一种航空发动机高空模拟测试集成式平台制造技术

本发明专利技术属于航空发动机测试技术领域，具体为一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，包括支撑平台、发动机前支架总成、发动机后支架总成，航空活塞发动机通过发动机前支架总成和发动机后支架总成固定在支撑平台上；发动机前支架总成包括水平支撑总成和垂直支撑总成，用于限制航空活塞发动机在运行过程中由振动引起的水平方向位移和垂直方向位移；发动机后支架总成包括发动机连接支架、发动机后支架、执行机构支架和舵机系统，用以对航空活塞发动机及其各个执行机构进行固定；本平台能够在高空环境模拟舱外完成高空模拟试验的大部分前期准备工作，通过吊装设备从高空环境模拟舱中进行一体化吊离，节省了试验准备过程中的使用时间，更方便快捷。更方便快捷。更方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机高空模拟测试集成式平台


[0001]本专利技术属于航空发动机测试
，具体涉及一种航空发动机高空模拟测试集成式平台。尤其是涉及一种具备航空活塞发动机和测功机等设备集成化安装调试能力、设备与平台一体化吊装能力和多试验通用能力的集成式平台。

技术介绍

[0002]航空活塞发动机的高空模拟测试通常在位于地面的高空模拟测试台进行，它通过控制环境舱内的压力和温度来模拟不同海拔高度的大气环境，试验时通过测功机测量航空活塞发动机的性能。当航空活塞发动机在高空模拟测试台进行试验时，需要在高空环境模拟舱底座上固定测功机、航空活塞发动机和发动机其他部件。
[0003]在通常的航空活塞发动机高空模拟测试的试验准备过程中，测功机、航空活塞发动机和发动机各部件通过多次吊装分别放入高空环境模拟舱内，之后被分别安装和固定在高空环境模拟舱底座上。并且，各个设备的调试和设备间的连接过程均需要在高空环境模拟舱内进行，包括航空活塞发动机与测功机之间的同轴度调整过程和航空活塞发动机与发动机执行机构的连接与调试过程等。在试验结束后的设备拆卸过程中，各试验设备在解除固定并断开连接后被分别吊离高空环境模拟舱。上述的过程均极大延长了在试验开始前和试验结束后对高空环境模拟舱的使用时间，提高了试验成本。
[0004]在航空活塞发动机的高空模拟测试前，通常需要进行海平面状态的常规发动机台架试验，试验中测功机通常直接固定在常规发动机台架实验室地面的铸铁平台上，发动机通过发动机台架接固定在铸铁平台上。在海平面状态的常规发动机台架试验结束后，测功机和航空活塞发动机需要被拆卸并分别运送至高空模拟环境舱中，这导致了两个试验之间的衔接困难，试验准备成本高。
[0005]CN103063435A公开了一种发动机的测试装置即发动机试验台，包括沿对接方向前后延伸设置于试验台上的对接导轨、以及具有与对接导轨适配的平台导轨从而能够在对接导轨上导向移动的移动平台，移动平台底部沿前后方向设置有至少两对滚轮，试验台上设置有供滚轮前后滚动移动的滚道，滚道具有用于使各滚轮下降且下降高度大于移动平台通过滚轮支撑在滚道上时对接导轨与平台导轨之间的高度差的台阶、或者对接导轨或平台导轨或滚道或滚轮设置在具有上下位移输出并能够使对接导轨与平台导轨相向移动靠近形成滑动配合或相背移动分离并使滚轮支撑到滚道上的升降机构上。该方案可以容易实现移动平台从准备间到试验室的转移及测试时的对接。
[0006]CN203719903U公开了一种气动发动机测试装置，包括底座，设置在该底座上用于固定气动发动机的三维可调夹具和固定夹具，以及设于底座上方与固定夹具连接的测试装置，所述测试装置通过固定夹具与发动机连接，所述底座内还设有冷却水循环系统，该冷却水循环系统与测试装置连接。主要解决现有技术对气动发动机的性能测试不规范、不精确的问题。
[0007]但上述装置均不能解决航空发动机高空模拟测试时，需要将测功机、航空活塞发
动机和发动机各部件通过多次吊装分别放入高空环境模拟舱内，之后被分别安装和固定在高空环境模拟舱底座，而对于高空环境模拟舱的台架支撑，难以同时保证对航空活塞发动机的稳定固定和减轻发动机运转过程中产生的振动，必须通过专门的支撑设计进行保证。但两个试验的设备安装位置不同，导致不同试验的设备支撑需要分别设计。现有的专利技术仅设计为提高单个测功机或发动机的拆装便捷性。在高空模拟测试准备和试验进行过程中，现有的专利技术无法满足对提高航空活塞发动机和测功机的拆装效率、提高各设备间的连接和调试效率、降低高空环境模拟舱的使用时间和成本、提高发动机高空模拟测试和海平面状态试验之间衔接程度、减轻发动机在运转过程中振动的多重要求。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种航空发动机高空模拟测试集成式平台。
