[发明专利]航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台

说明书

本发明属于航空发动机风扇转子技术领域，具体设计一种航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台。该试验平台由风扇转子试验器(1)、风扇叶片动应力测量单元(2)、试验防护单元(3)、外物发射装置(4)组成；所述的风扇转子试验器(1)采用“双支点+叶盘悬臂”转子结构形式，该试验平台具备更换试验叶片，能够发射各类材质、大小、速度的外物，能够模拟各种工况下发动机风扇/压气机叶片遭遇外物撞击过程，并具备测量获取外物撞击瞬间转子转速波动、叶片动应变、转子振动等关键参数。该试验平台为研究风扇叶片动力学响应、叶片损伤容限研究以及转子运转健康状态实时监测技术研究提供重要的试验平台。

技术领域

本发明属于航空发动机风扇转子技术领域，具体设计一种航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台。

背景技术

当飞机起飞、降落或低空飞行时，沙石、石块、飞鸟等外来物有可能撞击在发动机前端的风扇叶片或其它部位，给发动机的性能和结构带来不利影响，甚至是十分严重的非包容性后果，甚至造成灾难性的空难事故。基于叶尖定时原理，通过在风扇机匣上布置叶尖振动传感器，可以识别出风扇叶片是否遭遇FOD事件。FOD监测识别技术对于提高飞行安全和战斗效率、提高发动机战备完整性和风扇叶片损伤容限设计具有重要的意义。

要将FOD监测识别技术应用于飞行中，首先需要在试验室阶段全面掌握该监测识别技术，建立FOD监测识别方法，并对该技术进行全面的验证评估。由于FOD监测识别技术涉及传感器的布置、外物撞击监测识别算法研究、监测报警参数及阈值的智能确定等关键技术。上述关键环节都与风扇叶片的结构及动力学特性密切关联，不同的风扇叶片、转子转速、撞击外物特征参数都会影响叶尖瞬态振动特性，如何布置传感器位置、建立最优的监测识别算法、确定高准确度的报警参数及阈值，都需要在风扇转子平台开展大量的外物撞击试验，分析其关联规律才能够攻克并确定。而目前国内尚未研制出风扇叶片外物撞击试验平台。

发明内容

本发明的目的是：设计一套航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台，获取真实发动机叶片遭遇外物撞击瞬间风扇叶片瞬态振动响应及规律、叶片振动响应与撞击外物速度、质量、材质之间的规律关系，为发动机叶片抗损伤容限设计及外物撞击识别监测提供数据。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台，所述的航空发动机风扇叶片外物撞击试验平台由风扇转子试验器1、风扇叶片动应力测量单元2、试验防护单元3、外物发射装置4组成；所述的风扇转子试验器1、风扇叶片动应力测量单元2位于试验防护单元3内部，风扇叶片动应力测量单元2装配在风扇转子试验器1上；外物发射装置4位于风扇转子试验器1的正前方叶片旋转区域内；

所述的风扇转子试验器1采用“双支点+叶盘悬臂”转子结构形式，由风扇叶片11、整体叶盘-转轴单元12、滑环引电器安装轴13、风扇转轴14、前轴承支承-润滑单元15、后轴承支承-润滑单元16、电机驱动控制单元17、铸铁试验平台18组成；所述的风扇叶片11、整体叶盘-转轴单元12、滑环引电器安装轴13连接并固定连接在风扇转轴14上；所述的风扇转轴14支撑在前轴承支承-润滑单元15和后轴承支承-润滑单元16上；所述的前轴承支承-润滑单元15和后轴承支承-润滑单元16固定在铸铁试验平台18上；

所述的风扇叶片动应力测量单元2由布置于风扇叶片11上的三向应变计21、滑环引电器22、滑环引电器安装轴23、应变采集器24组成；所述的三向应变计21与滑环引电器22的转子端连接；所述的滑环引电器22装配在滑环引电器安装轴23上，滑环引电器22定子端线缆接入应变采集器24上；

所述的试验防护单元3对外物撞击试验起防护作用；