一种集成式涵道风扇试验台

本发明涉及测试台架，特别是涉及一种集成式涵道风扇试验台。

背景技术：

1、涵道风扇飞行器与同样可以做到垂直起降的旋翼类飞行器相比，涵道风扇式飞行器桨叶位于涵道内，不易发生伤人事故，贴地飞行时十分安全，不易被树枝等外物和敌方火力破坏，其安全性更好。同时，由于桨叶位于涵道内，涵道对桨叶的包裹所产生的特有的声学屏蔽效应，有效地降低了桨叶的声能发射强度，尤其是桨盘平面内的厚度噪声得到了大幅削弱。此外，由于桨叶的诱导作用，涵道入口前缘的来流速度极大增加，产生绕流现象，从而在涵道唇口处形成较大的低压区，以至于涵道本身能够提供相当大一部分的拉力，即附加升力，且涵道的存在对桨叶桨尖涡流起到了抑制作用，改善了桨盘下方气流的状态，使得出流的面积增加，进一步减小了整个系统的能量损失，相比于同样桨盘尺寸的单旋翼，在功率消耗相同的条件下将会产生更大的推力，因此涵道式飞行器相比于旋翼飞行器往往具有更高的推进效率。

2、涵道风扇飞行器的核心部件是其动力单元—涵道风扇，涵道风扇一般由两部分组成(外围的涵道体与涵道体内部的旋翼系统)。传统的试验台架，仅能整体测量涵道风扇单元的各项气动力数据，这适用于工程应用等关注整体性能的应用场景，但对于科学研究而言，涵道体与旋翼系统两者气动力的构成比例，以及参数改变时两者的变化趋势与它们之间的互相干扰机理是所需要格外关注的。此外，涵道风扇的参数众多，如旋翼转速、旋翼桨叶总距、涵道风扇整体倾角等，传统涵道风扇试验在一个台架上仅能围绕一个或两个参数展开，因此，传统涵道风扇试验中，一个试验需要设计多个试验台架才能展开多试验状态的测试，不仅使试验成本增加，还降低了试验效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种集成式涵道风扇试验台，以解决上述现有技术存在的问题，实现同时单独测量涵道体与旋翼系统的各项气动力数据，集成度高，极大降低了试验成本，提高了试验效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种集成式涵道风扇试验台，包括下台体、驱动元件、变速元件、倾转模块、中间称重元件、外周称重元件、涵道体和旋翼系统，所述驱动元件和所述倾转模块均安装于所述下台体上，且所述驱动元件的输出轴连接所述变速元件的输入轴，所述变速元件的输出轴通过一旋转主轴连接所述旋翼系统，所述旋转主轴的外周安装有扭矩转速测量仪，所述倾转模块的上端安装有连接架，所述中间称重元件和所述外周称重元件均安装于所述连接架上，所述外周称重元件的上端安装有第一上盖板，所述涵道体安装于所述第一上盖板上，所述外周称重元件围绕所述中间称重元件的外周设置，且所述中间称重元件的上端穿过所述第一上盖板并连接所述旋翼系统。

4、优选的，所述倾转模块包括摇架、两个倾转液压撑杆和两个倾转摇臂，所述摇架活动安装于所述下台体上端，所述摇架的上端与所述连接架的下端连接，两个所述倾转液压撑杆对称安装于所述摇架的两侧，且所述倾转液压撑杆的下端转动安装于所述下台体的上端，各所述倾转液压撑杆的上端均对应转动连接一所述倾转摇臂的一端，各所述倾转摇臂的另一端均安装于所述摇架的侧壁上端。

5、优选的，所述变速元件位于所述摇架内。

6、优选的，所述倾转模块还包括两个中台体螺杆，所述下台体的上端对称安装有两个限位板，两个所述限位板组成中台体，两个所述限位板之间的连线垂直于两个所述倾转液压撑杆之间的连线，两个所述中台体螺杆分别靠近两个所述倾转液压撑杆设置，且所述中台体螺杆的两端分别安装于两个所述限位板的上端。

