[發明專利]適用于測試高工況下渦輪葉片特性的綜合試驗系統及方法

有效

• 申請號: 202111199581.2
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113916542B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 由儒全;李海旺;施錦程;陶智
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M13/00
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

本發明公開一種適用于測試高工況下渦輪葉片特性的綜合試驗系統及其方法，包括渦輪試驗段、進氣系統（含燃燒室）、排氣系統（含排氣蝸殼）、滑油供給系統、燃油供給系統、負載系統、冷卻水系統、測量系統、控制系統，音視頻系統和安全警戒系統；本發明可以模擬真實航空發動機渦輪葉片所處的高轉速、跨音速等真實的工作環境和工況，實現輻射、激波等影響下渦輪葉片氣膜覆蓋、換熱特性、端壁冷卻、內外耦合、葉尖間隙等測量及氣動性能考核。

技術領域

本發明涉及航空發動機渦輪葉片試驗測試領域，特別是涉及一種適用于測試高工況下渦輪葉片特性的綜合試驗系統及其方法。

背景技術

渦輪葉片是航空發動機中最關鍵的零件之一，它處于發動機中溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位，且數量眾多、形狀復雜、尺寸要求高、加工難度大，直接影響著航空發動機的性能。

而渦輪葉片從最初設計到最終定型需要進行大量的各種工況下的試驗，得到相關數據后進行不斷地優化改進，才能保證其能夠滿足發動機性能、可靠性和壽命的要求，所以急需一種能夠模擬真實發動機的綜合試驗系統，并且能夠采用盡可能多的，先進的測量技術對渦輪葉片的各種參數進行全壽命監測和記錄。

相對于整機試驗臺而言，渦輪葉片特性的綜合試驗系統（下面簡稱渦輪臺）屬于高技術含量的部件類試驗設施，在國內只有極少數科研院所具備渦輪臺的工程級設計及使用能力；傳統的渦輪臺往往都是通過相似原理降低了工況，與真實工況相去甚遠，導致無法得到在高溫高轉速等極限條件下的試驗數據；此外現有的大多數渦輪臺受制于投資和運營成本，都只是測量渦輪葉片某些較少的數據，比如申請號202011326136?.3的專利主要是測量葉片壁溫和材料性能，無法形成對渦輪葉片工作情況的全面了解和監測，而高工況（主要指的是高溫高轉速）會全面的考驗渦輪臺的整體性能，因此亟需一種能覆蓋高工況，投資和運營成本低，安全可靠，具備多種測量手段的渦輪葉片特性的綜合試驗系統。

申請號：CN2019212974489，公告號：CN210690009U，公開一種超高速葉片試驗臺，包括氣體壓縮結構、動力渦輪結構和軸承箱。其中，氣體壓縮結構具有進氣口和出氣口；動力渦輪結構具有渦輪葉片、渦輪軸和排氣蝸殼，排氣蝸殼具有進氣口和出氣口，排氣蝸殼的進氣口通過連接管道與氣體壓縮結構的出氣口相連，渦輪葉片固定于渦輪軸的一端，渦輪軸的另一端用以和試驗葉片固定相連；軸承箱與渦輪軸的中部轉動相連。

申請號：CN2009100927384，公開號：CN101699244A，公開一種超跨音對轉渦輪試驗臺，其包括有試驗臺本體、壓縮氣源分系統、加溫分系統、滑油分系統、水冷分系統、電氣控制分系統和數據采集分析分系統，試驗件(1)安裝在試驗臺本體上，其特征在于：所述的試驗臺本體包括有大平臺(10)、小平臺(20)、高壓渦輪測功器(2)、低壓渦輪測功器(7)、A疊片聯軸器(3a)、B疊片聯軸器(3b)、A減速器(4a)、B減速器(4b)、A聯軸器(5a)、B聯軸器(5b)、進氣蝸殼(61)和排氣蝸殼(62)。

申請號：CN2018115057354，公開號：CN109682702A，公開一種渦輪葉片熱障涂層工況模擬實驗測試系統，包括工作狀態模擬設備、服役環境模擬設備和檢測設備；工作狀態模擬設備設置于待測渦輪葉片熱障涂層一側，與待測渦輪葉片熱障涂層連接，用于模擬待測渦輪葉片熱障涂層的高速旋轉工作狀態；服役環境模擬設備設置于待測渦輪葉片熱障涂層另一側，用于模擬待測渦輪葉片熱障涂層在高速旋轉工作狀態下的服役環境；檢測設備，用于對待測渦輪葉片熱障涂層在所述服役環境中高速旋轉時產生的損傷進行檢測。

申請號：CN2011104601314，公開號：CN102539135A，公開一種空心氣冷渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統，包括加載子系統、加溫子系統、氣冷子系統、水冷子系統和控制子系統；加載子系統在豎直方向上夾持渦輪葉片；加溫子系統水平放置于加載子系統中部，對渦輪葉片進行加熱；氣冷子系統水平放置，通過管道與加載子系統相連；水冷子系統水平放置，通過管道與加載子系統和加溫子系統相連；控制子系統放置于加溫子系統上部，通過線纜與加載子系統、加溫子系統和氣冷子系統相連。