一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机的制作方法

本发明涉及发动机测试，尤其是指一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机。

背景技术：

1、进气畸变考核是确保航空发动机安全运行的关键环节。然而，在现有航空发动机综合畸变考核的试验理论和实践方面，尚缺乏完善的考核体系和可靠的畸变产生方法，目前仍处于实验室研究阶段。畸变产生方法主要包括旋流畸变发生器、插板式畸变发生器和多元件畸变发生器。其中，多元件畸变发生器在模拟真实畸变流场的精度和可控性方面具有显著优势，但其结构较为复杂，结构可维护性和可靠性较低，试验风险较高。因此，在试验前需要充分揭示结构设计问题，验证其可行性，并进行结构设计的可靠性试验评估。同时，由于风洞试验成本较高，因此在风洞试验前，通过负载模拟验证结构设计的合理性。然而，样机设计过程中容易遇到过约束结构安装和负载力平衡施加控制难度大的问题。在试验过程中，由于负载力施加不均衡、过约束和重力干扰，负载力难以准确传递到畸变单元的活动翼上，导致结构容易失效。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，通过将畸变样机主体横向放置，简化并缩小了结构，同时利用配重重力直接模拟负载，从而避免了负载模拟机构控制系统设计、风洞试验、结构过约束以及水平放置时的定滑轮结构设计以及重力影响。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，包括试验台和安装于试验台上的样机机体，样机机体包括壁面法兰、安装板和安装于安装板上的：

3、畸变单元，包括固定翼以及与所述固定翼活动相连的活动翼，所述活动翼能够形成张开和闭合的状态；

4、驱动单元，用于驱动所述活动翼张开或闭合；其中，所述驱动单元包括与所述活动翼铰接的驱动拉杆以及连接于所述驱动拉杆和所述安装板之间的弹性复位元件，所述驱动拉杆能够拉动所述活动翼张开并在所述弹性复位元件在作用下复位并使所述活动翼闭合；

5、负载模拟单元，包括与所述活动翼相连的负载拉杆；其中，所述活动翼在张开时，通过所述负载拉杆向所述活动翼施加趋于闭合的负载力。

6、在本发明的一种实施方式中，所述活动翼包括相互铰接的第一翼片和第二翼片；其中，所述第一翼片铰接于所述固定翼，所述负载拉杆通过铰接连接于所述第一翼片和所述第二翼片之间，所述第二翼片与所述驱动拉杆相铰接。

7、在本发明的一种实施方式中，所述第二翼片连接有销轴以及与所述销轴相连的关节轴承，所述关节轴承与所述驱动拉杆相连。

8、在本发明的一种实施方式中，所述弹性复位元件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧一端与所述销轴相连，另一端连接于所述安装板。

9、在本发明的一种实施方式中，所述固定翼通过销钉连接于所述安装板且呈竖向设置。

10、在本发明的一种实施方式中，所述驱动拉杆呈水平设置，所述负载拉杆呈竖向设置。

11、在本发明的一种实施方式中，所述负载模拟单元还包括承重板、连接于所述承重板上端的配重块以及连接于所述安装板的限位块，所述限位块内设置有竖向限位槽，所述负载拉杆穿过所述竖向限位槽并与所述承重板相连。

12、在本发明的一种实施方式中，所述安装板包括竖向布置的多个u型板，所述u型板具有u型槽，所述驱动拉杆活动连接于所述u型限位槽内。

13、在本发明的一种实施方式中，所述驱动单元还包括与所述驱动拉杆相连的驱动气缸、气体管路以及与所述气体管路相连的气源，所述气体管路上设置有电磁阀，所述电磁阀连接至控制器，所述气源通过气体管路与所述驱动气缸相连，通过所述控制器控制所述电磁阀使得所述驱动气缸驱动所述活动翼以预定频率进行张开和闭合。

14、在本发明的一种实施方式中，所述固定翼和/或所述活动翼的法向面粘贴有应变片或加速度传感器。

15、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

16、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，可以在不进行风洞试验的情况，通过模拟负载，暴露可能存在的问题如结构设计、材料选用合理性、可安装性、可维护性；对结构设计风险性进行评估。