7、优选的，所述连接架包括梯形框和扭矩框，所述梯形框的纵截面为梯形，且所述梯形框的下端安装在所述摇架上端，所述梯形框的上端与所述扭矩框的下端连接，所述扭矩框的上端与所述第一上盖板连接，所述扭矩框的纵截面为矩形。

8、优选的，所述第一上盖板的上端安装有多个涵道撑杆，多个所述涵道撑杆围绕所述涵道体的外周设置，且所述涵道撑杆的上端安装于所述涵道体的外壁上，所述涵道体为空心圆柱状。

9、优选的，所述中间称重元件的上端设有第二上盖板，所述旋翼系统的下端安装于所述第二上盖板上。

10、优选的，所述旋翼系统包括变距液压撑杆、滑套叉耳、动环、扭力臂、变距拉杆和桨叶接头，所述变距液压撑杆围绕所述旋转主轴设置有多个，所述变距液压撑杆的下端安装在所述第二上盖板上，所述变距液压撑杆的上端连接滑套叉耳的端部，所述滑套叉耳和所述动环均滑动套设于所述旋转主轴的外周，所述滑套叉耳的上端与所述动环的下端连接，所述变距拉杆围绕所述旋转主轴设置有多个，所述变距拉杆的下端安装于所述动环上，所述变距拉杆的上端与所述桨叶接头连接，所述桨叶接头安装于所述旋转主轴上并用于安装桨叶，所述扭力臂为多个，且所述扭力臂围绕所述旋转主轴的外周设置，并位于所述旋转主轴与所述变距拉杆之间，所述扭力臂的下端安装于所述动环上，所述扭力臂的上端与所述旋转主轴连接。

11、优选的，所述中间称重元件为盒式天平，所述外周称重元件为环形天平。

12、优选的，所述驱动元件为电机，所述变速元件为变速箱。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供的集成式涵道风扇试验台，驱动元件和倾转模块均安装于下台体上，且驱动元件的输出轴连接变速元件的输入轴，变速元件的输出轴通过一旋转主轴连接旋翼系统，驱动元件为旋翼系统旋转提供动力，变速元件有多个不同的齿比输出模式，可解决大型电机难以覆盖到的特高/低转速工况，旋转主轴的外周安装有扭矩转速测量仪，起到实时监测旋翼转速及扭矩大小的作用，倾转模块的上端安装有连接架，中间称重元件和外周称重元件均安装于连接架上，倾转模块使整体作前/后倾转动作，同时配合风洞来流展开涵道风扇前/后飞工况的试验测试，外周称重元件的上端安装有第一上盖板，涵道体安装于第一上盖板上，进而通过外周称重元件独立监测涵道体的受力，外周称重元件围绕中间称重元件的外周设置，且中间称重元件的上端穿过第一上盖板并连接旋翼系统，进而通过中间称重元件独立测量旋翼系统六力，通过独立监测涵道体与旋翼系统的气动力实时数据，为旋翼与涵道体的干扰机理研究提供试验技术支撑。本发明集成了旋翼变转速、旋翼桨叶变总距、涵道风扇整体前/后倾等多个参数的功能模块，整体集成度较高，极大降低了试验成本，提高了试验效率。

技术特征：

1.一种集成式涵道风扇试验台，其特征在于：包括下台体、驱动元件、变速元件、倾转模块、中间称重元件、外周称重元件、涵道体和旋翼系统，所述驱动元件和所述倾转模块均安装于所述下台体上，且所述驱动元件的输出轴连接所述变速元件的输入轴，所述变速元件的输出轴通过一旋转主轴连接所述旋翼系统，所述旋转主轴的外周安装有扭矩转速测量仪，所述倾转模块的上端安装有连接架，所述中间称重元件和所述外周称重元件均安装于所述连接架上，所述外周称重元件的上端安装有第一上盖板，所述涵道体安装于所述第一上盖板上，所述外周称重元件围绕所述中间称重元件的外周设置，且所述中间称重元件的上端穿过所述第一上盖板并连接所述旋翼系统。

