一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台制造技术

一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，包括实验台基座、航空发动机本体、驱动系统、测控系统和安全防护装置；所述驱动系统的第一驱动电机经第一联轴器将动力传递给航空发动机本体的低压转子系统，第二驱动电机经第二联轴器和航空发动机本体的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体的高压转子系统，所述电机输出轴、低压转子系统和高压转子系统上设有电容式位移传感器，航空发动机5个支撑轴承所对应的2级机匣、3级机匣、6级机匣、燃烧室机匣以及高压涡轮机匣上设有三向振动加速度传感器，该实验平台可以用来测试分析航空发动机的多因素耦合振机问题；广泛适用于航空发动机双转子系统振动特性和振动控制策略研究。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发动机实验装置，特别涉及一种航空发动机实验平台。
技术介绍
航空发动机作为飞行器的动力装置，是衡量一个国家动力研发、制造水平的关键,是大国实力的重要标志，其相关技术研究具有极高的政治、经济和军事价值。近年来对发动机性能要求不断提高，发动机零部件的载荷大幅度增加，导致振动问题非常突出，振动控制成为航空发动机重要研究项目之一。航空发动机振动控制技术的研究需要相应实验平台的支撑，现有实验平台一般面向航空发动机局部构建，适用于单一因素的逐一研究。在经过了多年的积累后，急需可全面反映振动噪声各种诱因的实验平台用于振动噪声控制的相关研究，尤其是在国家大力推进军民融合新形势下，更多单位涉足航空领域，急需此类实验平台的支撑。现有用于航空发动机振动控制研究的实验平台将航空发动机简化为不同形式的转子系统，用于各种单一或这些少数因素下航空发动机动态响应特性研究，对推进高性能航空发动机技术的发展起过重要作用，积累了大量优秀成果，但已不能满足更进一步的，与航空发动机实际运行更吻合和的，多因素耦合振动响应特性研究需求。本技术披露的一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台为真实航空发动机的改造利用，可用于多因素耦合振动响应特性与控制研究。
技术实现思路
针对上述情况，本技术的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，该实验平台能反映航空发动机在机动飞行条件下高低压双转子系统的振动真实情况；并且整体结构与航空发动机的真实结构一致，只是对发动机的部分结构进行改造，改造成本较低，改造难度不高，易于普及推广。一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，该实验平台包括实验台基座，以及固定在实验台基座上的航空发动机本体、驱动系统、测控系统和安全防护装置；所述驱动系统的第一驱动电机经第一联轴器将动力传递给航空发动机本体的低压转子系统，所述驱动系统的第二驱动电机经第二联轴器和航空发动机本体的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体的高压转子系统，所述第一驱动电机和/或第二驱动电机的电机输出轴，以及航空发动机的低压转子和高压转子上设有电容式位移传感器，航空发动机5个支撑轴承所对应的2级机匣、3级机匣、6级机匣、燃烧室机匣以及高压涡轮机匣上设有三向振动加速度传感器。所述航空发动机本体为拆除了加力燃烧室和尾喷管部分的航空发动机。为实现结构优化，进一步的措施：该实验平台的航空发动机本体的支撑方式是通过机匣上的四个悬挂点悬挂安装在实验台基座上。为了方便观察航空发动机的内部结构和各部件的安装关系，对所述的航空发动机本体的1级机匣、4级机匣、燃烧室机匣、燃烧室内套、燃烧室外套、隔热屏、加力燃烧室扩压器外壁进行1/8剖切形成观测窗。所述驱动系统的第一驱动电机通过拆掉压气机前端的整流罩，然后通过第一联轴器连接低压转子系统来驱动低压转子；所述驱动系统的第二驱动电机通过更换航空发动机中附件传动系统中的启动电机驱动高压转子系统。所述测控系统包括电机控制柜、电容式位移传感器、三向振动加速度传感器、数据采集系统、PC机和连接线。所述的驱动系统中的第一驱动电机和/或第二驱动电机的启停和转身由测控系统的电机控制柜变频控制。该实验平台的航空发动机本体和驱动系统设置于安全防护装置内，测控系统的电机控制柜设置于安全防护装置外。本技术相比现有技术所产生的有益效果：（Ⅰ）本技术可以在航空发动机的原型机或量产机本体上进行改造制得，各转子部件的尺寸和安装位置均和实际情况保持一致，有效避免了因形式差异而造成的实验结果失效；（Ⅱ）本技术整体结构科学合理，改造难度不大，改造成本较低，无环境污染，易于普及推广；（Ⅲ）本技术所述的低压转子系统和高压转子系统上设有电容式位移传感器可用来测量转轴的径向跳动和轴向跳动，在各轴承对应位置的机匣上设有三向振动加速度传感器用来测量系统的振动，可以更好的了解发动机实际运行的情况，便于更全面的对发动机中的关键部件进行振动监测，为航空发动机多因素下振动演化过程及振动控制研究提供了很好的实验条件；（Ⅳ）本技术对发动机局部进行剖切，便于我们观察发动机的各零部件的结构特点，各零部件之间的结构关系，展示实验平台具备的双转子旋转功能、双转子转差功能，以及各功能部件的工作状况。本技术广泛适用于航空发动机双转子结构的振动特性分析、振动控制及状态监测研究。下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。