[發明專利]一種擴大葉柵攻角調節范圍的葉柵試驗臺流道調節機構

有效

• 申請號: 202011373312.9
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112747929B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李傳鵬;傅佳新;胡駿;阮立群;朱春雨;彭寧航
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種擴大葉柵攻角調節范圍的葉柵試驗臺流道調節機構，包含第一舌板、第二舌板、攻角調節機構、葉柵、殼體、第一至第二渦卷發條組件、以及第一至第二舌板調節組件；所述第一舌板、第二舌板平行設置，其前端通過攻角調節機構調節葉柵的攻角。本發明取消了插入式的彈性薄鋼片結構，使用可以卷曲的渦卷發條機構替代之，利用電機驅動轉動軸控制渦卷發條的長度，克服了彈性薄鋼片長度調節范圍較窄的弊病，可以有效避免某些特定攻角狀況下，舌板無法調節到位導致的葉柵試驗段出口流場周期性差的狀況，提高了葉柵試驗臺攻角調節范圍。

技術領域

本發明涉及航空發動機葉柵試驗臺技術領域，尤其涉及一種擴大葉柵攻角調節范圍的葉柵試驗臺流道調節機構。

背景技術

平面葉柵試驗是葉輪機械氣動設計研究領域的基礎性試驗研究項目，是壓氣機氣動設計中驗證和校核葉型氣動性能的最經濟、最快捷、最有效的技術途徑。在對壓氣機葉片性能的基礎研究中，除了要不斷地進行葉片設計、性能改進等理論研究以外，還要進行大量的平面葉柵試驗，對理論研究進行驗證。通過平面葉柵試驗，可以對葉柵的性能有更深入的認識。了解葉型在不同方案下的氣動性能，并為新葉型設計制造積累寶貴資料，對提高壓氣機總體性能具有重大的意義。目前，平面葉柵試驗設備主要由進氣段、穩定段、收斂加速段、平面葉柵試驗段等組成。在進行葉柵試驗的過程中，幾乎都會對葉柵的多個工況點進行測量。主要變化的參數是葉柵進口來流馬赫數和葉柵攻角等，其中葉柵攻角大都采用圓盤轉動的方式進行調節。

葉柵試驗臺通常水平放置，轉動圓盤調節葉柵攻角時，葉柵試驗件在豎直方向和水平方向的投影將會隨之改變，需要上下以及前后調節舌板來與之匹配，使得氣流水平地吹向葉柵試驗件。為了滿足氣流全部流過葉柵通道的要求，需要調整位移機構將舌板精確搭接在葉柵試驗件兩外側的葉片前緣，避免氣流從葉柵試驗件兩側溢出。

當前進口調節系統由槽道、彈性薄鋼片、位移機構和舌板組成。槽道固定在進口收斂過渡段后端，彈性薄鋼片插進槽道中，并通過六個螺栓固定在位移機構的前部內側，位移機構由絲杠、絲桿機構受控于上下和前后的旋轉手柄，位移機構后端通過三個螺栓連接著舌板。試驗時，轉動圓盤調節好角度后，旋轉手柄控制位移機構，使得舌板能夠搭在葉柵試驗件兩端葉片的前緣，這個過程中位移機構前端的彈性薄鋼片作彈性彎曲，同時在槽道中前后移動，以配合位移機構上下前后調節中，能夠形成較為光順的氣流流道。

攻角調節范圍由上下兩組彈性薄鋼片在槽道中的行程決定。當其中一塊彈性薄鋼片抵到槽道的底部，或彈性薄鋼片滑出槽道口，均達到了葉柵試驗件攻角可調節的極限了。早期葉柵攻角范圍比較窄，可以滿足要求。

先進的壓氣機設計技術采用的都是寬攻角范圍葉柵，當前的舌板調節結構顯現出其不足。通過對比平面葉柵數值模擬與實驗的結果，如圖9所示，我們不難發現實驗能夠測量的攻角極其有限。當試驗工況為大攻角時，向前運動插入槽道的彈性薄鋼片有可能抵住槽道的最內側，而向后運動的彈性薄鋼片將會從槽道中抽出。為了避免彈性薄鋼片從槽道中抽出，舌板將不能搭在葉柵試驗件葉片的前緣，氣流就會從這個間隙中流出，嚴重影響葉柵試驗件流場品質和測量精度。

另外，彈性薄鋼片在調節葉柵攻角當中不斷地彎曲，使用一段時間后，彈性薄鋼片會發生永久的彎曲變形。這樣，彈性薄鋼片在槽道中向前移動受阻，向后移動易滑出槽道。

針對這種情況，現有的解決方案是更換舌板長度，來克服因為彈性薄鋼片有限調節范圍帶來的弊端。但是每一次更換舌板需要將葉柵試驗件拆卸下來，因此會產生較多的不可控因素，讓試驗過程變得更加繁瑣，嚴重影響試驗進度，降低風洞試驗效率。

此外，舌板兩側都裝有用于密封的橡膠條，更換舌板的過程中，橡膠條會和圓盤內側壁面反復摩擦，會造成橡膠條脫出、橡膠條磨損嚴重、內壁面光滑度下降、壁面靜壓孔堵塞等對試驗不利因素。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種擴大葉柵攻角調節范圍的葉柵試驗臺流道調節機構，能夠獨立的完成流道調整以適應相應的攻角和馬赫數的變化，提高了風洞試驗效率。