專利名稱：發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)矢量噴管力學(xué)測量裝置，具體地講是一種發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在航空技術(shù)發(fā)展中，推力矢量技術(shù)使飛機(jī)具有了超機(jī)動性、高敏捷性、短距起降性能、隱身性能和超聲速巡航能力。國內(nèi)對矢量推力技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代后期，目前建成的發(fā)動機(jī)矢量推力試驗(yàn)臺有四分力天平試驗(yàn)臺和六分力天平試驗(yàn)臺。但都采用的是機(jī)械式測力天平結(jié)構(gòu)，采用多組傳感器布局在平臺的不同位置，通過拉桿、鉸接等機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)載荷的傳遞和分解，系統(tǒng)復(fù)雜，機(jī)構(gòu)多，安裝和調(diào)試都很困難，而且系統(tǒng)一階固有頻率較低。采用篦齒結(jié)構(gòu)的主流引氣管道；鋼絲膠管結(jié)構(gòu)作為次流引氣管道。穩(wěn)定性差，引氣管道對測量平臺的干擾很大，測量精度不高。為發(fā)展推力矢量噴管技術(shù)，需要研制一種用于測量推力矢量噴管性能實(shí)驗(yàn)的六分量測力系統(tǒng)，以對推力矢量進(jìn)行精確的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一套可以準(zhǔn)確評估發(fā)動機(jī)矢量噴管性能的測力裝置。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是一種發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，包括進(jìn)氣管道、 波紋管、集氣室、燃燒室、穩(wěn)定段、連接板、六分量天平和天平底座；其中
1)進(jìn)氣管道，由彎管和直管構(gòu)成，兩根對稱進(jìn)氣管道將高壓氣源的高壓氣體引入測量系統(tǒng)；
2)波紋管，兩個波紋管對稱布置在集氣室兩端，連接集氣室和進(jìn)氣管道；
3)集氣室，固定在連接板上，兩側(cè)接波紋管，前端與燃燒室連接；接波紋管端為進(jìn)氣端， 結(jié)構(gòu)類似氣罐，兩端氣體在此會合，使氣壓產(chǎn)生的力相互抵消而減小，前端連接燃燒室處為出氣端；
4)燃燒室，位于集氣室和穩(wěn)定段之間，與兩者固聯(lián)，外接航空煤油管道，從集氣室過來的高壓氣流在燃燒室作用下與航空煤油充分混合點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫高壓氣流；
5)穩(wěn)定段，固定在連接板上，后端與燃燒室連接，噴管試驗(yàn)時(shí)，噴管連接在穩(wěn)定段前端， 高溫氣流通過穩(wěn)定段收縮且穩(wěn)流，再通過噴管噴出，產(chǎn)生推力；
6)連接板，固定在盒式六分量天平上方，上表面連接穩(wěn)定段與集氣室，作用是使穩(wěn)定段與集氣室不直接連接在六分量天平浮動框上，防止因螺栓引起的變形作用在天平上；
7)六分量天平，包括浮動框、固定框和三維力傳感器，所述浮動框，位于天平最上方；所述固定框位于天平最下方；所述三維力傳感器上下兩端分別連接浮動框與固定框；天平下端的固定框固定在天平底座上，上端與連接板固聯(lián)，用于測量噴管產(chǎn)生的推力和力矩，將力和力矩進(jìn)行徹底分解并輸出；8 )天平底座，用于固定六分量天平，采用鑄鋼鐵件，剛度大。
所述穩(wěn)定段呈管狀，有內(nèi)中外三層，內(nèi)層用于通過高溫氣流，內(nèi)層與中層有空隙， 且密封，用于通過冷卻水，用于冷卻設(shè)備，外層起支撐作用，將整個穩(wěn)定段支撐在連接板上。
