[发明专利]航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，更具体地涉及一种航空发动机进气道吸入物静电监测系统及模拟实验装置。属于航空发动机状态监测与故障诊断领域。

背景技术

 航空发动机工作时，风扇和压气机叶片常常会遭受到被高速气流吸入的外来物体(例如飞鸟、砂砾等)的撞击，引起损伤，这种外来物  (Foreign Object)常简称为FO。现有研究将FO分为两类：软体冲击(飞鸟、冰等)、硬物冲击(砂砾、小金属物等)。前者可能发生在起飞或低空飞行状态，因为冲击物较大，对发动机的损害很大，甚至引起重大故障，严重时会造成飞机失事；后者(硬物冲击)会将叶片打伤，使叶片局部发生缺口、凹坑，产生残余应力，残余变形和应力集中，从而降低疲劳寿命，叶片的非预期疲劳破坏很可能带来严重后果，造成叶片断裂。据统计，在提前翻修的发动机零部件中，外物损伤叶片占有很大比重。因此，国内外相关部门对FO的研究极为重视。

确定FO对航空发动机风扇和压气机叶片的损伤影响的主要途径是实验验证。与传统的发动机状态监测（基于发动机振动或性能参数）方法相比，航空吸入物静电监测系统通过实时监测发动机进气道外来物电荷水平的变化情况，可以直接监测到外来物信息，通过外来物损伤判断逻辑来评估并确定外来物对发动机前端的风扇/压气机叶片的损伤情况，来达到提供叶片损伤的初始故障状态的早期预警信息的目的，为发动机前端的风扇/压气机叶片或其他部位的实时在线监测和诊断，提供一种全新的理论方法和技术手段。模拟试验装置是开展各类外来物电荷特性研究及其对叶片损伤评估实验的基础。

发明内容

本发明旨在降低维修次数和维护成本，实时监控发动机风扇、压气机叶片被外来物损伤情况，提高发动机的使用完好性及安全性，提出了一种航空发动机外来物在线静电监测系统。该系统是通过安装于发动机进气道内部的环状静电传感器来通过监测在高温、高速气流环境下的吸入物产生的静电场变化情况来对实现对吸入物在线监控。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置，包括航空涡喷发动机，还包括进气道延长管，颗粒注入装置，监测装置，尾喷管延长管，尾气冷却装置，安装平台；所述的进气道延长管与航空涡喷发动机的进气端相连，颗粒注入装置通过进气道延长管上的注入口与进气道延长管相通，进气道延长管上分段布置监测装置；尾喷管延长管的一端与航空涡喷发动机的喷射端连接、尾喷管延长管另一端连接尾气冷却装置；进气道延长管、颗粒注入装置、航空涡喷发动机、尾喷管延长管与尾气冷却装置固定在安装平台上。

本发明所述的航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置，所述的监测装置包括环状静电传感器，信号调理电路，信号采集卡，计算机；所述的环状静电传感器由安装在进气道内表面上的两个金属导体圆环构成，每个圆环沿着进气道延长管轴向前后间隔一定的距离，每个环状静电传感器分别与信号调理电路连接，信号调理电路与信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。

本发明所述的航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置，所述的颗粒注入装置包括第一连接管，电气阀门，第二连接管，空气压缩机；所述的第一连接管的一端与进气道延长管的注入口相通，电气阀门与第一连接管、第二连接管相连通，空气压缩机与第二连接管相连通。

本发明所述的航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置，环状静电传感器还包括静电传感器外壳和静电传感器环形探头；静电传感器外壳通过绝缘材料与静电传感器环形探头连成一体，静电传感器探头插入进气道延长管内。

有益效果

本发明提供的航空发动机吸入物在线静电监测系统的模拟实验装置，通过安装于发动机进气道内部的环状静电传感器来通过监测在高温、高速气流环境下的吸入物产生的静电场变化情况来对实现对吸入物在线监控。

航空发动机吸入物静电监测实验装置使用涡喷发动机模拟发动机气路环境，借助颗粒注入装置投送颗粒物模拟进气道吸入物，可开展各类外来物电荷特性研究及其对叶片损伤评估的实验。

本发明能够在发动机吸入异常颗粒导致叶片损伤故障的早期就提供预警信息，发明的模拟实验装置能够有效地模拟发动机气路环境，为航空发动机吸入物在线静电监测系统的研究提供了一个低成本、仿真的有效实验平台。

附图说明

图1是航空发动机吸入物在线静电监测实验装置组成示意图。

图2是小型航空发动机安装及测控系统示意图。

图3是颗粒注入装置示意图。

图4是吸入物静电传感器组成图。