[發明專利]一種高度可調的平面葉柵試驗段

有效

• 申請號: 202110306076.7
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113029575B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 魏巍;馬護生;時培杰;任思源;郝顏;黃康;陳峰;李學臣;宗有海;譚錫容;江輝;李聰;葉敏
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種高度可調的平面葉柵試驗段。該平面葉柵試驗段為方形體，包括殼體，在殼體內左、右并列安裝的兩個試驗段圓盤，在殼體內上、下安裝兩個壁板組件，以及兩組對應的角度調節器和拉桿；兩個試驗段圓盤內壁，兩個上、下壁板組件和兩個上、下長度補償板之間的空間為試驗段；兩個試驗段圓盤外壁與殼體之間的空間為試驗段駐室。角度調節器的運動端帶動兩個上、下壁板組件繞銷軸旋轉實現試驗段上、下壁板組件的高度和角度調節。該平面葉柵試驗段功能全面、操作便捷，定位簡單，精準度高，能夠節省試驗準備時間，提高試驗效率。

技術領域

本發明屬于航空發動機基礎研究試驗設備領域，具體涉及一種高度可調的平面葉柵試驗段。

背景技術

航空葉輪機(包括風扇/壓氣機和渦輪)和燃氣輪機是維持熱力循環并產生推力的關鍵部件，其轉/靜葉片的氣動外形決定了航空葉輪機和燃氣輪機的氣動性能。為設計出高性能的航空噴氣發動機和燃氣輪機，需要在葉柵(二維葉型)層面研究葉輪機的設計方法和流動特性。為了能在地面進行真實飛行條件下的葉柵通道流動試驗研究，必須建造能夠模擬實際飛行時葉柵流動馬赫數和雷諾數等參數的地面設備，以保證能夠在接近實際工作狀態的條件下進行試驗，以分析研究葉柵通道內的流動機理、特點和規律，驗證新的設計方案。對于帶氣膜冷卻及內部氣冷的渦輪葉柵流動研究，還需要試驗設備主流與次流之間具備足夠的溫度差或者溫度比調節能力以及不同介質的引入能力，用以模擬兩股同種或者不同種介質氣流及渦輪葉片間的傳熱傳質過程。

目前，國內外開展航空發動機葉輪機(包括風扇/壓氣機和渦輪)和燃氣輪機葉型葉柵試驗通常采用平面葉柵流動模擬裝置。由于試驗葉柵進口氣流角范圍大，試驗段葉柵堵塞度高，在進行壓氣機試驗時，為保證柵前來流馬赫數均勻性，須根據試驗進口氣流角不同狀態，調節葉柵上下端壁泄流流量；在進行帶氣膜冷卻渦輪葉柵試驗時，為保證主流、次流流量比精確控制，同樣須根據試驗進口氣流角不同狀態，調節葉柵上下端壁泄流流量。要實現葉柵上下端壁泄流流量的精確控制，必然要求試驗段具備出口高度調節功能，也為試驗段前段噴管出口高度調節提出了嚴苛要求。現有平面葉柵流動模擬裝置，由于聲速噴管大都均為固態噴管，不具備噴管出口高度調節功能，也不具備試驗段高度調節功能，要滿足葉柵上下端壁泄流流量控制，一般采取在噴管出口連接不同高度過渡段實現高度調節，并更換不同這種長度上下壁板適應以葉柵不同進口氣流角變化。此種試驗段高度調節方式帶來很多缺點:1、不同高度過渡段與噴管連接會造成噴管出口尺寸突變和階差，導致試驗段流場品質變差，試驗精準度降低；2、不同長度的上下壁板與不同高度過渡段連接也會造成流道階差變異，導致試驗段流場品質變差，試驗精準度降低；3、改變試驗狀態時，需要頻繁更換不同高度過渡段和不同長度上下壁板，操作極不方便，勞動強度大，試驗效率低下；4、無法實現噴管高度和試驗段高度的連續調節，可能導致部分試驗條件無法實現。

當前，迫切需要發展一種高度可調的平面葉柵試驗段，同時配合出口高度可調的聲速噴管，可以方便快速地實現噴管出口高度和試驗段高度的聯合、連續調節，滿足先進航空發動機葉輪機和燃氣輪機葉型葉柵氣動性能試驗基礎研究和技術驗證的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高度可調的平面葉柵試驗段。

本發明的高度可調的平面葉柵試驗段，其特點是，所述的平面葉柵試驗段為方形體，包括殼體，在殼體內左、右并列安裝的兩個試驗段圓盤，在殼體內上、下安裝的兩個壁板組件，以及兩組對應的角度調節器和拉桿；

所述的兩個試驗段圓盤內壁、兩個上、下壁板組件和兩個上、下長度補償板之間的空間為試驗段；兩個試驗段圓盤外壁與殼體之間的空間為試驗段駐室；

所述的兩個試驗段圓盤與平面葉柵試驗段的軸線平行，并列固定在軸線的左右兩側，試驗段圓盤的下端安裝在殼體的下表面上，試驗段圓盤的前端與殼體的氣流入口法蘭相接；

所述的兩個上、下壁板組件的前端通過銷軸與可調高度聲速噴管的氣流出口端連接，兩個上、下壁板組件的后端安裝有長度補償板；