本發(fā)明的有益效果是1、整個六分量測力系統(tǒng)剛度大，在載荷作用下變形小，由變形產(chǎn)生的干擾小；2、進(jìn)氣道采用對稱格局，有效抵消因高壓氣體產(chǎn)生的干擾力；3、利用波紋管作為進(jìn)氣連接管道，波紋管剛度小，相對于盒式六分量天平剛度可以忽略不計(jì)，既解決了進(jìn)氣問題，又不影響力與力矩的測量；4、采用盒式六分量天平作為力學(xué)測量工具，該天平是一種外式天平，其剛度大，測量精度高，完全滿足測量需要；5、專門設(shè)計(jì)了連接板，用于解決安裝引起的干擾。安裝過程中，加工總是有誤差的存在，接觸面不可能做到完全貼合，螺栓連接時(shí)就會產(chǎn)生變形，變形通過六分量盒式天平浮動框傳遞到三維傳感器上，引起三維傳感器變形，導(dǎo)致整個測力系統(tǒng)零點(diǎn)過大，影響測量；連接板本身加工簡單，可以得到較高的精度，作用是隔開穩(wěn)定段與六分量天平，減小變形傳遞；6、穩(wěn)定段和集氣室都固定在六分量天平上方的連接板上，附加力矩??；7、穩(wěn)定段設(shè)計(jì)有夾層，工作時(shí)冷卻水從中通過，將燃燒產(chǎn)生熱量帶走，對設(shè)備進(jìn)行降


圖1是本發(fā)明發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)示意2是本發(fā)明六分量天平示意中標(biāo)號1 一進(jìn)氣管道，2—波紋管，3—集氣室，4一燃燒室，5—穩(wěn)定段，6—連接板， 7—六分量天平，8—天平底座，9 一噴管，10—浮動框，11 一固定框，12—三維力傳感器。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示本發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，包括進(jìn)氣管道1、波紋管 2、集氣室3、燃燒室4、穩(wěn)定段5、連接板6、六分量天平7和天平底座8 ；其中進(jìn)氣管道1，由彎管和直管構(gòu)成，兩根對稱的進(jìn)氣管道1將高壓氣源的高壓氣體引入測量系統(tǒng)；波紋管2， 兩個波紋管2對稱布置在集氣室3兩端，連接集氣室3和進(jìn)氣管道1 ；集氣室3，固定在連接板6上，前端與燃燒室4連接，兩側(cè)接波紋管2，結(jié)構(gòu)類似氣罐，兩側(cè)為進(jìn)氣端，前端連接燃燒室4處為出氣端，兩端氣體在此會合，使氣壓產(chǎn)生的力相互抵消而減??；燃燒室4，位于集氣室3和穩(wěn)定段5之間，與兩者固聯(lián)，外接航空煤油管道，從集氣室3過來的高壓氣流在燃燒室4作用下與航空煤油充分混合點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫高壓氣流；穩(wěn)定段5，固定在連接板6上，后端與燃燒室4連接，穩(wěn)定段5呈管狀，有內(nèi)中外三層，內(nèi)層用于通過高溫氣流，內(nèi)層與中層有空隙，且密封，用于通過冷卻水，用于冷卻設(shè)備，外層起支撐作用，將整個穩(wěn)定段5支撐在連接板6上。噴管試驗(yàn)時(shí)，噴管9連接在穩(wěn)定段5前端，高溫氣流通過穩(wěn)定段5收縮且穩(wěn)流， 再通過噴管噴出，產(chǎn)生推力；連接板6，通過螺栓固定在盒式六分量天平7上方，上表面連接穩(wěn)定段5與集氣室3，作用是使穩(wěn)定段5與集氣室3不直接連接在六分量天平7浮動框上，防止因螺栓引起的變形作用在六分量天平7上；六分量天平7，包括由浮動框10、固定框11 和三維力傳感器12，所述浮動框10，位于天平7最上方；所述固定框11位于天平7最下方； 所述三維力傳感器12上下兩端分別連接浮動框10與固定框11 ；天平7下端的固定框11 固定在天平底座8上，上端與連接板6固聯(lián)，用于測量噴管9產(chǎn)生的推力和力矩，將力和力矩進(jìn)行徹底分解并輸出；天平底座8，用于固定六分量盒式天平7，采用鑄鐵件，截面呈工字型，剛度大，且能使遞交螺栓產(chǎn)生的天平底座8變形不會傳遞到天平底座8的上表面，不影響天平使用。 本發(fā)明發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，是用于測試矢量噴管的六分量測力平臺。