一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，涉及航空发动机服役环境模拟技术领域，包括移动装置、焰流发生装置、监控系统和控制器，移动装置上固定样品，焰流发生装置与样品正对，监控系统用于检测模拟实验过程中的各项参数，移动装置和监控系统均与控制器电连接。本发明专利技术能够调整焰流与样品之间的各种参数，从而进行模拟实验。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置
本专利技术涉及航空发动机服役环境模拟
，特别是涉及一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置。
技术介绍
航空发动机一直以来被誉为“皇冠上的明珠”，其发展水平代表着一个国家综合科技水平与国防实力。航空发动机的推重比是衡量发动机性能的重要指标之一，它与飞机的机动性、经济性密切相关。根据卡诺循环原理，提高涡轮前进气温度是提高发动机推重比最为重要和最为切实可行的方法。目前，提高涡轮前进气温度常用的三种方法为：研制新型高温结构材料，气膜冷却技术以及热障涂层技术。目前传统单晶高温合金与气膜冷却技术的发展已接近材料及工艺的极限，热障涂层技术和研发新型高温结构材料成为进一步提升涡轮前温度较为切实可行的方法。航空发动机的工作环境异常复杂恶劣，包括高温、应力、腐蚀环境等20余种载荷的作用。研究表明，高温氧化、烧蚀、热膨胀不匹配、颗粒冲蚀、腐蚀物质侵蚀等是引起热障涂层失效的主要原因。各种原因导致的过早失效是限制热障涂层和新型高温结构材料应用发展的关键瓶颈，建立发动机服役环境模拟平台，对各种条件下热障涂层以及高温结构材料失效机理进行深入研究，此对热障涂层以及高温结构材料进行改进发展是突破瓶颈的必经之路。目前国内外开展了一些航空发动机服役环境模拟的工作，主要包括涂层热循环、热梯度、腐蚀环境以及热、力、环境耦合等。周洪等人(专利号：CN1818612A)提出了一种高温电阻炉加热的热障涂层抗热震性能装置，杨丽等人(专利公开号：CN103091237B)提出了一种用于模拟热障涂层腐蚀服役环境的高温火焰喷枪装置，汪瑞军等人(专利公开号：CN105865961A)提出了一种氧丙烷燃气加热枪的热障涂层在高温、热梯度和CMAS耦合服役环境的热冲击实验装置，宫声凯等人(专利公开号：CN1699994)公开了一种将红外快速加热设备耦合腐蚀环境与材料力学性能实验装置实现热障涂层热、力、腐蚀的服役环境模拟。可以发现，现有服役环境模拟的装置，大多燃油燃气燃烧火焰加热或者电阻加热等，加热速度慢，加热温度低，并且火焰尺寸较小，可测试的样品或工件的尺寸较小，难以满足对航空发动机导向叶片等较大尺寸的工件测试需求，并且没有温度梯度或者直接采用室温压缩空气进行背冷制造温度梯度，与航空发动机实际工作环境相差甚远；航空发动机的服役环境具有高温、高温度梯度、高热流密度、快速升温降温、冷却气体温度高等特点，现有模拟设备难以同时实现这些条件。因此，市场上急需一种新型模拟装置，用于解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够对样品提供高温高速焰流，并且能够调整样品与焰流的相对位置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术公开了一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，包括移动装置、焰流发生装置、监控系统和控制器，所述移动装置上固定样品，所述焰流发生装置与样品正对，所述监控系统用于检测模拟实验过程中的各项参数，所述移动装置和所述监控系统均与所述控制器电连接。优选地，所述移动装置为四轴机器人，所述四轴机器人包括X轴轨道、Y轴轨道、Z轴轨道和R轴，所述X轴轨道、所述Y轴轨道和所述Z轴轨道之间相互垂直，所述R轴为一旋转轴，样品固定在所述R轴上。优选地，还包括冷却气升温装置，所述冷却气升温装置向样品的背面通冷却气，所述焰流发生装置位于样品的正面，所述冷却气升温装置包括冷却气管道和加热装置，所述冷却气管道的第一端连接气源，所述冷却气管道的第二端朝向样品的背面，所述冷却气管道上设有热电偶，所述加热装置固定于所述冷却气管道上。优选地，所述监控系统包括红外测温仪、K型热电偶、红外热成像仪和CCD相机，所述红外测温仪、所述K型热电偶、所述红外热成像仪和所述CCD相机均与所述控制器电连接，所述红外测温仪用于检测样品正面温度，所述K型热电偶检测样品背面的温度。优选地，还包括样品冷却装置，所述样品冷却装置用于对样品制冷。优选地，所述焰流发生装置包括等离子体炬，所述等离子体炬的第一端连接有喷管，所述喷管的端部设置有喷嘴，所述等离子体炬包括燃烧室、混气室、腐蚀物质供给装置，所述燃烧室位于所述等离子体炬的第二端，所述燃烧室上设置有工作气体注入口、电源阴极、第一阳极和第二阳极，所述工作气体注入口用于将工作气体注入所述等离子体炬的燃烧室内，所述工作气体在所述电源阴极与所述第一阳极之间电离形成所述等离子火焰射流，所述第二阳极位于所述工作气体注入口靠近所述喷嘴的一侧，所述混气室位于所述燃烧室和所述喷管之间，所述混气室与所述喷管连通，所述混气室上设有压缩空气注入口，所述腐蚀介质供给装置包括液体注入口和送粉口，所述液体注入口设置于所述混气室与所述喷管的结合部，用于注入液体腐蚀介质，所述送粉口设置于所述喷嘴的出口处，用于注入固体颗粒腐蚀介质。优选地，还包括第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道分别固定于所述燃烧室的外壁上，所述第三冷却通道固定于所述喷管的外壁上。优选地，样品通过单工位夹具固定于所述R轴上。优选地，多个样品通过多工位夹具固定于所述R轴上本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、通过四轴机器人可以随时调整样品与焰流之间的距离以及角度；2、通过监控系统可以实时检测实验过程中的各项参数；3、通过设置冷却气升温装置可以有效的模拟在实际中，冷却气体的实际温度；4、通过设计的多工位夹具，可以同时对多达6～12个样品进行实验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实施例模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置的结构示意图；图2为本实施例中的焰流发生装置的结构示意图；图3为本实施例中的多工位夹具的正视图；图4为本实施例中的多工位夹具的俯视图；图中：A为四轴机器人、B为焰流发生装置、1为电源阴极、2为第一阳极、3为第二阳极、4为混气室、5为液体注入口、6为喷管、7为喷嘴、8为送粉口、9为第一冷却通道、10为空气注入口、11为第二冷却通道、12为第三冷却通道、13为工作气体注入口、14为样品孔、15为夹板、16为连接立柱、17为连接孔、18为法兰、100为模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：包括移动装置、焰流发生装置、监控系统和控制器，所述移动装置上固定样品，所述焰流发生装置与样品正对，所述监控系统用于检测模拟实验过程中的各项参数，所述移动装置和所述监控系统均与所述控制器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：包括移动装置、焰流发生装置、监控系统和控制器，所述移动装置上固定样品，所述焰流发生装置与样品正对，所述监控系统用于检测模拟实验过程中的各项参数，所述移动装置和所述监控系统均与所述控制器电连接。


