一種發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空飛行器發(fā)動機環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機機匣作為發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的重要部件，其在發(fā)動機上具有以下重要作用:
[0003]I)不同機匣段前后相連，內(nèi)壁面共同組成完整的外涵道氣流壁面，工作時內(nèi)壁面受到高溫高速氣流沖刷，需在高溫高壓條件下保持外形，確保發(fā)動機氣體流場滿足設(shè)計要求；
[0004]2)作為發(fā)動機結(jié)構(gòu)的主要安裝框架，表面預(yù)留有大量用于安裝機匣附件、安裝節(jié)和引氣管路的開口及安裝孔，以用于將發(fā)動機各部分之間連接為一個整體，維持結(jié)構(gòu)完整性。
[0005]因此在發(fā)動機工作過程中，為保證發(fā)動機的正常工作，機匣必須在工作的溫度環(huán)境下具有足夠的剛度、強度，防止其高溫條件下變形失穩(wěn)。如果機匣出現(xiàn)變形屈曲，將破壞發(fā)動機的進(jìn)氣流場流動特性和整體結(jié)構(gòu)承載性能，引發(fā)發(fā)動機產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時會使整個飛機發(fā)生抖動以及結(jié)構(gòu)屈曲破壞，導(dǎo)致飛機墜毀。這些受載情況和結(jié)構(gòu)承載的復(fù)雜性，使得機匣的結(jié)構(gòu)強度的設(shè)計與評定成為十分關(guān)鍵的問題，必須對其工作條件下的熱、力學(xué)性能進(jìn)行試驗研究。
[0006]目前對于機匣的考核方式主要有以下三種:
[0007]I)采用溫度修正系數(shù)，對壓力值放大修正，在常溫環(huán)境下采用橡膠制成的充壓膠囊進(jìn)行高壓考核。此方法適用于材料性能受溫度影響較小的機匣，對于易受溫度影響的材料，其修正系數(shù)很難確定，且試驗結(jié)果與真實狀態(tài)偏差較大。
[0008]2)采用熱油充壓。此方式只適用于材料耐油耐熱，自身密封良好的機匣，且容易在高壓狀態(tài)下因為機匣變形造成高溫高壓的熱油泄漏，安全性差。
[0009]3)采用熱空氣充壓。此方式可以最為真實地模擬機匣的使用狀態(tài)，但是氣體熱容低，密度低，將機匣加熱至要求溫度和壓力需大量高溫空氣，從而需要專門定制空氣壓縮，加熱、循環(huán)設(shè)備，成本巨大。
[0010]隨著航空發(fā)動機的不斷發(fā)展，為滿足高渦輪前溫度、大推重比、大涵道比、大總壓比，以及低燃油消耗率、第全壽命成本及環(huán)境污染等要求，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)必將會采用大量新型材料及更大尺寸得機匣部件。因此需要一種新的試驗裝置來模擬機匣的高溫高壓工作狀態(tài)，以驗證發(fā)動機機匣的設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供了一種發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置，以解決上述至少一個技術(shù)問題。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0013]—種發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置，用于模擬機匣的高溫高壓工作環(huán)境，以對所述機匣的結(jié)構(gòu)強度進(jìn)行驗證，所述發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置包括:
[0014]水平設(shè)置的支持底座；
[0015]機匣安裝架，與所述機匣的外環(huán)面固定連接，且用于將所述機匣固定安裝在所述支持底座頂部，所述機匣的軸線垂直于水平面；
[0016]充壓機構(gòu)，設(shè)置在所述機匣內(nèi)部，所述充壓機構(gòu)具有筒狀的充壓膠囊，在充入預(yù)定量氣體后的所述充壓膠囊的外環(huán)面與所述機匣內(nèi)環(huán)面形狀相匹配，所述充壓膠囊用于受控地對所述機匣內(nèi)環(huán)面進(jìn)行擠壓；
[0017]壓力傳感器，設(shè)置在所述充壓膠囊的充氣口處，用于對所述充壓膠囊中的氣壓進(jìn)行監(jiān)測；
