本发明属于航空发动机部件验证装置设计领域，涉及一种航空发动机高温高空通风活门试验装置。
背景技术：
现有的航空发动机高空活门试验装置主要为我院自研的《一种航空发动机高空活门试验装置》(cn201521047074.7)。《一种航空发动机高空活门试验装置》(cn201521047074.7)主要由大气模拟腔、轴承模拟腔、抽真空装置、测量设备组成。大气模拟腔和轴承模拟腔的压力由抽真空装置对模拟腔进行抽真空获得，仅能模拟大气环境压力变化，测量膜盒位移。首先，应用环境为常温条件，不能对温度进行模拟。其次，未考虑发动机密封气体泄漏到轴承腔条件，同时不能模拟流阻条件。而且自动化程度较低，多为手动调节。
技术实现要素：
发明目的：本技术不仅能模拟外界压力环境，达到27km高空压力、准确测量膜盒位移还能模拟试验件处于常温至300℃任一高温环境，而且还能将轴承腔温度进行常温至200℃任一温度模拟自动控制。并且可对轴承腔任一流量密封泄漏气体及流阻条件进行定量模拟及自动控制。多工况有效进行高空通风活门试验验证。
技术方案：
一种航空发动机高温高空通风活门试验装置，包括：真空泵系统和腔体系统；
其中，腔体系统分上下两层结构；
上层密封空间隔成三个腔，分别为大气模拟腔、环境腔和轴承模拟腔；大气模拟腔与真空泵系统相连，环境腔处于大气模拟腔和轴承模拟腔之间，环境腔内安装有被试件，被试件的大气腔接口通过管路和大气模拟腔连通；被试件的轴承腔接口与轴承模拟腔的通气孔连通；
l型测量工装安装在被试件上，l型测量工装穿过通气孔伸入轴承模拟腔；安装在轴承模拟腔内的激光位移传感器打在l型测量工装上；环境腔和轴承模拟腔上都设置有带有电磁阀的放气孔，电磁阀控制放气孔是否放气；压力表、温度传感器、压力传感器都安装在大气模拟腔、环境腔和轴承模拟腔顶部，以便于监测腔体内的压力和温度；
下层空间内安装有空气流量计和控制机柜；空气流量计一端与轴承模拟腔相连，空气流量计的另一端通过排空管路依次与手动截止阀、电动流量调节阀、排空管路电磁阀相连；控制机柜用于控制各个电磁阀的开度。
进一步的，下层空间内还安装轴承模拟腔气体进口电磁阀；
电动流量调节阀的进口端还与轴承模拟腔气体进口电磁阀通过管路连通；该管路的进口与空压机相连。
进一步的，环境腔和轴承模拟腔底部都设置有加热器。
进一步的，上层密封空间顶面铺设有传感器冷却管路；传感器冷却管路的入口与空压机连通，出口正对各个传感器；轴承模拟腔气体进口电磁阀的进口管路上开设一支路通过环境腔进口电磁阀与环境模拟腔连通。
进一步的，三大腔体均为双层可视门结构。
进一步的，内层门采用厚门板，配有密封条密封、快开结构搭扣、可调节合页；外门采用按扣式门搭扣。
进一步的，真空泵系统和腔体系统均在底部设置有轮子，便于整体移动。
进一步的，轴承模拟腔内设置有激光位移传感器航插接口。
进一步的，三大腔体除门体之外的环腔都铺设有隔热层。
技术效果
本技术增设环境腔，有效模拟试验件所处发动机中温度状态。能够多工况进行高空通风活门试验验证。本技术增设进气路，有效控制温度，同时可以模拟发动机真实工况，开展多类型验证项目。上下双层多腔结构，整体集成，可移动设计。提高设备整体移动搬迁效率，安装维护方便。双层快开门，多级密封，可视窗口设计。提高密封性，隔热保温效果好采用滑轨，调节激光位移传感器激光点入射高度，避免因入射距离盲区导致测量量程不够的问题。
附图说明
图1为一种航空发动机高温高空通风活门试验装置的结构示意图1。
图2为一种航空发动机高温高空通风活门试验装置的结构示意图2。
图3为一种航空发动机高温高空通风活门试验装置的结构示意图3。
图4为一种航空发动机高温高空通风活门试验装置的结构示意图4。
