一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置，包括：涡轮模型、拉力加载机构、喷枪、燃气通道、驱动机构和控制模块；喷枪设置在燃气通道的一端；涡轮模型包括：导向叶片组件和工作叶片组件；导向叶片组件包括：多个沿圆周方向分布的导向叶片；工作叶片组件包括一个工作叶片；导向叶片和工作叶片上涂覆有热障涂层；拉力加载机构与工作叶片连接；控制模块与驱动机构和喷枪电连接。本发明专利技术还公开了一种等效加载方法。本发明专利技术通过采用喷枪模拟了航空发动机的真实工作环境，高温高速气体与导向叶片互相作用，且通过采用拉力加载机构，实现了工作叶片热障涂层对离心力、高温燃气冲击、热斑、尾迹、湍流等载荷的模拟。

An Equivalent Loading Device and Method for Service Load of Thermal Barrier Coatings on Working Blades

The invention discloses an equivalent loading device for the service load of the thermal barrier coating on the working blade, which comprises a turbine model, a tension loading mechanism, a spray gun, a gas channel, a driving mechanism and a control module; a spray gun is arranged at one end of the gas channel; a turbine model comprises a guide vane component and a working vane component; and a guide vane component comprises a plurality of guide vanes distributed along the circumference direction. Blade; working blade assembly includes a working blade; guide blade and working blade are coated with thermal barrier coating; tension loading mechanism is connected with working blade; control module is connected with driving mechanism and spray gun. The invention also discloses an equivalent loading method. The invention simulates the real working environment of an aeroengine by using a spray gun, and the interaction between high temperature and high speed gas and the guide vane, and realizes the simulation of centrifugal force, high temperature gas impact, hot spot, wake, turbulence and other loads of the thermal barrier coating on the working vane by using a tension loading mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法
本专利技术涉及航空发动机涡轮工作叶片热障涂层的测试领域，特别涉及一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法。
技术介绍
热障涂层作为提升航空发动机服役温度最切实可行的办法，已成为航空发动机与燃气轮机不可缺少的热防护材料。热障涂层的主要应用对象是涡轮导向叶片、工作叶片、燃烧室等高温部件，对导向叶片、燃烧室等静止件热障涂层而言，主要面临带颗粒、腐蚀介质的高温燃气热冲击载荷作用，而对工作叶片热障涂层而言，除了面临与静止件相似的高温燃气冲击，还需要受到叶片高速旋转与燃气交互作用后形成的湍流、尾迹、热斑等载荷。这些载荷对涂层变形、失效的影响，对热障涂层破坏机制的研究与优化设计十分关键。因此，对其服役载荷的模拟是这一研究领域的关注重点。目前，国内外针对热障涂层高温燃气冲击的服役环境，建设有相应的模拟加载技术与装置，如美国NASA研制的马赫数为0.3-1的高速燃气模拟装置、德国国家能源研究中心研制的带颗粒冲蚀的燃气热冲击装置、湘潭大学研制的带颗粒冲蚀、腐蚀介质的导向叶片热障涂层模拟与测试装置等，均已实现了高温燃气热冲击、甚至颗粒冲蚀以及腐蚀的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置，其特征在于，包括：涡轮模型(1)、拉力加载机构、喷枪(2)、燃气通道(3)、驱动机构(4)和控制模块；所述燃气通道(3)为环形筒状结构；所述喷枪(2)为多个，沿圆周方向均匀分布在所述燃气通道(3)的一端；所述涡轮模型(1)包括：导向叶片组件(11)和工作叶片组件(12)，所述导向叶片组件(11)与所述燃气通道(3)的另一端密封连接，且与所述驱动机构(4)动力连接；所述工作叶片组件(12)设置于所述导向叶片组件(11)远离所述燃气通道(3)的一侧，且套设于所述驱动机构(4)的输出轴上，所述工作叶片组件(12)与所述驱动机构(4)的输出轴沿径向间隙配...

【技术特征摘要】
1.一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置，其特征在于，包括：涡轮模型(1)、拉力加载机构、喷枪(2)、燃气通道(3)、驱动机构(4)和控制模块；所述燃气通道(3)为环形筒状结构；所述喷枪(2)为多个，沿圆周方向均匀分布在所述燃气通道(3)的一端；所述涡轮模型(1)包括：导向叶片组件(11)和工作叶片组件(12)，所述导向叶片组件(11)与所述燃气通道(3)的另一端密封连接，且与所述驱动机构(4)动力连接；所述工作叶片组件(12)设置于所述导向叶片组件(11)远离所述燃气通道(3)的一侧，且套设于所述驱动机构(4)的输出轴上，所述工作叶片组件(12)与所述驱动机构(4)的输出轴沿径向间隙配合；所述导向叶片组件(11)包括：多个沿周向均匀分布的导向叶片(111)，其位置与所述燃气通道(3)出气口位置相对应；所述工作叶片组件(12)包括一个工作叶片(121)，所述工作叶片(121)的位置与所述燃气通道(3)出气口的位置相对应；所述导向叶片(111)和工作叶片(121)上涂覆有热障涂层；所述拉力加载机构与所述工作叶片(121)连接，用于对所述工作叶片(121)施加沿径向的预设拉力；所述控制模块分别与所述喷枪(2)和所述驱动机构(4)电连接，用于控制所述喷枪(2)产生预设温度和预设速度的气流，以及控制所述驱动机构(4)的输出轴以预设转速转动。2.根据权利要求1所述的等效加载装置，其特征在于，所述控制模块还用于控制所述喷枪(2)沿所述燃气通道(3)的切向转动，其与所述燃气通道(3)轴向的夹角为预设角度。3.根据权利要求2所述的等效加载装置，其特征在于，所述预设角度的范围为-45°～45°。4.根据权利要求1所述的等效加载装置，其特征在于，所述燃气通道(3)内设置有多个隔板(41)，所述隔板(41)位于相邻两个所述喷枪(2)之间，沿所述燃气通道(3)的轴向延伸。5.根据权利要求1所述的等效加载装置，其特征在于，所述导向叶片(111)为圆柱状结构，其沿所述驱动机构(4)的输出轴的径向延伸。6.根据权利要求1所述的等效加载装置，其特征在于，所述导向叶片组件(11)还包括：导向叶片涡轮盘(112)和机匣(113)；所述导向叶片涡轮盘(11)固定套设于所述驱动机构(4)的输出轴上；所述机匣(113)套设在所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旺，石黎，杨丽，张春兴，周益春，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43