一种非接触式发动机推力测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种非接触式发动机推力测试装置，首先利用CFD软件进行模拟计算，获取能够满足测量该发动机正常工作状况的光滑承接平板的半径，并确定临界安装距离；然后根据模拟计算结果确定测试装置的安装位置，通过多次非接触测量，得到推力与距离的关系，并进行一阶线性拟合，利用拟合的线性方程，得到在安装距离为0位置处的推力值，这个推力值就是发动机产生的气动推力值。本实用新型专利技术对发动机本身的结构无明显的要求，且无需将发动机本体安装至动架之上，通过在避免安装阻塞的测量区域内进行数个点的推力测量，便可以获得发动机产生的实际推力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发动机测试
，具体为ー种非接触式发动机推力测试装置。主要用于航空发动机等的推力測量。
技术介绍
目前传统的航空发动机推力測量装置根据应用的不同大致可以分为两大类。ー类主要用于エ厂中的发动机试车，其原理是通过将航空发动机安装在动架之上，动架整体再通过数条等长的钢绳固定于测试间顶部，在与动架持平的位置安装静止架，并在动架与静止架之间唯一的接触受力点安装压カ传感器。推力測量原理主要是通过发动机工作时，产生的推力会将动架整体往静止架的方向进行推动，当工作稳定时，发动机的推 力便可以由推力传感器的测量值、悬挂钢绳的偏转角度以及发动机与动架的质量和来计算获得。该方法还延伸出了动架采用滑轨安装于静止架，用弹簧和阻尼器作为位移缓冲部件等方法。这类方法的好处是实验室的搭建容易，对于不同尺寸的发动机都有很好的适应性，在測量不同发动机的推力时无需更换动静架及其余的辅助装置，此方法的缺点，最終得到的发动机推力是通过数个參数的联立求解而得到的，而且先不论传感器得到的数据精度如何，其他项的获取精度并不能够很好的保证，尤其是在有冲击カ或者周期推力的作用下吋，钢绳的摆动、弹簧阻尼系统的周期性位移、往复变化的摩擦力都是难以直接得到的，因此，这个利用该方法測量的推力数值的准确性，在应用于冲击カ和周期推力的情况下是难以保证的。第二类通常是用于微型发动机或小型发动机推力测量的方法，其原理仍然是利用动架与静止架之间的唯一接触点安装推力传感器，但是动架的结构是以数个弹簧片支撑ー块平板来形成的。这类方法之所以常用于微型发动机和小型发动机的推力測量，主要是由于该动架的安装支撑方法相比于第一类更为简便，但是由于弹簧片本身作为支撑器械吋，在受到カ的作用下时，其水平性相对于钢绳支撑或者滑轨支撑较差，因此测量的精度比第ー类方法要差ー些。在測量精度要求不高的情况时，该方法仍然是国内外较为常用的ー种方法。以上两种方法方法要求发动机能够较为容易的安装于动架之上，在对于有些原理性实验样机的測量中，由于发动机本身难以甚至无法在动架上进行安装，因此在这种情况下，传统的直接推力測量方法便会变的无法使用。在非接触推力測量方法的研究上，中国科学院力学研究所在2010年8月公开了他们研究的一种间接測量气动推力的方法及装置，公开编号为CN101806261A，该气动推力测量装置主要包括动压探针、探针支撑件、可移动平台、数据采集系统及数据处理和分析系统几部分。其方法方法是通过探针支撑件将动压探针固定于可移动平台，调节动压探针，使得动压探针轴线和火箭发动机轴线平行并在同一高度。当可移动平台沿垂直于发动机轴线的方向匀速移动、使得动压探针扫过从发动机喷ロ喷出的高超声速喷流时，置于动压探针后端的压差传感器实时响应高超声速喷流的动压信号，数据采集系统实时采集动压及其分布信号，数据处理和分析系统通过对测得的动压径向分布信号的面积分处理，得到气动推力。该类方法从原理上讲确实能够获得发动机工作时产生的实际推力，但是这种方法对于冲击カ和周期推力的測量中，无法保证不同位置下所采的数据点是同一时刻下对应的气动參数，因此该气动推力的測量方法只适用于传统航空发动机，即尾部排放气流稳定的情况下。而且为了測量发动机尾部气流的气动參数，在其尾部排气截面处安装測量探针，不可避免的会对发动机本身的工作情况产生一定的影响。并且最后推力的获取，需要对整个发动机尾部截面测量结果进行环积分，为了保证其测量的准确性，測量采样点需要尽可能的密集排布，因此该方法測量发动机推力的工作周期也会相对较长。
技术实现思路
