本申請屬于整機包容試驗領(lǐng)域，特別涉及一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動機的“非包容事故”極易造成災(zāi)難性的后果，工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子若遇到外物撞擊或出現(xiàn)疲勞損傷會導(dǎo)致葉片斷裂，斷裂葉片由于具有極高的能量會使發(fā)動機嚴(yán)重受損，甚至造成機內(nèi)人員傷亡的嚴(yán)重空難。為此，在試飛之前需要進行檢驗發(fā)動機機匣包容能力的試驗。世界范圍內(nèi)的軍、民用燃氣渦輪發(fā)動機規(guī)范均對此提出要求，概括地說就是單個葉片在榫頭以外截面斷裂后應(yīng)被機匣包容，或者對整體葉盤必須至少單個葉片的80％破損并且被包容，由此引起的發(fā)動機損壞，不對飛機產(chǎn)生任何危險影響。一般來說，包容試驗分為試驗器條件下的包容試驗和整機包容試驗，是驗證機匣包容性的有效和必要的手段，且此類試驗消耗費用極高。

2、進行航空發(fā)動機整機包容性試驗，首先必須對葉片的飛斷方法進行研究，過去廣泛采用的預(yù)制缺口方法在風(fēng)扇葉片上受材料分散性及加工誤差影響較大，一旦提前飛斷則造成試驗失敗，甚至整臺發(fā)動機失效，顯然無法滿足要求。而國外航空發(fā)動機制造企業(yè)在利用葉片爆破切割方法進行包容試驗方面，技術(shù)已經(jīng)成熟，出于商業(yè)保密要求，無法得知其具體的技術(shù)細節(jié)。通過一些公開文獻中可知，在試驗發(fā)動機上，一片風(fēng)扇葉片在靠燕尾形榫頭的葉盆處鉆一小孔，孔內(nèi)填塞炸藥并與高電壓的引爆裝置連接。導(dǎo)線由裝在低壓渦輪轉(zhuǎn)子后的滑環(huán)引電器引出。當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)到預(yù)期目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，利用滑環(huán)引電器將其引爆，從而使葉片斷裂飛脫，相關(guān)的試驗裝置照片如圖1所示。

3、發(fā)動機整機包容試驗情況復(fù)雜，包括高速運轉(zhuǎn)下帶來的氣動載荷等，且由于該方案使用的炸藥為易爆危險品，預(yù)先填埋炸藥后發(fā)動機的裝配、上臺等一系列工作均存在較大安全隱患。

4、因此如何進行安全高效的整體包容試驗是一個需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供了一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，以解決現(xiàn)有的整機包容試驗情況復(fù)雜、安全隱患較高的問題。

2、本申請的技術(shù)方案是：一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，包括葉片爆破切割裝置、無線信號接收器、信號接收增強天線和無線信號發(fā)射器；

3、所述葉片爆破切割裝置設(shè)于葉片斷開位置，所述葉片爆破切割裝置與無線信號接收器相連；所述無線信號接收器安裝于風(fēng)扇盤安裝臂內(nèi)，無線信號接收器與信號接收增強天線相連，所述信號接收增強天線設(shè)于發(fā)動機前段，所述無線信號發(fā)射器設(shè)于發(fā)動機前側(cè)端，所述信號接收增強天線與無線信號發(fā)射器無線連接。

4、優(yōu)選地，所述葉片爆破切割裝置包括切割索、雷管和引線；在葉片斷裂位置開設(shè)榫頭孔，將切割索和雷管并排安裝至葉片的榫頭孔內(nèi)，并在榫頭孔的兩端均螺紋連接螺栓，擰緊后將切割索和雷管固定；所述切割索與雷管相抵，所述雷管通過引線與無線信號接收器相連。

5、優(yōu)選地，在葉片上開設(shè)有與葉片的榫頭孔并排設(shè)置的放置孔，所述放置孔內(nèi)設(shè)置有起爆電源延長線，所述起爆電源延長線一端與雷管的引線相連，所述放置孔為螺紋孔，所述放置孔內(nèi)涂抹有膠水，所述起爆電源延長線的另一端與無線信號接收器相連。

6、優(yōu)選地，所述無線信號接收器包括安裝盤、無線信號接收模塊和電池；所述無線信號接收模塊和電池均安裝于安裝盤上，所述電池共有多組并沿著安裝盤的周向均布，所述電池與無線信號接收模塊電連接，所述無線信號接收模塊能夠接收無線信號發(fā)射器發(fā)出的無線信號。

7、優(yōu)選地，所述安裝盤包括主盤體、隔熱盤和蓋板；所述主盤體通過螺栓與風(fēng)扇盤安裝臂相連，所述隔熱盤和蓋板與主盤體均同軸設(shè)置，所述隔熱盤設(shè)于蓋板與主盤體之間，所述隔熱盤、蓋板和主盤體之間通過螺栓連接，所述蓋板和隔熱盤之間開設(shè)有容納固定無線信號接收模塊和電池的內(nèi)腔，蓋板的中部開設(shè)有用于連接信號接收增強天線的天線插孔，所述隔熱盤和主盤體的側(cè)壁上均開設(shè)有與葉片爆破切割裝置相連的信號線引線孔，并且所述隔熱盤和主盤體上的信號線引線孔對應(yīng)連通。

