本發(fā)明屬于壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)，具體涉及一種用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、發(fā)動(dòng)機(jī)喘振是指發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，其工作參數(shù)(如壓比、絕熱效率等)發(fā)生周期性變化的一種現(xiàn)象。喘振會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)推力下降、振動(dòng)加劇、噪聲增加，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，因此是航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中必須重點(diǎn)解決的問題。

2、航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振的實(shí)驗(yàn)是研究和解決喘振問題的手段。通過實(shí)驗(yàn)獲得喘振發(fā)生時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、流場分布等重要數(shù)據(jù)，為喘振的研究和防喘措施的開發(fā)提供參考。

3、航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振實(shí)驗(yàn)是十分復(fù)雜和困難的，需要高度專業(yè)化的設(shè)備和技術(shù)。目前主要航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商和研究機(jī)構(gòu)都建立了專門的喘振實(shí)驗(yàn)設(shè)施，開展大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，并取得了重大進(jìn)展，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的安全性、可靠性做出了重要貢獻(xiàn)。例如，在壓氣機(jī)喘振根據(jù)大量研究結(jié)果在當(dāng)前對(duì)于喘振的研究中，大都采用b值判定的方式進(jìn)行分析，b值的判定方法如(1)式。

4、

5、式中，ac、lc分別是壓氣機(jī)的管道長度和截面面積。vp是排氣系統(tǒng)容積，u為壓氣機(jī)葉柵平均半徑處的圓周速度，a為聲速。

6、由式(1)得，分子與流過壓氣機(jī)的壓差成正比，代表了壓氣機(jī)管道內(nèi)加速流體的驅(qū)動(dòng)力。而分母則是與流體的慣性力的值成正比。因此，b值實(shí)際上代表了驅(qū)動(dòng)力與慣性力之比。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，驅(qū)動(dòng)力的增加程度大于慣性力，因此壓縮系統(tǒng)的工作狀態(tài)就趨向于喘振。

7、式(1)中的vp是排氣系統(tǒng)容積，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)排氣系統(tǒng)容積來判斷不同工況下壓氣機(jī)的喘振特性。但目前喘振實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)存在體積龐大、重量過重、不易移動(dòng)和不易加裝部件等問題，限制了喘振實(shí)驗(yàn)中容積的靈活更換，因此不利于不同工況下壓氣機(jī)的喘振實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題：

2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置及使用方法，該裝置采用模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了通用性，通過調(diào)整容腔單元的疊放層數(shù)對(duì)喘振實(shí)驗(yàn)的容積進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)簹鈾C(jī)的不同工況所產(chǎn)生喘振進(jìn)行測試，并給出準(zhǔn)確的測試結(jié)果；同時(shí)本發(fā)明在支撐組件的控制下，能夠?qū)⑷萸慌c壓氣機(jī)喘振實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)、尾椎等快速對(duì)接，提高了安裝精度和安裝效率。本發(fā)明解決了喘振實(shí)驗(yàn)中容積不可控，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段效率低、成本高等問題。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置，包括主容腔及位于其下方的支撐組件；所述支撐組件能夠帶動(dòng)主容腔進(jìn)行位置移動(dòng)，并在移動(dòng)到位后進(jìn)行安裝位置精調(diào)；

4、所述主容腔分別與壓氣機(jī)喘振試驗(yàn)臺(tái)、排氣系統(tǒng)/尾椎連接，其非實(shí)驗(yàn)安裝端設(shè)置有開口結(jié)構(gòu)，沿開口向外的延伸方向設(shè)置容腔單元，通過增減容腔單元的疊放數(shù)量完成對(duì)主容腔的容積調(diào)控；所述容腔單元為兩端開口的空腔，位于末端的容腔單元通過蓋板封裝。

5、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述容腔單元為安裝口徑一致、容積不同的系列產(chǎn)品，根據(jù)所需擴(kuò)充容積安裝對(duì)應(yīng)容積或數(shù)量的容腔單元。

