[发明专利]高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验台及试验方法

说明书

本发明公开了一种高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验台及试验方法，包括从前到后依次设置的高温蒸汽发生器、进气管道、轴流压气机、排气管道、节流阀及驱动电机；通过调节高温蒸汽发生器内的压力和电磁阀门开度，产生不同压力、流量的高温蒸汽；利用排气管道的节流阀调节轴流压气机的流量，使轴流压气机工作点向稳定边界移动，获得轴流压气机的稳定边界；测量均匀进气和高温蒸汽吸入条件下轴流压气机等转速线，获得高温蒸汽吸入对轴流压气机稳定性的影响。本发明结构简单，操作方便，安全可靠，通过准确模拟及对比实验得到高温蒸汽吸入对轴流压气机稳定性影响的规律，可以为航空发动机的安全运行提供保障。

技术领域

本发明涉及一种高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验台及试验方法，属于叶轮机械技术领域。

背景技术

舰载机在航空母舰上起飞时，如果采用蒸汽弹射器，航空发动机会吸入大量的高温蒸汽，严重时会导致发动机失稳。从飞机的外观上看，由高温蒸汽吸入导致的发动机失稳会在飞机尾部即发动机尾喷管出口形成明显的火焰。失稳不仅会降低航空发动机的推力，还使其内部的零件处于气动和结构上的周期性变化，降低使用安全和寿命。蒸汽弹射器使用时间增长会导致其密封性越来越差，泄漏的高温蒸汽增多，对航空发动机的影响更为显著。压气机作为航空发动机的压缩部件，直接决定了发动机稳定性的好坏，因此高温蒸汽吸入对航空发动机的影响主要体现在其对压气机的影响。因此，非常有必要开展高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验，从而为航空发动机的使用安全提供保障。目前，国内外均没有建立专门用于研究高温蒸汽吸入对压气机稳定性影响的试验台，也没有相关的试验方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验台及试验方法，具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点，能够通过对比实验得到高温蒸汽吸入量、高温蒸汽吸入时间及高温蒸汽空间分布形式对轴流压气机稳定性影响的规律。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验台，包括从前到后依次设置的高温蒸汽发生器、进气管道、轴流压气机、排气管道及驱动电机；

其中，高温蒸汽发生器包括高压锅炉、高温蒸汽输送管道以及高温蒸汽扇形喷嘴，高压锅炉的出气口通过高温蒸汽输送管道与高温蒸汽扇形喷嘴相连，并通过高温蒸汽扇形喷嘴向进气管道内输送高温蒸汽，且高温蒸汽输送管道上设置有快速响应电磁阀；

所述进气管道通过轴流压气机与排气管道连通，且进气管道内轴流压气机前端设置有用于光滑过渡气流的整流罩，整流罩通过支杆固定在轴流压气机前端的机匣上；

所述排气管道的排气口处设置有液压式节流阀，且排气管道尾端设置有节流阀液压控制系统，通过节流阀液压控制系统来调节节流阀沿排气管道的轴向位置，以实现轴流压气机的流量控制；所述驱动电机的输出轴与轴流压气机的转轴相连，通过驱动电机实现轴流压气机的转速控制。

优选的，所述进气管道的进气口呈喇叭形，从而提高进气管道的进气效果。

优选的，所述节流阀的截面呈三角形，通过调节节流阀沿排气管道的轴向位置来改变节流阀锥面与排气管道壁面之间的流通面积，从而调节轴流压气机的流量。

优选的，所述高温蒸汽扇形喷嘴可拆卸地与高温蒸汽输送管道相连，且高温蒸汽扇形喷嘴的扇形角分别采用30度、45度、60度和90度。

优选的，所述高压锅炉采用电加热或燃油加热，其排出蒸汽量为500-1000公斤/小时，且蒸汽压力为0.1-1.0Mpa。

一种高温蒸汽对轴流压气机稳定性影响的试验方法，包括以下步骤：

步骤一：准备工作