8、優(yōu)選地，所述隔熱盤采用隔熱材料制成，所述隔熱盤與主盤體之間填充有隔熱棉。

9、優(yōu)選地，所述信號接收增強天線采用立式螺旋天線結(jié)構(gòu)；在無線信號接收器與信號接收增強天線之間設(shè)置引線管。

10、本申請的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，1、采用無線信號發(fā)射及接收引爆炸藥，避免過去采用引電器方案帶來的試驗干擾。發(fā)動機正前方無外物，不影響發(fā)動機進氣流道，不影響高速攝像拍攝記錄，且在試驗后不為發(fā)動機增加額外損傷；發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下無線信號傳輸可靠，通過信號增強天線和引線管設(shè)計可以有效避免帽罩和其它條件對無線信號的影響作用，大大提高信號接收效率，確保信號接收成功；盤心位置設(shè)計了安裝盤用于固定無線信號接收模塊和電池，保證風(fēng)扇轉(zhuǎn)子平衡的同時又方便引線，設(shè)計了隔熱裝置，保證良好工作環(huán)境；全新設(shè)計了炸藥安裝方案，切割索通過雷管引爆，雷管通過螺栓實現(xiàn)固定，同時對發(fā)動機相關(guān)部件進行了改裝設(shè)計，實現(xiàn)切割索及雷管的最后安裝，簡化結(jié)構(gòu)的同時保證了試驗件裝配及引線工作的安全性。

技術(shù)特征：

1.一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：包括葉片爆破切割裝置(1)、無線信號接收器(2)、信號接收增強天線(3)和無線信號發(fā)射器(4)；

2.如權(quán)利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述葉片爆破切割裝置(1)包括切割索(5)、雷管(6)和引線(7)；在葉片斷裂位置開設(shè)榫頭孔，將切割索(5)和雷管(6)并排安裝至葉片的榫頭孔內(nèi)，并在榫頭孔的兩端均螺紋連接螺栓，擰緊后將切割索(5)和雷管(6)固定；所述切割索(5)與雷管(6)相抵，所述雷管(6)通過引線(7)與無線信號接收器(2)相連。

3.如權(quán)利要求2所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：在葉片上開設(shè)有與葉片的榫頭孔并排設(shè)置的放置孔(8)，所述放置孔(8)內(nèi)設(shè)置有起爆電源延長線(9)，所述起爆電源延長線(9)一端與雷管(6)的引線(7)相連，所述放置孔(8)為螺紋孔，所述放置孔(8)內(nèi)涂抹有膠水，所述起爆電源延長線(9)的另一端與無線信號接收器(2)相連。

4.如權(quán)利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述無線信號接收器(2)包括安裝盤(10)、無線信號接收模塊(11)和電池(12)；所述無線信號接收模塊(11)和電池(12)均安裝于安裝盤(10)上，所述電池(12)共有多組并沿著安裝盤(10)的周向均布，所述電池(12)與無線信號接收模塊(11)電連接，所述無線信號接收模塊(11)能夠接收無線信號發(fā)射器(4)發(fā)出的無線信號。

5.如權(quán)利要求4所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述安裝盤(10)包括主盤體(13)、隔熱盤(14)和蓋板(15)；所述主盤體(13)通過螺栓與風(fēng)扇盤安裝臂相連，所述隔熱盤(14)和蓋板(15)與主盤體(13)均同軸設(shè)置，所述隔熱盤(14)設(shè)于蓋板(15)與主盤體(13)之間，所述隔熱盤(14)、蓋板(15)和主盤體(13)之間通過螺栓連接，所述蓋板(15)和隔熱盤(14)之間開設(shè)有容納固定無線信號接收模塊(11)和電池(12)的內(nèi)腔，蓋板(15)的中部開設(shè)有用于連接信號接收增強天線(3)的天線插孔(16)，所述隔熱盤(14)和主盤體(13)的側(cè)壁上均開設(shè)有與葉片爆破切割裝置(1)相連的信號線引線孔(17)，并且所述隔熱盤(14)和主盤體(13)上的信號線引線孔(17)對應(yīng)連通。

6.如權(quán)利要求5所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述隔熱盤(14)采用隔熱材料制成，所述隔熱盤(14)與主盤體(13)之間填充有隔熱棉(18)。

7.如權(quán)利要求1所述的用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，其特征在于：所述信號接收增強天線(3)采用立式螺旋天線結(jié)構(gòu)；在無線信號接收器(2)與信號接收增強天線(3)之間設(shè)置引線管(19)。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于整機包容試驗領(lǐng)域，為一種用于整機包容試驗的葉片主動斷裂裝置，包括葉片爆破切割裝置、無線信號接收器、信號接收增強天線和無線信號發(fā)射器；采用無線信號發(fā)射及接收引爆炸藥，避免過采用引電器方案帶來的試驗干擾。發(fā)動機正前方無外物，不影響發(fā)動機進氣流道，不影響高速攝像拍攝記錄；發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下無線信號傳輸可靠，通過信號增強天線和引線管設(shè)計可以有效避免帽罩和其它條件對無線信號的影響作用，大大提高信號接收效率；全新設(shè)計了炸藥安裝方案，切割索通過雷管引爆，雷管通過螺栓實現(xiàn)固定，同時對發(fā)動機相關(guān)部件進行了改裝設(shè)計，簡化結(jié)構(gòu)的同時保證了試驗件裝配及引線工作的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：王海舟,姜柳,郝文遠,烏英嘎,祝昭丹,賀曉鵬,李宇,甘雨璽
受保護的技術(shù)使用者：中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19