[发明专利]一种涡轮叶片热冲击试验装置

说明书

本发明的一种涡轮叶片热冲击试验，采用石英灯辐射加热器作为热源，由底壁、侧壁和顶壁构成试验空间；伺服作动器固定在顶壁，伺服作动器下方通过陶瓷连接杆固定连接待测涡轮叶片；气管内置于陶瓷连接杆内部并连通至待测涡轮叶片；相对的侧壁上均通过相应支架固定连接相应的石英灯辐射加热器；各石英灯辐射加热器的上下两侧均水平设置反光板；待测涡轮叶片下方还设置冷却室；伺服作动器带动待测涡轮叶片达到石英灯辐射加热器之间的中心位置进行辐射加热试验，进而，继续向下快速运动至冷却室进行快速冷却试验。其采用石英灯辐射加热器作为热源，还具有冷却室，能实现待测涡轮叶片的快速升温和降温的循环，模拟涡轮叶片的热冲击过程。

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片热冲击试验装置，属于热试验领域。

背景技术

随着现代航空工业的迅猛发展和国防的迫切需要，对航空发动机的性能提出了越来越高的要求。在航空燃气涡轮发动机工程设计中，要提高推重比和热效率必须提高涡轮的入口温度，这给涡轮叶片的安全稳定运行带来了严峻的挑战。航空发动机涡轮叶片在启动时承受了高温燃气的快速冲刷及停车时快速冷却，叶片在启动-停车的循环过程中，由于叶片的温度梯度大会产生很大的热应力，导致叶片热疲劳，因此需要进行涡轮叶片的热冲击试验，考核叶片的抗热冲击的能力。

目前，航空发动机涡轮叶片热冲击试验通常采用燃气加热和喷水冷却的方法，但是，该方法在试验调试过程中需要不断调节叶片进口燃气和冷气的比例、温度、流量、压力、叶片攻角等参数，试验系统复杂，调试成本较高，调试周期长，且无法实现对叶片温度场的精确模拟。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述不足和需求，本发明提出一种基于石英灯辐射加热的涡轮叶片热冲击试验系统，其采用石英灯辐射加热器作为热源，还具有气雾结合功能的冷却室，能实现待测涡轮叶片的快速升温和降温的循环，模拟涡轮叶片的热冲击过程。

(二)技术方案

一种涡轮叶片热冲击试验装置，采用石英灯辐射加热器作为热源，由底壁、侧壁和顶壁构成试验空间，该试验装置还包括陶瓷连接杆、气管、伺服作动器、冷却室、反光板；伺服作动器固定在顶壁，伺服作动器下方通过陶瓷连接杆固定连接待测涡轮叶片；气管内置于陶瓷连接杆内部并连通至待测涡轮叶片；相对的侧壁上均通过相应支架固定连接相应的石英灯辐射加热器，各石英灯辐射加热器均竖直设置；各石英灯辐射加热器的上下两侧均水平设置反光板，反光板均固定连接至相应的侧壁；待测涡轮叶片下方还设置冷却室；伺服作动器带动待测涡轮叶片达到石英灯辐射加热器之间的中心位置进行辐射加热试验，进而，继续向下快速运动至冷却室进行快速冷却试验。

石英灯辐射加热器为高功率型，包括双排石英灯、高反射率水冷反射器和汇流排。

石英灯的灯管间距小于1mm。

高反射率水冷反射器和汇流排外形根据叶片外形及热场仿真计算结果设计而成。

陶瓷连接杆一端的螺纹段与伺服作动器螺纹连接，另一端采用接口与待测涡轮叶片连接。

陶瓷连接杆的材质为耐高温陶瓷。

气管的材质为不锈钢，其出气口位于待测涡轮叶片的内腔；气管对待测涡轮叶片的内腔施加一定温度和一定压力的压缩空气。

伺服作动器具有编程控制功能。

冷却室为气雾冷却室，采用电磁阀控制气雾生成的时刻，通过调节气雾的比例实现不同速率的降温。

(三)有益效果