2.根据权利要求1所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述倾转模块包括摇架、两个倾转液压撑杆和两个倾转摇臂，所述摇架活动安装于所述下台体上端，所述摇架的上端与所述连接架的下端连接，两个所述倾转液压撑杆对称安装于所述摇架的两侧，且所述倾转液压撑杆的下端转动安装于所述下台体的上端，各所述倾转液压撑杆的上端均对应转动连接一所述倾转摇臂的一端，各所述倾转摇臂的另一端均安装于所述摇架的侧壁上端。

3.根据权利要求2所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述变速元件位于所述摇架内。

4.根据权利要求2所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述倾转模块还包括两个中台体螺杆，所述下台体的上端对称安装有两个限位板，两个所述限位板组成中台体，两个所述限位板之间的连线垂直于两个所述倾转液压撑杆之间的连线，两个所述中台体螺杆分别靠近两个所述倾转液压撑杆设置，且所述中台体螺杆的两端分别安装于两个所述限位板的上端。

5.根据权利要求2所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述连接架包括梯形框和扭矩框，所述梯形框的纵截面为梯形，且所述梯形框的下端安装在所述摇架上端，所述梯形框的上端与所述扭矩框的下端连接，所述扭矩框的上端与所述第一上盖板连接，所述扭矩框的纵截面为矩形。

6.根据权利要求1所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述第一上盖板的上端安装有多个涵道撑杆，多个所述涵道撑杆围绕所述涵道体的外周设置，且所述涵道撑杆的上端安装于所述涵道体的外壁上，所述涵道体为空心圆柱状。

7.根据权利要求1所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述中间称重元件的上端设有第二上盖板，所述旋翼系统的下端安装于所述第二上盖板上。

8.根据权利要求7所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述旋翼系统包括变距液压撑杆、滑套叉耳、动环、扭力臂、变距拉杆和桨叶接头，所述变距液压撑杆围绕所述旋转主轴设置有多个，所述变距液压撑杆的下端安装在所述第二上盖板上，所述变距液压撑杆的上端连接滑套叉耳的端部，所述滑套叉耳和所述动环均滑动套设于所述旋转主轴的外周，所述滑套叉耳的上端与所述动环的下端连接，所述变距拉杆围绕所述旋转主轴设置有多个，所述变距拉杆的下端安装于所述动环上，所述变距拉杆的上端与所述桨叶接头连接，所述桨叶接头安装于所述旋转主轴上并用于安装桨叶，所述扭力臂为多个，且所述扭力臂围绕所述旋转主轴的外周设置，并位于所述旋转主轴与所述变距拉杆之间，所述扭力臂的下端安装于所述动环上，所述扭力臂的上端与所述旋转主轴连接。

9.根据权利要求1所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述中间称重元件为盒式天平，所述外周称重元件为环形天平。

10.根据权利要求1所述的集成式涵道风扇试验台，其特征在于：所述驱动元件为电机，所述变速元件为变速箱。

技术总结本发明公开了一种集成式涵道风扇试验台，涉及测试台架技术领域，驱动元件和倾转模块均安装于下台体上，且驱动元件的输出轴连接变速元件的输入轴，变速元件的输出轴通过一旋转主轴连接旋翼系统，旋转主轴的外周安装有扭矩转速测量仪，倾转模块的上端安装有连接架，中间称重元件和外周称重元件均安装于连接架上，外周称重元件的上端安装有第一上盖板，涵道体安装于第一上盖板上，外周称重元件围绕中间称重元件的外周设置，且中间称重元件的上端穿过第一上盖板并连接旋翼系统。本发明能够同时单独测量涵道体与旋翼系统的各项气动力数据，集成度高，极大降低了试验成本，提高了试验效率。技术研发人员：曹宸恺,邵永生,赵国庆,陈希,陈喆,招启军,陆轶凡,彭宁航受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26