本發(fā)明涉及渦軸發(fā)動機進氣裝置散熱性能測試領域，具體涉及一種用于測試渦軸發(fā)動機進氣裝置散熱性能的測試系統(tǒng)和應用該系統(tǒng)的測試方法。
背景技術：
整體式粒子分離器是渦軸發(fā)動機所特有的進氣裝置，其流道分中心流和清除流。其主要功能是進氣并清除進入發(fā)動機進氣道的外物(砂塵、樹葉、草、飛鳥等)，以防止外物進入發(fā)動機壓氣機內(nèi)部磨損機件或者影響發(fā)動機穩(wěn)定工作，它的分離原理是通過合適的流道型面或葉柵建立慣性力場來達到分離外物的目的。
發(fā)動機滑油箱和粒子分離器的清除氣流通道的主機匣為一體化設計，除砂塵分離的功能外，它還承擔氣流通道防冰、供回油、滑油儲存、回油散熱等功能，其內(nèi)部結構非常復雜。
由于正常使用時，氣流通道容易結冰，使得葉型理論流道改變，影響進氣裝置性能，因此清除氣流通道的主機匣引入了熱滑油通過內(nèi)腔流路進行葉片和流道防冰，將進氣散熱和滑油潤滑系統(tǒng)散熱要求設計為一體。
主機匣由外腔、內(nèi)腔、清除葉片組成，其中大部分空腔為發(fā)動機的滑油箱，小部分空腔和清除葉片及內(nèi)腔相連，形成一個回轉流動的滑油流路，熱滑油在清除葉片中回轉流動，既起到葉片防冰的作用，又冷卻了滑油。
基于上述功能和要求，設計一種測試方案，了解進氣裝置清除氣流與主機匣滑油箱散熱性能、中心流與散熱性能、不同滑油進油溫度與散熱性能的關系以及進氣裝置主機匣滑油箱自身散熱情況是很有必要的。
同時，通過該項測試可驗證和分析進氣裝置主機匣油箱內(nèi)腔和油路鑄造毛坯結構、制造質量是否符合圖樣要求，各條進出口油路是否暢通和工作正常，以保證滑油箱和發(fā)動機安全可靠工作。
技術實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明提供一種用于測試渦軸發(fā)動機的進氣裝置散熱性能的測試系統(tǒng)，包括：一滑油系統(tǒng)、一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一清除流空氣系統(tǒng)、一中心流空氣系統(tǒng)、一風機組及一測試平臺。其中，滑油系統(tǒng)用于渦軸發(fā)動機滑油箱供油和壓力調節(jié)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于測試過程中的滑油溫度、壓力的監(jiān)控，清除流空氣系統(tǒng)用于提供清除流流量，中心流空氣系統(tǒng)用于提供穩(wěn)定的中心流流量，測試平臺用于進氣裝置的安裝支承。滑油系統(tǒng)通過滑油管路連接進氣裝置的滑油箱。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接滑油系統(tǒng)和進氣裝置的滑油箱。清除流空氣系統(tǒng)和中心流空氣系統(tǒng)分別連接進氣裝置的清除流流道和中心流流道。
在本發(fā)明的一個方面，滑油系統(tǒng)包括設備油箱、滑油管路、油泵、加熱器和調壓閥、旁通閥；滑油管路分為進口管路和出口管路，進口管路和出口管路均分別連接設備油箱和進氣裝置，其中進口管路設置有油泵和加熱器，出口管路設置有調壓閥，進口管路在加熱器和油泵之間有一滑油管路支路回連設備油箱，該支路上設置有旁通閥。
在本發(fā)明的一個方面，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括溫度傳感器和壓力傳感器，設置于進氣裝置的滑油管路入口、滑油管路出口、空氣進口、空氣出口。
在本發(fā)明的一個方面，清除流空氣系統(tǒng)包括清除流管路系統(tǒng)、清除流流量測量裝置、清除流流量調節(jié)裝置、清除流管路風機抽氣系統(tǒng)；清除流流量測量裝置、清除流流量調節(jié)裝置、清除流管路抽氣系統(tǒng)均設置于清除流管路系統(tǒng)上且順次連通，清除流流量裝置通過清除流管路系統(tǒng)連通進氣裝置的清除流流道。
在本發(fā)明的一個方面，中心流空氣系統(tǒng)包括中心流管路系統(tǒng)、中心流流量測量裝置、中心流流量調節(jié)裝置、中心流管路風機抽氣系統(tǒng)；中心流流量測量裝置、中心流流量調節(jié)裝置、中心流管路風機抽氣系統(tǒng)均設置于中心流管路系統(tǒng)上且順次連通，中心流流量測量裝置通過中心流管路系統(tǒng)連通進氣裝置。
本發(fā)明還提供一種應用上述測試系統(tǒng)的用于測試渦軸發(fā)動機的進氣裝置散熱性能的測試方法，其包括以下步驟：
a.設置進氣裝置于進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)；
b.開啟進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的滑油系統(tǒng)；
c.按測試方案調節(jié)滑油進油溫度至相應溫度；
d.按測試方案調節(jié)滑油進口流量至相應流量；
e.開啟進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的風機組；
f.調節(jié)進氣裝置的主氣流流量至穩(wěn)定狀態(tài)，并調節(jié)溫度；
g.按測試方案調節(jié)清除流管道的閥門的開度使清除流流量和中心流流量至相應狀態(tài)；
