[发明专利]一种航空发动机涡轮出口温度场与速度场测量装置

说明书

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种航空发动机涡轮出口温度场与速度场测量装置，安装在所述涡轮出口；其特征在于：包括动力系统、信号采集系统和测量系统。该装置具有结构原理简单、多测量方案、测量精度高的特点，能够准确地获取涡轮后的温度场和速度场，以及混合器外涵进、出口截面的总温总压、加力燃烧室混合器出口的温度场和压力场，检测整机匹配的热力参数是否合理，为涡轮和加力燃烧室部件的改进提供技术依据。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，主要涉及一种航空发动机涡轮出口温度场与速度场测量装置。

背景技术

从航空发动机高速旋转的涡轮排出的燃气在周向和径向上的分布是很不均匀的，涡轮出口截面的温度场和速度场的不均匀性是影响整机性能的一项重要参数，不仅反映了整机状态的基线和涡轮的气动性能，同时对加力燃烧室的组织燃烧具有重要的影响。因此，掌握涡轮出口温度场和速度场的分布情况，能够检测整机匹配的热力参数及涡轮设计是否合理，同时为加力燃烧室的改进设计提供指导。

加力燃烧室混合器出口流场反映了掺混部件的气动性能，对其进行测量有助于改进掺混部件，提高与整机的匹配性；对外涵出口截面参数的测量也至关重要，这对整机匹配特性评估与策略调整具有重要的指导意义。

传统的方法是在测量截面的径向和周向上尽可能多的布置测点，获取试验参数后计算出测量截面的参数分布，该方法具有以下缺点：

一、大量测点的布置势必会造成流道截面的堵塞，甚至破坏流场、改变发动机的试验状态，严重影响测量结果的准确性；

二、大量的测点需要与之数量匹配的采集通道和采集模块，在发动机进行温度场和速度场测量试验时，同时需要检测其他大量的试验数据，这对试验台架的采集能力带来不小的压力；

三、传统的方法无法实现多测量方案，即同时实现涡轮出口温度场、速度场的测量以及加力燃烧室混合器出口流场的测量，若需更换测量方案，必须重新设计一套测量装置。

发明内容

为了解决上述技术缺陷，本发明的改进思想为：测量截面上应尽可能少地布置测点，不仅可以减小堵塞带来的影响，与之匹配的采集通道和采集模块的数量也将大大减少。在测量截面的周向上均匀地选取几个位置，布置不同类型的采集测试杆，在每支采集测试杆上布置若干测点。在发动机稳定状态时，使采集测试杆沿周向发生旋转，不断地录取不同周向位置的试验参数，直至完成整个截面，将获取的试验参数整合后生成可视化的图表，可直观地了解涡轮出口和加力燃烧室混合器出口的流场状态。

本发明提供一种涡轮后温度场和速度场的测量装置，该装置具有结构原理简单、多测量方案、测量精度高的特点，能够准确地获取涡轮后的温度场和速度场，以及外涵出口截面的总温总压、加力燃烧室混合器出口的温度场和压力场，检测整机匹配的热力参数是否合理，为涡轮和加力燃烧室部件的改进提供技术依据。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种航空发动机涡轮出口温度场与速度场测量装置，安装在所述涡轮出口；包括动力系统、信号采集系统和测量系统；

所述测量系统包括机匣、转轴、两支周向均匀分布在所述转轴上的涡轮出口温度测试杆和两支周向均匀分布在所述转轴上的涡轮出口压力测试杆；所述转轴、涡轮出口温度测试杆和涡轮出口压力测试杆均设置在所述机匣内；

所述转轴与所述航空发动机的涡轮同轴；

所述涡轮出口温度测试杆一端与所述转轴固定连接，用于测量以所述转轴为中心，所述涡轮出口流道一个角向位置的温度；

所述涡轮出口压力测试杆一端与所述转轴固定连接，用于测量以所述转轴为中心，所述涡轮出口流道一个角向位置的压力；

所述涡轮出口温度测试杆垂直于所述涡轮出口压力测试杆；