附图说明图1为本技术的实验台结构主视图；图2为本技术的实验台结构俯视图；图3为本技术的实验台结构右视图；图4为本技术中航空发动机结构示意图；图5为本技术中航空发动机机匣局部剖切结构示意图；图6为本技术支撑结构的俯视图；图7为本技术传感器安装的主视图；图8为本技术实验台的结构框图；图9为本技术测控系统框图。图中：1.航空发动机本体；3.安全防护装置；5.实验台基座；6.第一联轴器；7.第二联轴器；8.电容式位移传感器；9.三向振动加速度传感；10.悬挂点；11. 低压转子系统；12.高压转子系统；21.第一驱动电机；22.第二驱动电机；41.电机控制柜。具体实施方式如图1所示，一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，该实验平台由航空发动机本体1、驱动系统、安全防护装置3、测控系统与实验台基座5五大部分组成。所述驱动系统包括第一驱动电机21、第一联轴器6、第二驱动电机22和第二联轴器7；所述的驱动系统中的第一驱动电机21经第一联轴器6连接将动力传递给航空发动机本体1的低压转子系统11，驱动系统的第二驱动电机22经第二联轴器7和航空发动机本体1中的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体1的高压转子系统12；所述的驱动系统与航空发动机本体1顺序连接固定在实验台基座5上。作为一种较好的实验平台方案，内转子经第一联轴器与第一驱动电机相连，外转子经皮带轮、第二联轴器与第二驱动电机相连，本质上还是对航空发动机关键结构的模拟，与实际结构还是存在较大差异，外转子经皮带轮、第二联轴器与第二驱动电机相连，动力传递稳定性差。本技术披露的一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台的航空发动机本体为拆除了加力燃烧室和尾喷管的真实航空发动机，基于其实际结构开展振动特性与控制研究，完全符合实际需求；驱动系统的第二驱动电机经第二联轴器和航空发动机本体的附件传动系统将动力传递给高压转子系统，结构更紧凑、稳定性更好。可在退役航空发动机或者原型机的基础上改造，既环保，又进一步节约了成本。所述测控系统包括电机控制柜41、电容式位移传感器8、三向振动加速度传感器9、数据采集系统、PC机和连接线。电机控制柜41中设置有控制系统和显示器，电容式位移传感器8和三向振动加速度传感器9属于采集部分，采集部分的信号输出端通过滤波器滤波后连接控制系统的信号输入端，控制系统的信号输出端连接显示器的信号输入端，采集部分将信号输送至控制系统，控制系统处理后，将相应数据显示在显示器上，或者将信号输出。参照附图，所述航空发动机本体1为对加力燃烧室和尾喷管部分进行了拆除的真实航空发动机组件。本技术的航空发动机本体1的结构主要包括低压转子系统11和高压转子系统12，低压转子系统11由三级低压压气机、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，其特征在于：该实验平台包括实验台基座（5），以及固定在实验台基座（5）上的航空发动机本体（1）、驱动系统、测控系统和安全防护装置（3）；所述驱动系统的第一驱动电机（21）经第一联轴器（6）将动力传递给航空发动机本体（1）的低压转子系统（11），所述驱动系统的第二驱动电机（22）经第二联轴器（7）和航空发动机本体（1）的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体（1）的高压转子系统（12），所述第一驱动电机（21）和/或第二驱动电机（22）的电机输出轴，以及航空发动机的低压转子和高压转子上设有电容式位移传感器（8），航空发动机5个支撑轴承所对应的2级机匣、3级机匣、6级机匣、燃烧室机匣以及高压涡轮机匣上设有三向振动加速度传感器（9）。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，其特征在于：该实验平台包括实验台基座（5），以及固定在实验台基座（5）上的航空发动机本体（1）、驱动系统、测控系统和安全防护装置（3）；所述驱动系统的第一驱动电机（21）经第一联轴器（6）将动力传递给航空发动机本体（1）的低压转子系统（11），所述驱动系统的第二驱动电机（22）经第二联轴器（7）和航空发动机本体（1）的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体（1）的高压转子系统（12），所述第一驱动电机（21）和/或第二驱动电机（22）的电机输出轴，以及航空发动机的低压转子和高压转子上设有电容式位移传感器（8），航空发动机5个支撑轴承所对应的2级机匣、3级机匣、6级机匣、燃烧室机匣以及高压涡轮机匣上设有三向振动加速度传感器（9）。2.据权利要求1所述的一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，其特征在于：所述航空发动机本体（1）为拆除了加力燃烧室和尾喷管部分的航空发动机。3.根据权利要求1所述的一种航空发动机多因素耦合振动控制综合实验台，其特征在于：该实验平台的航空发动机本体（1）的支撑方式是通过机匣上的四个悬挂点（10）悬挂安装在实验台基座（5）上。4.根据权利要求1所述的一种航空发动机多因素耦合振动控制综...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋玲莉，韩清凯，黄杰，徐曼，冯和英，王孝忠，
申请(专利权)人：苏州东菱振动试验仪器有限公司，湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32