[发明专利]一种飞机制冷包升压式空气轴承涡轮冷却器性能试验装置

说明书

本发明公开了一种飞机制冷包升压式空气轴承涡轮冷却器性能试验装置，性能测试装置中包括：气源、水分离器、电加热器、流量调节阀、主流量计、压力传感器、温度传感器、电磁阀门、手动阀门、液氮、热交换器、旁路阀等23个附件。本发明模拟实现了升压式空气轴承涡轮冷却器在制冷包中的工况，采录数据真实可靠。

技术领域

本发明属于飞机环控系统技术领域，涉及飞机制冷包用升压式空气轴承涡轮冷却器的地面性能测试装置。

背景技术

涡轮冷却器是飞机环控系统的核心部件之一，与系统中的如：初级、次级散热器、高压水分离器等附件组合、模块化设计后，常以一种制冷包的形式出现。由于飞机的环控系统需要从发动机的压气机提取高温、高压气体来进行各种方式的降温，降压后，供给机上的人员或设备使用。其本身就需要消耗发动机做功。在飞机层面看，飞机环控系统是需要消耗一定的燃油的。为了对这部分功充分利用，涡轮冷却器的技术升级基本按如下方式进行：

二代机：传统的机械式油、脂润滑轴承二轮式涡轮冷却器；

三代机：机械式油、脂润滑轴承、空气动压轴承为主的二轮、三轮升压式涡轮冷却器；

四代机：多轮式、电驱动、空气动压轴承、磁悬浮轴承等形式的各种升压式涡轮并存。

由于设计理念、产品转速、使用寿命、可靠性等指标越来越高，目前以空气轴承为核心的升压式涡轮冷却器逐渐成为主流。

如何对该类型的产品进行如：地面性能模拟测试、涡轮冷却器的启停测试等是亟待解决的问题。与传统的机械式油、脂润滑轴承为核心的涡轮冷却器有着较大不同，如传统的涡轮冷却器因轴承的承载能力裕度较大，对涡轮的启动前后顺序不敏感，可以对压气机端、涡轮端分别进气，即两股流或多股流的方式进行该类型产品的性能测试或启停测试。但对于以空气动压轴承为核心的升压式涡轮冷却器，由于采用了空气动压轴承，为能很好的驱动动压轴承，在涡轮设计时进行了独特的气动设计。如何将设计意图在地面台架上进行试验验证，是困扰各大研究所的主要问题之一。

发明内容

本发明旨在提供飞机制冷包用升压式空气轴承涡轮冷却器的地面性能测试装置。

本发明采用一股流的测试思路，完全模拟涡轮冷却器在制冷包中的实际工况及气流路径，提供涡轮冷却器的如压气机端进口压力、流量、温度指标，检测记录压气机出口的压力、温度指标；通过对压气机出口的空气进行降温、降压后，模拟提供进入涡轮端的进口压力、流量、温度指标，检测记录涡轮出口的压力、温度等指标，完成涡轮冷却器的性能指标检测工作。通过电磁阀的协同动作，模拟涡轮冷却器的启停测试，可完成涡轮冷却器空气动压轴承可靠性测试工作。如果需要进行涡轮冷却器的地面运转寿命测试，采用该装置也能模拟。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种飞机制冷包升压式空气轴承涡轮冷却器的地面性能测试装置，主要包括压气机端进口空气参数实现单元、压气机端出口空气参数检测单元、涡轮端进口空气参数实现单元、涡轮端出口空气参数检测单元4个部分组成，压气机端出口空气参数检测单元与涡轮端进口空气参数实现单元相连。对于数据采集系统，只需要与对应的如：温度、压力、流量等传感器连接，即可完成采集功能，由于上述不是本发明需要论述的内容，在此不再论述。

所述压气机端进口空气参数实现单元:主要通过气源，例如空压机压缩一定流量的常温空气，通过流量调节阀来控制流入主管路的空气流量，流量传感器来显示主管路空气流量，主管路空气预先进行水分离器除水，除水后的常温空气，经电加热器后，对常温空气进行升温，通过主管路的温度传感器、压力传感器监控主管路中升温后的空气温度和压力，主管路中通过三通分别连接两个电磁阀。其中支路电磁阀后接手动憋压阀。启动状态下，支路电磁阀处于开状态，主路电磁阀处于闭状态。通过手动憋压阀，调节主管路的进口压力达到要求压力值后，通过开关信号，将支路电磁阀关闭、主路电磁阀打开，实现压气端进口空气参数指标。