其中，1-真空泵底座，2-冷却器，3-大气模拟腔，4-大气模拟腔压力传感器，5-大气模拟腔耐震压力表，6-大气模拟腔温度传感器，7-环境腔加热器，8-试验件与大气腔连接管路1，9-试验件与环境腔管路2，10-环境腔压力传感器，11-环境腔耐震压力表，12-环境腔温度传感器，13-高空通风活门，14-环境腔，15-环境腔高真空电磁阀，16-l型测量工装，17-激光位移传感器，18-传感器底座，19-轴承模拟腔加热器，20-轴承模拟腔压力传感器，21-环境腔与轴承模拟腔排气出口，22-轴承模拟腔耐震压力表，23-轴承模拟腔温度传感器，24-轴承模拟腔，25-轴承模拟腔高真空电磁阀，26-轴承模拟腔外层可视窗，27-轴承模拟腔内层可视窗，28-激光位移传感器航插接口，29-空气流量计，30-手动截止阀，31-控制机柜，32-轮子，33-电动流量调节阀，34-排空管路进口，35-排空管路电磁阀，36-轴承模拟腔气体进口电磁阀，37-环境腔进口电磁阀，38-进气口，39-真空泵，40-真空泵进口调节阀，41-冷却器进口调节阀，42-大气模拟腔出口，43-传感器冷却管路，44-外门，45-按扣式门搭扣，46-可视外门，47-可视内门，48-内门，49快开结构搭扣，50可调节合页。
具体实施方法
下面结合附图对本技术进行详细说明：
本发明分上下两层，整体集成，可整体移动。上层有三个腔体，大气模拟腔、环境腔、轴承模拟腔。各腔体中间隔层充有保温材料，隔热保温。试验件安装于环境腔，环境腔与大气模拟腔和轴承腔仅通过试验件与管路连接，各腔体相对独立。激光位移传感器位于轴承模拟腔，同时轴承模拟腔开有可视窗，以便观察位移情况。发动机在不同的飞行高度所处的大气压力以及轴承腔压力的变化利用真空泵获得，真空泵与大气模拟腔采用管子连接。腔体均采用双层门，多级密封，腔体密封性及真空泵能力较好，可将大气模拟腔压力抽取至0.5kpa,达到模拟27km高空压力能力。
环境腔与轴承模拟腔内具有加热功能的加热器，可实现腔体加温，同时，轴承腔与环境腔通有气路，气路上装有电磁阀及流量计。通过流量计监测空气流量，电磁阀及电动流量调节阀控制进气量。不仅可实现腔体温度控制，还可以实现模拟发动机状态密封气体泄漏与流阻条件模拟。
激光位移传感器测量高空活门膜盒开启、关闭以及位移情况。通过l型测量工装，一端连接膜盒活门，一端悬臂，通过滑轨将激光斑点打到悬臂处合适的距离。膜盒位置变化引起l型工装相应运动，从而光斑反射距离变化，测量出运动位移。
参考图1-4，腔体分上下两层结构，上层分为大气模拟腔3，环境腔14，轴承模拟腔24。下层为管路、阀及流量计安装层。三大腔体中间均有六面隔层，隔层中充有保温材料，达到保温隔热效果。而且三大腔体均为双层门，内门采用10cm厚门板，配有密封条密封，快开结构搭扣49，可调节合页50。外门采用按扣式门搭扣45。多级密封，开关方便且保温隔热效果好。与此同时，轴承模拟腔24采用内、外可视门46、47，双层结构，双向可视，透光性好。真空泵底座1与集成腔体均安装有轮子32，可以整体移动。
大气模拟腔3、环境腔14、轴承模拟腔24，三个腔体分别独立放置，整体集成。其中环境腔3与轴承模拟腔24都配有加热器7、19，可单独或串联使用。为达到降温及防加热失控，环境腔与轴承模拟腔均配有进气管路及排气管路，通过管路进气，将腔体内高温气体混合并吹出腔体。进气管路及排气管路均配有电磁阀，可自动控制管路通断。
发动机在不同的飞行高度所处的大气压力以及轴承腔压力的变化利用真空泵获得。模拟发动机升降过程中密封气体泄漏到轴承腔条件，设置排空路。在抽取真空过程中，通过排空路电磁阀35，控制排空路通断。在气体进入轴承模拟腔前，装有电动流量调节阀33、手动截止阀30和空气流量计29，通过这两个阀联合控制，并通过空气流量计29监测进气流量，已达到模拟工况。
流阻条件模拟是通过空压机进行气体供应，气体流经38-进气口，进入轴承模拟腔，通过空气流量计29，手动截止阀30，电动流量调节阀33，轴承模拟腔气体进口电磁阀36，进行气路通断及流量控制及监测。
环境腔14中装有高空通风活门13，环境腔14与大气模拟3腔和轴承模拟腔24仅通过高空通风活门与管路8、9连接。高空通风活门13与大气模拟腔3和轴承模拟腔24接口处均安装石墨材料密封环，以达到密封目的。腔体上端装有压力传感器、温度传感器、耐震压力表，用以测量腔体内部温度压力、温度。
