[发明专利]小型涡轮轴发动机试验与测试装置

说明书

本发明涉及航空小型涡轮轴发动机试验与测试技术领域，公开了小型涡轮轴发动机试验与测试装置，包括试验台架及试验与测试控制台；试验台架上安装有用于固定小型涡轮轴发动的发动机支撑座，测试元件包括发动机支撑座与试验台架之间设置的与发动机支撑座接触的压力传感器、分布于小型涡轮轴发动机各特征截面上的温度传感器及燃气压力传感器、用于检测小型涡轮轴发动机转速的转速测量仪以及位于供油管上的燃油流量计；控制台可完成试车过程中的参数测试、数据处理及结果分析。本发明满足了小型涡轮轴发动机动力特性测量的精度、线性和重复性要求，可通过一次点火获得各种转速状态下转速‑扭矩‑功率特性与转速‑耗油率‑各特征截面温度与压力特性。

技术领域

本发明涉及航空小型涡轮轴发动机试验与测试技术领域，尤其涉及一种小型涡轮轴发动机试验与测试装置。

背景技术

小型涡轮轴发动机具有可靠性高、寿命长（可达上百小时）、功率挖掘潜力大、飞行速度高、功率变化范围广等优点。对于飞行速度、飞行高度、起飞重量都较高的无人机而言，涡轮轴小型涡轮轴发动机是最具潜力的航空动力装置。

目前市面上的测功机、测扭仪等产品的最高转速一般不超过3万转/分，由于现有测功机产品转速较低，欲实现高转速下的发动机性能测量，则需在发动机输出轴与测功机之间增加齿轮变速系统，这将在机械设计上和数据处理系统上大大增加了系统的复杂性，致使无法通过简单改造现有小型涡喷发动机测试台对涡轮轴发动机进行测试。介于以上原因，目前市面上还没有相关输出功率级别的小型涡轮轴发动机测试平台，因此，可借鉴的设计思路极为匮乏，只能根据相关测试理论及经验探索设计方案，极大的增加了小型涡轮轴发动机测试系统的研发难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型涡轮轴发动机试验与测试装置，其能够计算10-30kW级小型涡轮轴发动机在各工作状态时的性能参数以评价小型涡轮轴发动机的性能。

本发明提供的小型涡轮轴发动机试验与测试装置包括：用于安装待测试的小型涡轮轴发动机、测试元件的试验台架以及与所述小型涡轮轴发动机、测试元件电连的试验与测试控制台；

所述试验台架上安装有用于固定所述小型涡轮轴发动机的发动机支撑座，所述发动机支撑座通过至少两根竖直设置的支杆安装于所述试验台架上，各支杆与所述发动机支撑座其中一条水平轴线均共面设置，且所述小型涡轮轴发动机安装于所述发动机支撑座上后，其轴线与所述支杆共面设置；所述测试元件包括所述发动机支撑座与所述试验台架之间设置的至少两个压力传感器，所述压力传感器与所述发动机支撑座无压力接触，所述压力传感器以所述支杆所在的竖直平面对称设置。

通过采用上述技术方案，发动机支撑座通过位于其轴线上的支杆与试验台架连接，从而可以使发动机支撑座能够以支杆为支点（即以发动机支撑座轴线为轴心）转动，以使压力传感器获得小型涡轮轴发动机在工作状态下的压力，进而计算出涡轴发动机输出转矩。

在一些实施方式中，所述压力传感器通过压力传感器支座安装于所述试验台架上，所述压力传感器包括应变球头，所述应变球头包括与所述压力传感器支座螺纹连接的螺纹杆，带有螺纹杆的应变球头竖直设置，且顶部球面与所述发动机支撑座无压力接触。

通过采用上述技术方案，应变球头与发动机支撑座点面接触，确保压力传感器采集到的力来自于竖直方向，另外，应变球头通过与压力传感器支座的螺纹连接，实现了其上下位置的可移动性，因此，可通过调成应变球头的位置确保小型涡轮轴发动机的初始状态为水平，同时保证应变球头与压力传感器支座之间始终结构，在小型涡轮轴发动机工作时候有力存在，从而保证能够精确采集到小型涡轮轴发动机扭转所产生的力。

在一些实施方式中，所述发动机支撑座为整体呈“U”形的支架，包括与所述应变球头无压力接触的支承底板及位于支承底板两侧以固定小型涡轮轴发动机的第一支承架及第二支承架。