質常數取1.4，出口馬赫數M_e由測壓耙測得的總壓P_0e和靜壓P_e換算得到：

步驟二、計算測壓耙上每個總壓測點所在流管的理想流量m_in，其計算方法為：

其中，A_in為進氣口捕獲面積，T₀為來流總溫，來流速度壓力q(M_∞)的計算方法為：

其中，來流馬赫數M_∞為給定試驗條件；

步驟三、計算短艙進氣流量系數φ，φ為∑m_e與m_in的比值：

φ＝∑m_e/m_in

步驟四、計算短艙總的氣動力矢量F_nacelle，計算方法為：

F_nacelle＝E·(F_bl-F_G)

其中，F_bl為桿式天平測得的載荷矢量，F_G為短艙自重在桿式天平軸系產生的力矢量，E為桿式天平軸系到體軸系的轉置矩陣；

計算短艙內流阻力F_in，由動量定理獲得，計算方法為：

由于短艙內流阻力F_in反映的不是真實發動機短艙內流特性，因此應當予以扣除，因此短艙外罩的氣動力F為：

F＝F_nacelle-F_in

步驟一到步驟四獲得的短艙進氣流量系數φ和短艙外罩的氣動力F即得到了短艙的氣動力試驗數據。