h.在相應狀態(tài)下穩(wěn)定一段時間，采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟c的進油溫度為90℃；步驟d的進口流量為10l/min、13l/min、15l/min；步驟g中中心流氣流量為10kg/s，清除流流量為1.2kg/s、1.4kg/s、1.6kg/s、1.8kg/s、2kg/s；步驟f中主氣流溫度為室溫；按上述狀態(tài)點采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。該方法用于測試介質流量與散熱性能的關系。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟c的進油溫度為105℃、120℃、135℃；步驟d的進口流量為10l/min、13l/min、15l/min；步驟g中中心流氣流量為10kg/s，清除流流量為1.2kg/s、1.4kg/s、1.6kg/s、1.8kg/s、2kg/s；步驟f中主氣流溫度為室溫；按上述狀態(tài)點采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。該方法用于測試滑油進油溫度與散熱性能的關系。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟c的進油溫度為130℃；步驟d的進口流量為13±0.5l/min；步驟g中中心流氣流量為10kg/s、8kg/s、6kg/s、4kg/s，清除流流量為1.6kg/s、1.28kg/s、0.96kg/s、0.64kg/s；步驟f中主氣流溫度為室溫；按上述狀態(tài)點采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。該方法用于測試中心氣流對散熱性能的影響。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟g為：
g'.關閉進氣裝置的中心流和清除流；此外，步驟c的進油溫度為90℃、105℃、120℃、135℃、150℃；步驟d的進口流量為13±0.5l/min；步驟f中主氣流溫度為室溫；按上述狀態(tài)點采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。該方法用于測試主機匣自然散熱情況。
本發(fā)明的有益效果在于：應用本發(fā)明所提供的測試系統(tǒng)和測試方法，可以獲得：進氣裝置清除流與散熱性能、中心流與散熱性能、不同滑油進油溫度與散熱性能的關系，以及主機匣滑油箱自然散熱情況。同時，可驗證和分析進氣裝置主機匣內(nèi)腔和油路鑄造毛坯結構、制造冶金質量是否符合圖樣要求，各條進出口油路是否暢通和工作正常，保證滑油箱和發(fā)動機安全可靠工作。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖，通過本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明所提供的技術方案進行詳細說明，以供本領域技術人員對本發(fā)明進行更明確的了解。需要說明的是，以下實施例所提供的技術方案及說明書附圖僅供對本發(fā)明進行說明使用，并非用于對本發(fā)明加以限制。其中相同的元件、步驟將以相同的附圖標記加以說明。以下實施例及附圖中，與本發(fā)明非直接相關的元件、步驟均已省略而未示出；且附圖中各元件間的尺寸關系僅為求容易了解，非用以限制實際比例。
以下詳細敘述本發(fā)明的一些實施例，從而對本發(fā)明所提供的技術方案進行詳細說明，以供本領域技術人員對本發(fā)明進行更明確的了解。
參見圖1，圖1為本發(fā)明的進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的結構示意圖。本發(fā)明提供一種用于測試渦軸發(fā)動機進氣裝置，特別是整體式粒子分離器，的散熱性能的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：一滑油系統(tǒng)、一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一清除流空氣系統(tǒng)、一中心流空氣系統(tǒng)、一風機組(圖中未示出)及一測試平臺。
其中，測試平臺用于所述進氣裝置的安裝支承。
滑油系統(tǒng)用于渦軸發(fā)動機滑油箱供油和壓力調節(jié)，包括設備油箱、滑油管路、油泵、加熱器和調壓閥、旁通閥；滑油管路分為進口管路和出口管路，進口管路和出口管路均分別連接設備油箱和進氣裝置的滑油箱，其中進口管路設置有油泵和加熱器，出口管路設置有調壓閥，進口管路在加熱器和油泵之間有一滑油管路支路回連設備油箱，該支路上設置有旁通閥。
清除流空氣系統(tǒng)清除流空氣系統(tǒng)用于提供清除流流量，包括清除流管路系統(tǒng)、清除流流量測量裝置、清除流流量調節(jié)裝置、清除流管路風機抽氣系統(tǒng)；清除流流量測量裝置、清除流流量調節(jié)裝置、清除流管路抽氣系統(tǒng)均設置于清除流管路系統(tǒng)上且順次連通，清除流流量裝置通過清除流管路系統(tǒng)連通進氣裝置的清除流流道。