大气模拟腔3一端仅通过与高空通风活门管路8、9连接，一端连接真空泵39。大气模拟腔出口42与真空泵39之间安装一冷却器2，来冷却轴承模拟腔24内高温气体。冷却器进口调节阀41，可调节进气量，同时关闭该阀可以达到封闭腔体保压作用。冷却器2与真空泵39之间有一调节阀，通过此真空泵进口调节阀40调节真空泵39抽气能力及对抽取真空后大气模拟腔3进行气体排入。
轴承模拟腔14内装有激光位移传感器17，安装于传感器底座18，底座配有滑轨，用以调节激光位移传感器17激光点入射高度。激光位移传感器17将激光点入射到l型测量工装16悬臂端，随着高空通风活门13内膜盒随气体压力变化，相应l型测量工装16同样运动，从而入射光斑反射距离发生改变，进而测量出膜盒具体位移量。轴承模拟腔24安装有轴承模拟腔外层可视窗26，轴承模拟腔内层可视窗27，双层可视窗不仅保温效果好，还能观测l型测量工装16反映出的膜盒运动情况。
三大腔体上端装有压力传感器、温度传感器、耐震压力表，用以测量腔体内部温度压力、温度。因腔体高温时引起压力传感器超温，配有传感器冷却管路43，用以在高温条件下在腔体外部对压力传感器进行吹气降温。
1.一种航空发动机高温高空通风活门试验装置，其特征在于，包括：真空泵系统和腔体系统；
其中，腔体系统分上下两层结构；
上层密封空间隔成三个腔，分别为大气模拟腔、环境腔和轴承模拟腔；大气模拟腔与真空泵系统相连，环境腔处于大气模拟腔和轴承模拟腔之间，环境腔内安装有被试件，被试件的大气腔接口通过管路和大气模拟腔连通；被试件的轴承腔接口与轴承模拟腔的通气孔连通；
l型测量工装安装在被试件上，l型测量工装穿过通气孔伸入轴承模拟腔；安装在轴承模拟腔内的激光位移传感器打在l型测量工装上；环境腔和轴承模拟腔上都设置有带有电磁阀的放气孔，电磁阀控制放气孔是否放气；压力表、温度传感器、压力传感器都安装在大气模拟腔、环境腔和轴承模拟腔顶部，以便于监测腔体内的压力和温度；
下层空间内安装有空气流量计和控制机柜；空气流量计一端与轴承模拟腔相连，空气流量计的另一端通过排空管路依次与手动截止阀、电动流量调节阀、排空管路电磁阀相连；控制机柜用于控制各个电磁阀的开度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，下层空间内还安装轴承模拟腔气体进口电磁阀；
电动流量调节阀的进口端还与轴承模拟腔气体进口电磁阀通过管路连通；该管路的进口与空压机相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，环境腔和轴承模拟腔底部都设置有加热器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，上层密封空间顶面铺设有传感器冷却管路；传感器冷却管路的入口与空压机连通，出口正对各个传感器；轴承模拟腔气体进口电磁阀的进口管路上开设一支路通过环境腔进口电磁阀与环境模拟腔连通。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，三大腔体均为双层可视门结构。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，内层门采用厚门板，配有密封条密封、快开结构搭扣、可调节合页；外门采用按扣式门搭扣。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，真空泵系统和腔体系统均在底部设置有轮子，便于整体移动。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，轴承模拟腔内设置有激光位移传感器航插接口。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，三大腔体除门体之外的环腔都铺设有隔热层。
技术总结