測力試驗(yàn)時(shí)，被測是的矢量噴管模型通過螺栓連接在穩(wěn)定段5前端，高壓氣源通過進(jìn)氣管道1進(jìn)入系統(tǒng)，波紋管2對稱布置，是壓力相同方向相反的兩股氣流對稱進(jìn)入集氣室3，抵消了由高壓氣流產(chǎn)生的附加推力，氣體在集氣室收集后，從集氣室出口流出，進(jìn)入燃燒室4， 燃燒室外接航空煤油，航空煤油在燃燒室的作用下與高壓氣體混合均勻并充分燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流，進(jìn)入穩(wěn)定段5進(jìn)行收縮穩(wěn)流，然后經(jīng)過矢量噴管高速噴出，產(chǎn)生的推力傳遞到穩(wěn)定段5，經(jīng)連接板6反應(yīng)到六分量天平7上，由六分量天平7將矢量噴管產(chǎn)生的力精確地測量出來。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，其特征在于包括進(jìn)氣管道、波紋管、集氣室、燃燒室、穩(wěn)定段、連接板、六分量天平和天平底座；其中1)進(jìn)氣管道，由彎管和直管構(gòu)成，兩根對稱進(jìn)氣管道將高壓氣源的高壓氣體引入測量系統(tǒng)；2)波紋管，兩個波紋管對稱布置在集氣室兩端，連接集氣室和進(jìn)氣管道；3)集氣室，固定在連接板上，兩側(cè)接波紋管，前端與燃燒室連接；接波紋管端為進(jìn)氣端， 結(jié)構(gòu)類似氣罐，兩端氣體在此會合，使氣壓產(chǎn)生的力相互抵消而減小，前端連接燃燒室處為出氣端；4)燃燒室，位于集氣室和穩(wěn)定段之間，與兩者固聯(lián)，外接航空煤油管道，從集氣室過來的高壓氣流在燃燒室作用下與航空煤油充分混合點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫高壓氣流；5)穩(wěn)定段，固定在連接板上，后端與燃燒室連接，噴管試驗(yàn)時(shí)，噴管連接在穩(wěn)定段前端， 高溫氣流通過穩(wěn)定段收縮且穩(wěn)流，再通過噴管噴出，產(chǎn)生推力；6)連接板，固定在盒式六分量天平上方，上表面連接穩(wěn)定段與集氣室，作用是使穩(wěn)定段與集氣室不直接連接在六分量天平浮動框上，防止因螺栓引起的變形作用在天平上；7)六分量天平，包括浮動框、固定框和三維力傳感器，所述浮動框，位于天平最上方；所述固定框位于天平最下方；所述三維力傳感器上下兩端分別連接浮動框與固定框；天平下端的固定框固定在天平底座上，上端與連接板固聯(lián)，用于測量噴管產(chǎn)生的推力和力矩，將力和力矩進(jìn)行徹底分解并輸出；8 )天平底座，用于固定六分量天平，采用鑄鋼鐵件，剛度大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)定段呈管狀，有內(nèi)中外三層，內(nèi)層用于通過高溫氣流，內(nèi)層與中層有空隙，且密封，用于通過冷卻水，用于冷卻設(shè)備，外層起支撐作用，將整個穩(wěn)定段支撐在連接板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了發(fā)動機(jī)矢量噴管六分量測力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進(jìn)氣管道、波紋管、集氣室、燃燒室、穩(wěn)定段、連接板、六分量天平和天平底座，工作方式是高壓氣體由進(jìn)氣管道通過波紋管進(jìn)入集氣室，通過燃燒室點(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生高溫氣流由穩(wěn)定段整流后通過穩(wěn)定段后的矢量噴管噴出，噴管產(chǎn)生的矢量推力由六分量天平測量，用以評估矢量噴管性能。
文檔編號G01L5/00GK102519643SQ20111041425
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者于常安, 何金, 湛華海, 王羅, 邱榮凱 申請人:中國空氣動力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)及測試技術(shù)研究所