要解决的技术问题现有技术存在的问题主要有I、传统航空发动机的测试技术要求发动机整体要能够安装于直接测量台架的动架之上，对于有些原理性试验样机，其本身难以甚至无法安装于动架的情况时，传统航空发 动机的直接測量法将无法使用。2、在冲击カ和周期推力的測量中，传统的直接推力測量方法受限于一部分测量參数(如钢绳的偏转角度、摩擦阻力的大小及方向等)伴随时间进行的变化，而导致测量的难以进行。即使采用微小摩擦的滑轨安装动架，且各部件之间刚性很高趋于理想的情况下，所测量的推力也会因为震荡体系(传感器连接的动架和其上安装的发动机)的质量较大，而导致测量结果中质量X加速度的惯性カ对测量结果本身产生影响。3、现有非接触的推力測量方法由于是对发动机尾部截面的水平轴线利用ー个水平移动的探针进行逐一的采点，因此无法使传感器采点的时间统一，该方法无法进行冲击力和周期推力等发动机尾部气动參数随时间变化的气动推力的測量。4、若是测量传统发动机的稳定推力，现有非接触方法需要逐点采集发动机尾部截面的气动參数，采集点的密度直接影响到测量的精度，因此为了能够获取发动机较为精确的推力值，需要对发动机尾部截面的水平轴线进行密集的采点，进而导致測量周期相对较长。为此，本技术提出了ー种非接触式发动机推力测试装置，该测量装置是非接触式的，对发动机本身的机构以及安装特性没有特殊的要求，对于有些难以甚至无法使用传统直接測量法的发动机，可以通过本技术来进行推力的測量。技术方案本技术的技术方案为所述ー种非接触式发动机推力测试装置，其特征在于包括支撑台和测量组件；支撑台分为上分架和下分架，上分架与下分架通过螺栓定位连接，通过改变螺栓的安装定位孔，可以调节上分架和下分架的安装高度；上分架上表面用于支撑测量组件；测量组件包括动架组件和静架组件；静架组件包括静止架和第一传感器安装座，静止架固定在上分架上表面，静止架高度方向上有传感器安装座的安装滑槽，第一传感器安装座安装在安装滑槽内，并通过定位螺栓固定，通过改变第一传感器安装座在安装滑槽内的位置，可以调节第一传感器安装座的安装高度；动架组件包括两条工作軌道、连接架、可动架、延伸杆和圆形平板；工作軌道固定在上分架上表面，可动架下端通过滚动轴承与エ作轨道连接，可动架可沿工作轨道移动；连接架与可动架固定连接，连接架上端穿过有延伸杆，延伸杆中心轴线与工作轨道轴线平行；延伸杆前端与圆形平板固定连接，圆形平板的承接面垂直于延伸杆中心轴线；延伸杆后端固定有第二传感器安装座；第一传感器安装座与第二传感器安装座之间固定有压电式カ传感器。有益效果与传统航空发动机的直接接触式測量方法不同，本技术是ー种新型非接触式的測量装置。这种测量对发动机本身的结构无明显的要求，且无需将发动机本体安装至动架之上，因此对于有些难以甚至无法安装至动架上的原理性样机，只需要将该测量系统安装至发动机的尾喷ロ处，将测量系统与发动机尾喷ロ调节至同轴，然后选择合适大小的圆形承接平板，在避免安装阻塞的測量区域内进行数个点的推力測量，便可以获得发动机产生的实际推力。在周期性推力等非稳态推力的測量中，直接測量方法中的震荡体系为测量 系统中的动架和发动机，而本技术中的震荡体系仅为该台架中动架与承接圆盘，震荡体系质量远小于直接測量法中动架质量与发动机质量之和，因此在周期推力或着冲击カ的測量中，质量对測量结果的影响相对较小。与中国科学院力学研究所在2010年8月公开的间接测量气动推力的方法及装置相比较，这种方法避免了探针的安装对发动机本身工作的影响，同时相比对发动机尾部參数进行密集采点环积分的方法，这种方法的工作量相对较小。只需要在避免对发动机工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式发动机推力测试装置，其特征在于：包括支撑台和测量组件；支撑台分为上分架和下分架，上分架与下分架通过螺栓定位连接，通过改变螺栓的安装定位孔，可以调节上分架和下分架的安装高度；上分架上表面用于支撑测量组件；测量组件包括动架组件和静架组件；静架组件包括静止架和第一传感器安装座，静止架固定在上分架上表面，静止架高度方向上有传感器安装座的安装滑槽，第一传感器安装座安装在安装滑槽内，并通过定位螺栓固定，通过改变第一传感器安装座在安装滑槽内的位置，可以调节第一传感器安装座的安装高度；动架组件包括两条工作轨道、连接架、可动架、延伸杆和圆形平板；工作轨道固定在上分架上表面，可动架下端通过滚动轴承与工作轨道连接，可动架可沿工作轨道移动；连接架与可动架固定连接，连接架上端穿过有延伸杆，延伸杆中心轴线与工作轨道轴线平行；延伸杆前端与圆形平板固定连接，圆形平板的承接面垂直于延伸杆中心轴线；延伸杆后端固定有第二传感器安装座；第一传感器安装座与第二传感器安装座之间固定有压电式力传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑龙席，李超，黄希桥，李勍，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：