17、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，通过将畸变机构翻转放置，通过重力直接模拟气动载荷，避免了竖直放置时，重力和过约束（负载模拟系统与气缸驱动系统）的影响；设计简单，可靠性高。

18、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，通过将畸变机构翻转放置，以更大的面积与试验台面接触，整体结构更加稳固。

19、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，负载模拟模块的配重重力直接模拟，结构简单紧凑，避免了增加其他产生载荷的负载模拟机构（如电缸，滑轮，负载弹簧等），因此避免了载荷的不确定性和载荷监测的过程，提高了可靠性。

20、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，负载通过重力直接模拟，负载拉杆可以设计较短，避免外加载荷产生结构时，传递路径过长，传递率差和传递均衡性差的问题；以及可减小拉杆柔度，降低失稳的概率。

21、本发明的带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其后部敞开，固定翼和活动翼敞开的法向面积较大，便于粘贴安装传感器进行试验。

技术特征：

1.一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，包括试验台（14）和安装于试验台上的样机机体，其特征在于，所述样机机体上设置有壁面法兰（3）和安装板（4）以及分别安装于所述安装板（4）上的：

2.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述活动翼（10）包括相互铰接的第一翼片和第二翼片；其中，所述第一翼片铰接于所述固定翼（9），所述负载拉杆（8）通过铰接连接于所述第一翼片和所述第二翼片之间，所述第二翼片与所述驱动拉杆（11）相铰接。

3.根据权利要求2所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述第二翼片连接有销轴以及与所述销轴相连的关节轴承，所述关节轴承与所述驱动拉杆（11）相连。

4.根据权利要求1或3所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述弹性复位元件（13）为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧一端与所述销轴相连，另一端连接于所述安装板（4）。

5.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述固定翼（9）通过销钉连接于所述安装板（4）且呈竖向设置。

6.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述驱动拉杆（11）呈水平设置，所述负载拉杆（8）呈竖向设置。

7.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述负载模拟单元还包括承重板（6）、连接于所述承重板（6）上端的配重块（5）以及连接于所述安装板（4）的限位块，所述限位块内设置有竖向限位槽（7），所述负载拉杆（8）穿过所述竖向限位槽（7）并与所述承重板（6）相连。

8.根据权利要求1或6所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述安装板（4）包括竖向布置的多个u型板，所述u型板具有u型槽，所述驱动拉杆（11）活动连接于所述u型限位槽内。

9.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述驱动单元还包括与所述驱动拉杆（11）相连的驱动气缸（2）、气体管路（1）以及与所述气体管路（1）相连的气源（15），所述气体管路（1）上设置有电磁阀（16），所述电磁阀（16）连接至控制器（17），所述气源（15）通过气体管路（1）与所述驱动气缸（2）相连，通过所述控制器（17）控制所述电磁阀（16）使得所述驱动气缸（2）驱动所述活动翼（10）以预定频率进行张开和闭合。

10.根据权利要求1所述的一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机，其特征在于，所述固定翼（9）和/或所述活动翼（10）的法向面粘贴有应变片或加速度传感器。

技术总结
本发明涉及一种带模拟负载的多元件畸变发生器样机。本发明包括试验台和安装于试验台上的样机机体，样机机体包括壁面法兰、安装板和安装于安装板上的：畸变单元，包括固定翼以及与所述固定翼活动相连的活动翼，所述活动翼能够形成张开和闭合的状态；驱动单元，用于驱动所述活动翼张开或闭合；其中，所述驱动单元包括与所述活动翼铰接的驱动拉杆以及连接于所述驱动拉杆和所述安装板之间的弹性复位元件，所述驱动拉杆能够拉动所述活动翼张开并在所述弹性复位元件在作用下复位并使所述活动翼闭合；负载模拟单元，包括与所述活动翼相连的负载拉杆；本发明避免了负载模拟机构控制系统设计、风洞试验、结构过约束以及水平放置时的定滑轮结构设计以及重力影响。

技术研发人员：凤朝军,万信亮,周慧晨
受保护的技术使用者：中国航发控制系统研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16