[0018]均呈筒狀的勻熱層、加熱層以及保溫層，由內(nèi)向外依次設(shè)置在所述機匣內(nèi)環(huán)面與所述充壓膠囊外環(huán)面之間，所述加熱層用于受控地透過所述勻熱層對所述機匣內(nèi)環(huán)面進(jìn)行加熱；
[0019]溫度傳感器，設(shè)置在所述勻熱層與所述機匣內(nèi)環(huán)面之間，用于對所述機匣的表面溫度進(jìn)行監(jiān)測。
[0020]優(yōu)選的，所述機匣安裝架包括:
[0021]喇叭狀的下過渡段，所述下過渡段的底部與所述支持底座上表面固定連接，且所述下過渡段底部的開口直徑小于頂部的開口直徑；
[0022]筒狀的上過渡段，底部的開口直徑等于所述下過渡段頂部的開口直徑，所述上過渡段通過底部與所述下過渡的段頂部固定連接，以共同構(gòu)成與所述機匣外環(huán)面形狀相匹配的內(nèi)環(huán)面。
[0023]優(yōu)選的，所述充壓機構(gòu)還包括鋼筒，所述鋼筒位于所述機匣內(nèi)部且固定在所述支持底座上表面，所述充壓膠囊套設(shè)置在所述鋼筒的外環(huán)面上；
[0024]在所述鋼筒的頂部還設(shè)置有限位板，用于限制所述充壓膠囊在豎直方向的位移。
[0025]優(yōu)選的，所述勻熱層為金屬薄片，厚度不大于0.5mm，通過高溫膠帶固定在所述機匣內(nèi)環(huán)面上。
[0026]優(yōu)選的，所述加熱層為具有電阻絲的加熱帶，加熱功率不低于lW/cm2。
[0027]優(yōu)選的，所述保溫層由第一柔性隔熱材料層、金屬薄片層、第二柔性隔熱材料層以及硅橡膠板柔性隔熱材料層由內(nèi)向外依次鋪設(shè)縫合組成。
[0028]優(yōu)選的，所述第一柔性隔熱材料層和所述第二柔性隔熱材料層均采用纖維編織隔熱材料。
[0029]優(yōu)選的，所述金屬薄片為厚度不大于0.5_。
[0030]優(yōu)選的，所述硅橡膠板為耐溫不低于250°C的硅橡膠或氟橡膠。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0032]本發(fā)明的發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置通過對機匣進(jìn)行熱、力載荷的同步施加，提供了一種更為接近機匣實際工作狀態(tài)的試驗裝置，可有效考核驗證機匣在工作狀態(tài)下的熱、力學(xué)性能，載荷模擬精度高，具有重要的工程應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0034]圖2是本發(fā)明圖1中A部分的放大示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置中充壓機構(gòu)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實施方式】
[0036]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0038]下面結(jié)合附圖1至圖3對本發(fā)明發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039]本發(fā)明提供了一種發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置，用于模擬機匣I的高溫高壓工作環(huán)境，以對機匣I的結(jié)構(gòu)強度進(jìn)行驗證。發(fā)動機機匣高溫高壓試驗裝置包括支持底座2、機匣安裝架3、充壓機構(gòu)4以及加熱層62等。
[0040]支持底座2通常水平設(shè)置的支撐面(例如地面)上，可以根據(jù)需要設(shè)置為多種適合的形狀。
[0041]機匣安裝架3主要用于將機匣I固定安裝在支持底座2頂部。機匣安裝架3具有與機匣I的外環(huán)面相匹配的內(nèi)環(huán)面，通過該內(nèi)環(huán)面與機匣I的外環(huán)面相配合從而將機匣I固定連接，處于安裝狀態(tài)的機匣I的軸線垂直于水平面;另外，機匣安裝架3的底部通過螺栓或焊接等方式與支持底座2頂部固定連接，從而實現(xiàn)將機匣I固定。
[0042]本發(fā)明的機匣安裝架3可以根據(jù)機匣I的形狀設(shè)置為多種適合的形狀;本實施例中，機匣安裝架3可以包括下過渡段31和上過渡段32。下過渡段31呈喇叭狀，下過渡段31的底部與支持底座2上表面固定連接，且下過渡段31底部的開口直徑小于頂部的開口直徑;上過渡段32呈筒狀，底部的開口直徑等于下過渡段31頂部的開口直徑，上過渡段32通過底部與下過渡段31的頂部通過螺栓或焊接等方式固定連接，以共同構(gòu)成與機匣I外環(huán)面形狀相匹配的內(nèi)環(huán)面。需