[0009]本专利技术完整的技术方案包括：一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，包括支撑平台、发动机前支架总成、发动机后支架总成，所述支撑平台用以固定和支撑测功机、发动机前支架总成和发动机后支架总成，航空活塞发动机通过发动机前支架总成和发动机后支架总成固定在支撑平台上；所述支撑平台包括位于两侧的两根纵梁和四根测功机底座横梁、一根前支架总成底座横梁和一根后支架总成底座横梁，支撑平台的底部通过焊接在纵梁上的六个支撑平台连接法兰固定在高空环境模拟舱底座上，每根纵梁上各焊接有三个形状不同的支撑平台连接法兰；支撑平台的重量和形状经过计算和优化，在保证试验顺利进行的前提下极大减轻了重量。其中，横梁和纵梁通过焊接连接成坚固的刚性构架，实现了结构方面的优化，与同体积的试验用铸铁平台相比，重量从1482.4kg降低到172.7kg。支撑平台的形状设计采用三维建模技术和有限元分析方法，对由不同数量的纵梁和横梁组成的支撑平台的结构进行刚度和强度分析比较后，选择了由两根纵梁和六根横梁焊接方法形成的刚性支架。
[0010]支撑平台连接法兰的形状由高空环境模拟舱底座的安装孔的位置决定。
[0011]支撑平台的四根测功机底座横梁的位置根据测功机的底面尺寸和重心位置计算决定，提高了对测功机的支承刚度，减轻了测功机的振动。支撑平台的四根测功机底座横梁中，其中两根分别位于测功机长方形底部的横边位置，其余测功机底座横梁是通过三维有限元分析的方法进行刚度和强度计算，根据支撑测功机所需的强度和刚度，确定测功机底座横梁的数量和位置。经过三维有限元分析计算，四根测功机底座横梁的设计方案满足支撑测功机所需的强度和刚度。
[0012]支撑平台上焊接有四块测功机支撑板，每块测功机支撑板加工有一个测功机安装孔，用以固定测功机的角点；支撑平台两根纵梁的侧面各焊接有两个吊环，用于集成式平台和固定在集成式平台上的设备的一体化吊装；吊环的位置由集成式安装平台和设备的整体位置和重心计算决定。通过建立带吊环的安装平台有限元模型，通过分析应力云图校核吊装时集成式安装平台得抗弯强度，根据安装平台的允许应力大于最大应力的设计条件，确定两吊钩纵向（X向）距离和横向（Y向）距离。
[0013]前支架总成底座横梁上焊接有两块前支架总成连接法兰，前支架总成连接法兰用于固定垂直支撑臂架和水平支撑臂架；后支架总成底座横梁上焊接有一块后支架总成连接法兰，后支架总成连接法兰用以固定发动机后支架总成；发动机前支架总成包括水平支撑总成和垂直支撑总成，用于限制航空活塞发动机在运行过程中由振动引起的水平方向位移和垂直方向位移；发动机后支架总成包括发动机连接支架、发动机后支架、执行机构支架和舵机系统，用以对航空活塞发动机各个执行机构进行固定。
[0014]进一步的，支撑平台连接法兰的形状由高空环境模拟舱底座的安装孔的位置决定。
[0015]进一步的，水平支撑总成和垂直支撑总成均固定在前支架总成连接法兰上，水平支撑总成和垂直支撑总成中分别安装有水平支撑阻尼垫和垂直支撑阻尼垫。
[0016]阻尼垫用于吸收航空活塞发动机的振动能量，并且在可控范围内降低了支架的刚性，释放部分自由度，防止过约束。
[0017]进一步的，水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，其特征在于，包括支撑平台、发动机前支架总成、发动机后支架总成，所述支撑平台用以固定和支撑测功机、发动机前支架总成和发动机后支架总成，航空活塞发动机通过发动机前支架总成和发动机后支架总成固定在支撑平台上；所述支撑平台包括位于两侧的两根纵梁和四根测功机底座横梁、一根前支架总成底座横梁和一根后支架总成底座横梁，支撑平台的底部通过焊接在纵梁上的六个支撑平台连接法兰固定在高空环境模拟舱底座上，每根纵梁上各焊接有三个形状不同的支撑平台连接法兰；支撑平台上焊接有四块测功机支撑板，每块测功机支撑板加工有一个测功机安装孔，用以固定测功机的角点；支撑平台两根纵梁的侧面各焊接有两个吊环，用于集成式平台和固定在集成式平台上的设备的一体化吊装；前支架总成底座横梁上焊接有两块前支架总成连接法兰，前支架总成连接法兰用于固定垂直支撑臂架和水平支撑臂架；后支架总成底座横梁上焊接有一块后支架总成连接法兰，后支架总成连接法兰用以固定发动机后支架总成；发动机前支架总成包括水平支撑总成和垂直支撑总成，用于限制航空活塞发动机在运行过程中由振动引起的水平方向位移和垂直方向位移；发动机后支架总成包括发动机连接支架、发动机后支架、执行机构支架和舵机系统，用以对航空活塞发动机各个执行机构进行固定。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，其特征在于，支撑平台连接法兰的形状由高空环境模拟舱底座的安装孔的位置决定。3.根据权利要求2所述的一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，其特征在于，水平支撑总成和垂直支撑总成均固定在前支架总成连接法兰上，水平支撑总成和垂直支撑总成中分别安装有水平支撑阻尼垫和垂直支撑阻尼垫。4.根据权利要求3所述的一种航空发动机高空模拟测试集成式平台，其特征在于，水平支撑总成由Z形水平支撑臂、水平支撑臂架、水平支撑阻尼垫和推力关节轴承组成；Z形水平支撑臂与水平支撑臂架之间安装水平支撑阻尼垫；水平支撑臂架固定在支撑平台的前支架总成连接法兰上，Z形水平支撑臂另一端与发动机支撑安装孔连接；Z形水平支撑臂与航空活塞发动机的安装孔之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓静，周煜，李雪宇，赵帅，宁彩萍，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队指挥学院，
类型：发明
国别省市：