[发明专利]CMC火焰筒试验箱及其试验方法

权利要求书

1.一种CMC火焰筒试验箱，包括箱体，其特征在于：箱体内设低温涵道(1)和高温涵道(2),所述的低温涵道一端为低温涵道进气口(3)，另一端经试验件取放区与高温涵道(2)连接，所述的高温涵道(2)包括一个高温进气口(4)和一个排气口(5)，所述的高温进气口(4)密封连接可拆式气流调整器(6)，试验件(7)密封固定安装在试验件取放区上，将低温涵道(1)与高温涵道(2)分隔，所述的试验件(7)表面设置有贯穿试验件(7)的气膜孔(8)，低温气流通过低温涵道进气口(3)进入，流经试验件(7)表面的气膜孔(8),进入高温涵道(2)，高温气流从可拆式气流调整器(6)流经高温进气口(4)进入高温涵道(2)，作用于试验件(7)表面，两股气流相互作用，部分气流经由排气口(5)排出，部分气流在高温涵道(2)形成回流，箱体设置有石英窗口(11),通过石英窗口(11)能观测到试验件(7)表面经高温作用的应变反应。

2.根据权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的试验件取放区贯穿箱体上下部，且贯穿处均以盖板(9)密封，所述的盖板(9)与箱体之间还设置有用于增加密封性的陶瓷基纤维垫片，所述的盖板(9)表面设置有卡槽(10), 试验件(7)夹在上下两个盖板(9)的卡槽(10)中固定，所述的试验件(7)与卡槽(10)侧壁具有间隙。

3.根据权利要求2所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的盖板(9)采用高温合金材料制作，可承受900℃高温。

4.根据权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的试验件(7)横截面尺寸与试验件取放区相适应，试验件(7)采用多层CMC纤维布铺设，气膜孔(8)相对于试验件(7)表面具有倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的高温进气口(4)开设在箱体的一侧面上，其口径尺寸小于箱体的纵截面尺寸，所述的可拆式气流调整器(6)的主体部分为中空圆柱体，中空圆柱体的一端连接高温气流通道，另一端固定连接法兰(12)，所述的法兰(12)背面设置有带通孔的凸块(13)，凸块(13)的大小与高温进气口(4)相适应，可拆式气流调整器(6)与高温进气口(4)固定密封连接时，凸块(13)与高温进气口(4)相卡合，法兰(12)与箱体之间还设置有陶瓷基纤维垫片增加密封性。

6.根据权利要求5所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的中空圆柱体与法兰(12)的连接角度根据试验要求设定，角度在45度到90度之间，所述的中空圆柱体的壁面采用高温合金材料制作，可承受1200℃高温。

7.根据权利要求6所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的中空圆柱体的壁面的高温合金材料为GH3044。

8.根据权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的CMC火焰筒试验箱箱体壁面采用三层夹心结构，最内层采用高温合金制作，中间层采用隔热棉，最外层为奥氏体不锈钢，最内层所用材料可承受900℃的高温。

9.根据权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱，其特征在于：所述的低温涵道进气口(3)设置有进气口法兰(14)，进气口法兰(14)与低温气流通道相连接，排气口(5)与高温进气口(4)相反方向设置，且设置有排气口法兰(15)，排气口法兰(15)与排气通道相连接。

10.如权利要求1所述的CMC火焰筒试验箱的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，选取合适的试验件(7)，根据试验要求，对气膜孔(8)的大小、孔间距、倾斜角度进行设定，采用激光对试验件(7)表面进行加工；

步骤二，试验件(7)上端与盖板(9)表面的卡槽(10)固定连接，从箱体上部放入试验件取放区，取用另一盖板(9)从箱体下部对试验件(7)下端进行固定连接，并在两盖板(9)与箱体之间放入陶瓷基纤维垫片密封，用螺钉将上、下两盖板(9)固定在箱体上；

步骤三，根据试验要求，选取合适口径、角度的可拆式气流调整器(6)，将可拆式气流调整器(6)固定在高温进气口(4)上，采用陶瓷基纤维垫片密封，用螺钉固定；

步骤四，低温气流通道连接进气口法兰(14)，排气通道连接排气口法兰(15)；

步骤五，低温气流通过低温涵道进气口(3)流入低温涵道(1)，经过贯穿试验件(7)的气膜孔(8)以一定角度流出，进入高温涵道(2)，高温气流通过可拆式气流调整器(6)经由高温进气口(4)流入高温涵道(2)，作用于试验件(7)表面，两股气流相互作用，部分气流经由排气口(5)排出，部分气流在高温涵道(2)中形成回流，模拟出真实CMC火焰筒的回流区，通过石英窗口(11)实时观测试验件(7)表面经高温气流作用的应变反应。