中心流空氣系統(tǒng)中心流空氣系統(tǒng)用于提供穩(wěn)定的中心流流量，包括中心流管路系統(tǒng)、中心流流量測量裝置、中心流流量調節(jié)裝置、中心流管路風機抽氣系統(tǒng)；中心流流量測量裝置、中心流流量調節(jié)裝置、中心流管路風機抽氣系統(tǒng)均設置于中心流管路系統(tǒng)上且順次連通，中心流流量測量裝置通過中心流管路系統(tǒng)連通進氣裝置。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于測試過程中的滑油溫度、壓力的監(jiān)控，包括溫度傳感器和壓力傳感器，設置于進氣裝置的滑油管路入口、滑油管路出口、空氣進口、空氣出口(圖中僅示出了滑油管路出口的一組)。
為了配合本發(fā)明提供的測試系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種應用該系統(tǒng)的用于測試渦軸發(fā)動機的進氣裝置，特別是整體式粒子分離器的散熱性能的測試方法。主要包括以下步驟：
a.設置進氣裝置于進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)；
b.開啟進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的滑油系統(tǒng)；
c.按測試方案調節(jié)滑油進油溫度至相應溫度；
d.按測試方案調節(jié)滑油進口流量至相應流量；
e.開啟進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)的風機組；
f.調節(jié)進氣裝置的主氣流流量至穩(wěn)定狀態(tài)，并調節(jié)溫度；
g.按測試方案調節(jié)清除流管道的閥門的開度使清除流流量和中心流流量至相應狀態(tài)；
h.在相應狀態(tài)下穩(wěn)定一段時間，采集滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力的測試參數(shù)。
通過上述方法，調整相應的測試條件，可以獲得相應的表征進氣裝置散熱性能的測試參數(shù)。以下將舉幾個具體實施例以供說明：
實施例一：介質流量與散熱性能的關系：
研究不同清除流氣流量和不同滑油流量與散熱性能的關系。此項測試中，保持以下條件不變：
步驟c中主機匣滑油進油溫度為90℃；
步驟f中空氣進氣溫度為室溫；
步驟g中心流氣流量為10kg/s。
測試狀態(tài)點要求按表1所示：
表1
記錄不同狀態(tài)點下的滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力等測試參數(shù)。
通過分析得到的各項測試參數(shù)，可獲得表征介質流量與散熱性能的關系的數(shù)據(jù)。
實施例二：滑油進油溫度與散熱性能的關系
研究不同滑油進油溫度與散熱性能的關系。按以下條件進行測試：
步驟c中將滑油進油溫度升至105℃，按照表1中的測試狀態(tài)點進行重復測試。
步驟c中將滑油進油溫度升至120℃，按照表1中的測試狀態(tài)點進行重復測試。
步驟c中將滑油進油溫度升至135℃，按照表1中的測試狀態(tài)點進行重復測試。
按上述實施例一中的測試方法(表1中的數(shù)據(jù)條件)記錄不同狀態(tài)點下的滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力等測試參數(shù)。
通過分析得到的各項測試參數(shù)，可獲得表征滑油進油溫度與散熱性能的關系的數(shù)據(jù)。
實施例三：中心氣流對散熱性能的影響：
研究中心氣流對散熱性能的影響，按以下條件進行測試：
步驟c中滑油進油溫度為130℃；
步驟f中空氣進氣溫度為室溫；
按表2所示狀態(tài)進行測試：
表2
測試中記錄不同狀態(tài)點下的滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力等測試參數(shù)。
通過分析得到的各項測試參數(shù)，可獲得表征中心氣流對散熱性能的影響的數(shù)據(jù)。
實施例四：主機匣自然散熱情況
了解主機匣自身自然散熱情況，按以下條件進行測試：
步驟f中空氣進氣溫度為室溫；
步驟g為：g'.關閉進氣裝置的中心流和清除流；
按表3中的數(shù)據(jù)條件進行測試：
表3
記錄不同狀態(tài)點下的滑油進出口溫度、壓力及空氣進出口溫度和壓力等測試參數(shù)。
通過分析得到的各項測試參數(shù)，可獲得表征主機匣自然散熱情況的數(shù)據(jù)。
通過上述實施例的說明，本領域技術人員可以理解，本發(fā)明的有益效果在于：應用本發(fā)明所提供的測試系統(tǒng)和測試方法，可以獲得：進氣裝置清除流與散熱性能、中心流與散熱性能、不同滑油進油溫度與散熱性能的關系，以及主機匣滑油箱自然散熱情況。同時，可驗證和分析進氣裝置主機匣內(nèi)腔和油路鑄造毛坯結構、制造冶金質量是否符合圖樣要求，各條進出口油路是否暢通和工作正常，保證滑油箱和發(fā)動機安全可靠工作。
以上為本發(fā)明所提供的進氣裝置散熱性能測試系統(tǒng)及其測試方法的一些實施例，通過實施例的說明，相信本領域技術人員能夠了解本發(fā)明的技術方案及其運作原理。然而以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非對本發(fā)明加以限制。本領域技術人員可根據(jù)實際需求對本發(fā)明所提供技術方案進行適當修改，所做修改及等效變換均不脫離本發(fā)明所要求保護的范圍。本發(fā)明所要求保護的權利范圍，當以所附的權利要求書為準。