2.根据权利要求1所述的模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：所述移动装置为四轴机器人，所述四轴机器人包括X轴轨道、Y轴轨道、Z轴轨道和R轴，所述X轴轨道、所述Y轴轨道和所述Z轴轨道之间相互垂直，所述R轴为一旋转轴，样品固定在所述R轴上。


3.根据权利要求1所述的模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：还包括冷却气升温装置，所述冷却气升温装置向样品的背面通冷却气，所述焰流发生装置位于样品的正面，所述冷却气升温装置包括冷却气管道和加热装置，所述冷却气管道的第一端连接气源，所述冷却气管道的第二端朝向样品的背面，所述冷却气管道内安装有热电偶，所述加热装置固定于所述冷却气管道上。


4.根据权利要求1所述的模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：所述监控系统包括红外测温仪、K型热电偶、红外热成像仪和CCD相机，所述红外测温仪、所述K型热电偶、所述红外热成像仪和所述CCD相机均与所述控制器电连接，所述红外测温仪用于检测样品正面温度，所述K型热电偶检测样品背面的温度。


5.根据权利要求1所述的模拟航空发动机起落、巡航服役过程的热循环装置，其特征在于：还包括样品冷却装置，所述样品冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭徽，吴萌萌，尚勇，张恒，裴延玲，李树索，宫声凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11