可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构及其控制方法与流程

本发明涉及航空发动机风扇测试，公开了可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构及其控制方法。

背景技术：

1、风扇作为航空发动机的核心部件，为验证其工作能力，需要在发动机整机集成验证前开展部件试验。而随着发动机研制周期缩短，需风扇在部件试验件状态尽可能获取其在整机工作环境下的工作特性，以降低风扇在整机或服役后因状态匹配偏离带来的风险。因此，模拟真实工作环境下风扇出口流场特性是丰富风扇部件试验内容，常规风扇部件试验件出口为均匀排气，无法真实模拟核心机或喷口工作状态对风扇工作特性的影响。

2、此外，风扇在整机工作条件时，内、外涵道面积控制规律是在整机装配好后才能摸索调试出来，但是整机试验耗费高、难度大、因素复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构及其控制方法，能够实现内涵、外涵真实分流和内涵、外涵流量主动调节，满足不同内外涵流动特性模拟；尤其是可获取整机不同喷口面积或核心机工作特性下的风扇工作能力验证，大大降低了非工作点状态下整机集成验证风险。

2、为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

3、可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，包括：

4、分流机匣，所述分流机匣进口端与风扇试验件出口连接，所述分流机匣的第一出口端与外涵通道连通，所述分流机匣的第二出口端与内涵通道连通；

5、外涵节流叶片，设置于所述外涵通道内，所述分流机匣上设置有外涵节流叶片的第一控制组件，用于调节所述外涵节流叶片的旋转角度；

6、内涵节流叶片，设置于所述内涵通道内，所述分流机匣上设置有内涵节流叶片的第二控制组件，用于调节所述内涵节流叶片的旋转角度。

7、进一步地，所述内涵节流叶片、所述外涵节流叶片的数量根据分析获得，其中为内涵节流叶片或外涵节流叶片的数量，，当时表示外涵节流叶片，当时表示内涵节流叶片，表示内涵节流叶片中心线或外涵节流叶片中心线与发动机轴向的夹角，为内涵节流叶片或外涵节流叶片中截面径向高度，为内涵节流叶片或外涵节流叶片的弦长，为系数，取值范围为1.5～2.0。

8、进一步地，所述内涵节流叶片或外涵节流叶片的弦长与径向长度比为2～3。

9、进一步地，所述内涵节流叶片或外涵节流叶片的绝对厚度不小于5mm。

10、进一步地，所述第一控制组件、所述第二控制组件均包括液压作动筒。

11、为实现上述技术效果，本发明还提供了可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构的控制方法，包括：

12、选取不同型号的风扇，构建风扇的三维仿真模型，

13、在不同试验条件下进行风扇性能仿真，获得不同试验条件下的内涵气流流量仿真值和外涵气流流量仿真值，所述试验条件包括风扇转速、外涵节流叶片角度以及内涵节流叶片角度；

14、根据内涵气流流量仿真值和外涵气流流量仿真值，计算对应试验条件下的涵道比，所述涵道比为外涵气流流量仿真值与内涵气流流量仿真值的比值；

15、以风扇转速、外涵节流叶片角度以及内涵节流叶片角度为输入，对应的涵道比数据为输出，构建涵道比与风扇转速、外涵节流叶片角度以及内涵节流叶片角度的函数关系式；

16、根据待测风扇试验件的设计转速要求、设计涵道比以及设计外涵节流叶片角度值，采用所述函数关系式，分析获得所述待测风扇试验件的内涵节流叶片角度预测值；

17、将待测风扇试验件安装在风扇试验件测试结构台架上，调整外涵节流叶片至设计外涵节流叶片角度值，调整内涵节流叶片至内涵节流叶片角度预测值，在不同内外涵压比、进口流量条件下的获取风扇试验件工作特性。

18、进一步地，还包括：

19、将待测风扇试验件安装在风扇试验件测试结构台架上，获取风扇试验件工作特性前，预先测试获得待测风扇试验件在设计转速要求、外涵节流叶片角度值以及内涵节流叶片角度预测值下的实际涵道比；

20、比较分析实际涵道比与设计涵道比之间的相对偏差的绝对值，若相对偏差的绝对值小于等于预设阈值，则所述待测风扇试验件的内涵节流叶片角度预测值即为待测风扇试验件性能测试用的内涵节流叶片角度；否则重新构建涵道比与风扇转速、外涵节流叶片角度以及内涵节流叶片角度的函数关系式，直至相对偏差的绝对值小于等于预设阈值。

21、与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：

22、1、本发明可通过分别转动内涵节流叶片、外涵节流叶片安装角，改变内涵节流面积或外涵节流面积，即可实现内、外涵不同压比、流量调节，从而获取对应试验条件下风扇工作特性。

23、2、本发明的风扇试验件测试结构能够实现内涵、外涵真实分流和内涵、外涵流量主动调节，满足不同内外涵流动特性模拟；尤其是可获取整机不同喷口面积或核心机工作特性下的风扇工作能力验证，大大降低了非工作点状态下整机集成验证风险。

技术特征：

1.可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，其特征在于，所述内涵节流叶片、所述外涵节流叶片的数量根据分析获得，其中为内涵节流叶片或外涵节流叶片的数量，，当时表示外涵节流叶片，当时表示内涵节流叶片，表示内涵节流叶片中心线或外涵节流叶片中心线与发动机轴向的夹角，为内涵节流叶片或外涵节流叶片中截面径向高度，为内涵节流叶片或外涵节流叶片的弦长，为系数，取值范围为1.5～2.0。

3.根据权利要求2所述的可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，其特征在于，所述内涵节流叶片或外涵节流叶片的弦长与径向长度比为2～3。

4.根据权利要求3所述的可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，其特征在于，所述内涵节流叶片或外涵节流叶片的绝对厚度不小于5mm。

5.根据权利要求1所述的可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构，其特征在于，所述第一控制组件、所述第二控制组件均包括液压作动筒。

6.可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构的控制方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构的控制方法，其特征在于，还包括：

技术总结本发明涉及航空发动机风扇测试技术领域，公开了可调整内外涵流量的风扇试验件测试结构及其控制方法，通过分别转动内涵节流叶片、外涵节流叶片安装角，改变内涵节流面积或外涵节流面积，即可实现内、外涵不同压比、流量调节，从而获取对应试验条件下风扇工作特性。本实施例中的风扇试验件测试结构能够实现内涵、外涵真实分流和内涵、外涵流量主动调节，满足不同内外涵流动特性模拟；尤其是可获取整机不同喷口面积或核心机工作特性下的风扇工作能力验证，大大降低了非工作点状态下整机集成验证风险。技术研发人员：程荣辉,张学宝,周诗扬,崔吉超,贺一丁,张少平,贺进受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/1