6、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述主容腔為頂端開口的密封腔體，開口端封裝容腔單元；其側(cè)壁設(shè)有實(shí)驗(yàn)安裝端，所述實(shí)驗(yàn)安裝端包括試驗(yàn)臺(tái)連接段、尾椎連接段和靜壓測量孔，分別用于密封連接試驗(yàn)臺(tái)、排氣系統(tǒng)/尾椎、待測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量設(shè)備；各部件的安裝端均設(shè)為法蘭結(jié)構(gòu)，通過法蘭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)部件之間的密封連接。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述容腔單元為“籠屜式”容腔結(jié)構(gòu)，中空且兩端開口，兩側(cè)開口端的外緣均設(shè)有法蘭結(jié)構(gòu)的安裝邊；容腔單元徑向截面的面積、形狀均與主容腔徑向截面一致，安裝邊尺寸/結(jié)構(gòu)均與主容腔開口端的法蘭結(jié)構(gòu)一致，通過緊固件或焊接方式密封連接。

8、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述實(shí)驗(yàn)安裝端包括開于主容腔側(cè)壁的兩個(gè)安裝孔，其中一個(gè)安裝孔同軸密封安裝試驗(yàn)臺(tái)連接段，另一個(gè)安裝孔同軸密封安裝尾椎連接段，分別用于試驗(yàn)臺(tái)、排氣系統(tǒng)/尾椎與主容腔的連通；所述試驗(yàn)臺(tái)連接段包括試驗(yàn)臺(tái)-容腔過渡管道及其末端外緣處的試驗(yàn)臺(tái)-容腔安裝法蘭，通過試驗(yàn)臺(tái)-容腔安裝法蘭與試驗(yàn)臺(tái)連接；所述尾椎連接段包括容腔-尾椎過渡管道及其末端外緣處的容腔-尾椎安裝法蘭，通過容腔-尾椎安裝法蘭與排氣系統(tǒng)/尾椎連接。

9、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述支撐組件包括承力車，承力車底部安裝有萬向輪和地腳螺栓，通過萬向輪實(shí)現(xiàn)承力車的位置移動(dòng)，通過地腳螺栓實(shí)現(xiàn)承力車移動(dòng)到位后的定位支撐及z軸方向的高度精調(diào)；承力車上安裝有主容腔支撐架和位置調(diào)整組件；主容腔放置于支撐架上，并通過位置調(diào)整組件對(duì)其在水平面內(nèi)的xy軸方向的位置精調(diào)。

10、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述位置調(diào)整組件包括移動(dòng)角鋼和承力板，所述移動(dòng)角鋼的截面為l形，其兩側(cè)壁面上分別開有橫向條孔和軸向條孔，且橫向條孔和軸向條孔的中心軸在空間上相互垂直；

11、將所述移動(dòng)角鋼一側(cè)壁面通過螺栓穿過其上的軸向條孔安裝于承力車的主框架上，另一側(cè)壁面通過螺栓穿過其上的橫向條孔與承力板固定連接；安裝后的軸向條孔的長度方向平行于試驗(yàn)臺(tái)連接段的軸向，即定義為x軸，橫向條孔的長度方向垂直于試驗(yàn)臺(tái)連接段的軸向，即定義為y軸；

12、所述承力板的底端通過螺栓與移動(dòng)角鋼連接，頂端通過螺栓與容腔-尾椎安裝法蘭連接；通過驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)移動(dòng)角鋼沿x軸方向移動(dòng)，進(jìn)而由承力板帶動(dòng)主容腔沿x軸移動(dòng)；通過驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)承力板移動(dòng)，改變相對(duì)移動(dòng)角鋼的安裝位置，即驅(qū)動(dòng)承力板沿y軸方向移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)主容腔沿y軸移動(dòng)，完成對(duì)主容腔xy方向的位置精調(diào)。

