[发明专利]一种开放式涡轮叶片试验设备在审
申请号: | 202110140663.3 | 申请日: | 2021-02-02 |
公开(公告)号: | CN112903276A | 公开(公告)日: | 2021-06-04 |
发明(设计)人: | 关鹏;艾延廷;陈英涛;田晶;刘玉;姚玉东 | 申请(专利权)人: | 沈阳航空航天大学 |
主分类号: | G01M13/00 | 分类号: | G01M13/00 |
代理公司: | 成都瑞创华盛知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 51270 | 代理人: | 邓瑞 |
地址: | 110136 辽宁省沈*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 开放式 涡轮 叶片 试验 设备 | ||
本发明提供了一种开放式涡轮叶片试验设备,包括拉瓦尔喷管、燃气引射器和工作台;拉瓦尔喷管前端用于与燃烧室的燃气出口连接,后端用于为其正后方的待测试涡轮叶片提供燃气测试环境;燃气引射器用于安装在拉瓦尔喷管正后方,待测试涡轮叶片在燃气引射器与拉瓦尔喷管之间,拉瓦尔喷管喷出的燃气经过待测试涡轮叶片后进入燃气引射器;燃气引射器的外壁和/或壁内部设置有水冷结构,燃气引射器内部在燃气流动方向上从前到后依次设置有喷淋装置和引射风扇;待测试涡轮叶片下方设置有工作台。本发明在燃气加热装置的基础上提出开放式改进方案,模拟涡轮叶片的真实工作环境,以解决涡轮叶片机械载荷加载、温度场和热变形的测试问题。
技术领域
本发明涉及航空发动机领域,更具体地涉及一种开放式涡轮叶片试验设备。一种开放式涡轮叶片试验设备。
背景技术
航空发动机的涡轮叶片热机械疲劳(TMF)故障是航空发动机服役期间最主要的失效类型,严重影响航空发动机运行的可靠性。涡轮叶片热机耦合疲劳测试是发动机设计研发中重要的论证性试验,测试结果是涡轮叶片结构定型的重要依据。在热机耦合条件下测试涡轮叶片的可靠性,需要涡轮叶片的测试环境与真实发动机的工作环境具有高度的相似性。
目前,燃气涡轮叶片的热疲劳测试大多采用燃气加热,加热装置采用密闭结构,试验段外壳为水冷结构。这种设计使机械力的加载变得非常困难,且难以实现工作叶片温度场的测量。因此,已经很难满足现代航空发动多场耦合加载疲劳测试的需求。
申请号为CN201110460131.4的中国发明专利申请披露了一种空心气冷涡轮叶片热机械疲劳试验系统。该试验系统采取叶片在静止条件下通过高温夹具夹持叶片,由疲劳试验机提供拉力载荷,由高频感应加热炉提供温度载荷进行叶片热机械疲劳试验。该试验系统存在的问题是:高频电感应加热所形成的叶片温度场与真实燃气环境存在巨大差异,温度场模拟的准确性不高,从而影响实验结果的准确性。
申请号为CN201810061760.1的中国发明专利申请披露了一种涡轮叶片热机械疲劳试验系统。该系统为通过轮盘旋转和高频感应加热方法模拟涡轮叶片实际运行过程中所受离心载荷和温度载荷的涡轮叶片热机械疲劳试验装置,该试验由于其电加热装置被固定在轮盘上,在试验过程中难以保障高频电加热系统不位移,不变形,因此叶片表面的温度会随着转速的变化产生较大变化,叶片的加热范围和温度难以准确模拟,此外叶片旋转过程中的疲劳参数测量也具有较大难度,因此于实际发动机环境存在较大差别,同样影响试验结果的准确性。
因此,有必要提供一种开放式涡轮叶片试验设备,以克服上述问题。
发明内容
本发明提供了一种开放式涡轮叶片试验设备,在燃气加热装置的基础上提出开放式改进方案,以解决解决涡轮叶片机械载荷加载、温度场和热变形的测试问题。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种开放式涡轮叶片试验设备,包括拉瓦尔喷管、燃气引射器和工作台;
所述拉瓦尔喷管前端用于与燃烧室的燃气出口连接,后端用于为其正后方的待测试涡轮叶片提供燃气测试环境;
所述燃气引射器用于安装在所述拉瓦尔喷管正后方,所述待测试涡轮叶片在所述燃气引射器与所述拉瓦尔喷管之间,所述拉瓦尔喷管喷出的燃气经过所述待测试涡轮叶片后进入所述燃气引射器;
所述燃气引射器的外壁和/或壁内部设置有水冷结构,所述燃气引射器内部在燃气流动方向上从前到后依次设置有喷淋装置和引射风扇;
所述待测试涡轮叶片下方设置有所述工作台。
作为优选,所述工作台用于与直线运动装置连接并在所述直线运动装置的驱动下沿着所述拉瓦尔喷管纵向的方向上移动。
作为优选,所述燃气引射器前半段为收缩段,后半段为直段。设置收缩段的目的在于,将燃气尽可能地通过燃气引射器进行冷却降温然后排出,减小对外部环境的影响。
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