13、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述支撐組件包括承力車，所述主容腔通過三維調(diào)整架安裝于承力車上，通過三維調(diào)整架調(diào)整主容腔的xyz軸向位移，以完成對(duì)主容腔移動(dòng)到位后的位置精調(diào)。

14、一種用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置及使用方法，具體步驟如下：

15、將所述用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置移動(dòng)至試驗(yàn)臺(tái)改裝位置，并將主容腔的試驗(yàn)臺(tái)連接段與壓氣機(jī)喘振試驗(yàn)臺(tái)對(duì)接；

16、對(duì)所述主容腔的位置進(jìn)行精調(diào)；

17、完成調(diào)平和對(duì)準(zhǔn)后，將主容腔的尾椎連接段與排氣系統(tǒng)/尾椎密封連接；

18、連接位置進(jìn)行氣密性處理，使得氣流不發(fā)生泄漏，以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度；

19、根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定容積計(jì)算出所需容腔單元的數(shù)量，并將選取的容腔單元通過緊固件封裝于主容腔的開口端；

20、將位于末端的容腔單元通過蓋板封裝；

21、再次對(duì)容腔單元的連接位置進(jìn)行氣密性處理，使得氣流不發(fā)生泄漏，以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度；

22、在主腔體的靜壓測量孔布置實(shí)驗(yàn)所需傳感器；

23、啟動(dòng)壓氣機(jī)，即可獲取壓氣機(jī)不同工況下的喘振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

24、通過增減容腔單元數(shù)量，以改變?cè)O(shè)定容積，從而獲得壓氣機(jī)不同工況下，不同容積下的喘振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

25、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述主容腔的位置精調(diào)方法為，

26、通過螺栓將移動(dòng)角鋼定位于承力車上，同時(shí)將承力板通過螺栓安裝于移動(dòng)角鋼與主容腔法蘭之間，用于支撐主容腔及傳遞位移驅(qū)動(dòng)力；

27、根據(jù)地形調(diào)整地腳螺栓的高度，以調(diào)平主容腔；

28、驅(qū)動(dòng)移動(dòng)角鋼相對(duì)承力車沿x軸方向位移，通過承力板帶動(dòng)主容腔完成x軸方向的位置精調(diào)；驅(qū)動(dòng)承力板相對(duì)移動(dòng)角鋼沿y軸方向位移，帶動(dòng)主容腔完成y軸方向的位置精調(diào)。

29、有益效果

30、本發(fā)明的有益效果在于：

31、本發(fā)明提出了一種用于喘振實(shí)驗(yàn)的“籠屜式”可調(diào)容腔裝置及使用方法，該方案在低成本條件下可以實(shí)現(xiàn)容積的調(diào)節(jié)；

32、本發(fā)明采用地腳和萬向輪兩套支撐方案，可以在裝置工作狀態(tài)時(shí)采用地腳進(jìn)行支撐，在需要移動(dòng)裝置時(shí)采用萬向輪進(jìn)行支撐與移動(dòng)；

33、本發(fā)明自動(dòng)調(diào)節(jié)x、y、z三個(gè)方向調(diào)節(jié)措施，便于在加工精度不高、實(shí)驗(yàn)地面條件惡劣等不良條件下實(shí)現(xiàn)容腔調(diào)節(jié)部件的安裝與對(duì)心，具有簡單的調(diào)節(jié)流程。

34、本發(fā)明的設(shè)計(jì)所需材料大部分使用鋼板、角鋼、槽鋼等基礎(chǔ)加工件，便于低成本加工所需實(shí)驗(yàn)裝置。

35、本發(fā)明不同容腔之間連接，支撐板與承力車連接，承力車支撐結(jié)構(gòu)等均采用螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，采用此方式可以極大的減少裝置對(duì)材料強(qiáng)度與剛度的要求。實(shí)現(xiàn)腔體與支撐車之間的固定與定位。