一种屋顶吊装式反推排气结构

技术领域

本发明属于航空发动机试车技术领域，涉及一种航空发动机室内试车台反推排气结构。

背景技术

航空发动机的试验是航空工业发展的关键环节之一。反推试验是航空发动机地面试验中的重要部分，它可以评估发动机反推性能，测试航空发动机在飞行时的特性，为航空发动机研发和改进提供重要的数据和信息。在进行反推试验时，由于发动机排出的反向推力气流温度较高，需要被导向排放出去，以避免对试车间产生负面影响。

在现有技术中，已经存在一些解决方案，例如使用地面反向推力试验大车结构。这种结构通过地面支撑，将反向推力气流导向排放出去，从而实现反推试验。但是，这种结构占用了大量的地面面积，影响试车间气动流场，并且需要经过复杂的运输过程，运输效率较低。

现有技术问题：现有技术在进行反推试验时存在一些问题或缺点限制。首先，地面反推试验大车结构需要占用大量的地面面积，对试车间气动流场产生负面影响。其次，这种结构需要经过复杂的运输过程，试验效率较低。另外，该结构的轨道定位精度也存在一定的问题，需要进行改进。因此，需要提出一种新的解决方案，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的：现有技术在进行反推试验时存在一些问题或缺点限制。首先，地面反推试验大车结构需要占用大量的地面面积，对试车间气动流场产生负面影响。其次，这种结构需要经过复杂的运输过程，试验效率较低。另外，该结构的轨道定位精度也存在一定的问题，需要进行改进。因此，需要提出一种新的解决方案，以解决现有技术存在的问题。

为了实现航空发动机试验领域中试验效率低、占地面积大、影响试车间气动流场等问题的解决方案，本发明提供了一种屋顶吊装式反推排气结构，可在不进行反推试验时占用较小的面积，对试车间气动影响小，同时在进行反推试验时，运输效率高，轨道精确定位，可原位转90度，所占空间小，解决了现有技术存在的问题，提高了试验效率和精度。

技术方案：一种屋顶吊装式反推排气结构，所述排气结构由左右对称的排气机构组成，排气机构包括屋顶钢架、吊柱、第一轨道、旋转驱动组件、运输小车、蜗壳支架、反推排气蜗壳、发动机、蜗壳锁紧组件、第二轨道、旋转轨道；

第一轨道、第二轨道，两段轨道呈垂直分部，分别通过吊柱固定与屋顶钢架上，第一轨道垂直于发动机进气方向，第二轨道沿发动机进气方向布置；

旋转轨道，所述旋转轨道置于第一、第二轨道衔接位置，通过旋转驱动组件驱动以实现轨道上的运输小车原位转90度换向；

运输小车，所述运输小车可在第一轨道、第二轨道、旋转轨道上滑动；运输小车上安装有蜗壳支架，所述蜗壳支架用于安装反推排气蜗壳；

当运输小车经原位转90度换向后，左右对称的排气机构共同界定发动机的安装位置，并通过蜗壳锁紧组件实现锁紧固定。

进一步的，在不进行反推试验时，排气蜗壳吊装在试车台左右两侧的第一轨道上；占用较小的面积，不影响试车间气动流场；

在进行反推试验时，通过运输小车将左右两侧的排气蜗壳运到试车间中间位置，然后原位转90度后向前行驶到发动机反向推力短舱位置，最后将左右两个部分排气蜗壳锁紧，即可进行反向推力试验；解决了试验效率低、占地面积大、影响试车间气动流场等问题。

进一步的，旋转驱动组件由减速电机、减速电机支座、小齿轮、旋转编码器、旋转编码器支架、联轴器组成；其中，减速电机支座固定在吊柱上，旋转编码器固定在旋转编码器支架上，旋转编码器支架与减速电机支座通过螺栓连接；

小齿轮与回转支承外圈大齿轮啮合，减速电机输出轴与小齿轮连接，旋转编码器输出轴与减速电机输出轴之间通过联轴器连接，旋转编码器起到精确定位作用，

旋转驱动过程：

由减速电机驱动小齿轮旋转，带动回转支承轴承外圈大齿轮，由于大齿轮与旋转轨道连接为一体，相当于带动回转支承轴承外圈大齿轮及旋转轨道一起转动，在旋转编码器精确控制下，实现原位90度转动。

进一步的，旋转轨道通过回转支承与吊柱连接，采用外齿式回转支承,内外圈在轴承位置通过止口连接，内圈轴承法兰与吊柱连接，为静件；外圈是大齿轮，外圈大齿轮通过外圈轴承法兰与旋转轨道连接为一体，为动件。

进一步的，旋转驱动组件安装位置与回转支承水平中心线夹角为45度。

进一步的，旋转驱动组件还包括挡板，挡板设置在减速电机上方，避免长时间放置时，灰尘进入到减速电机中，起到遮挡作用。

进一步的，所述反推排气蜗壳用于引导发动机产生的反向推力气流向后导向，并最终排向大气中。

进一步的，所述运输小车用于运输反推排气蜗壳，采用可拆卸式设计，方便拆卸和安装。

进一步的，第一、第二轨道为固定轨道，固定轨道与旋转轨道之间存在3mm间隙。

进一步的，在试车间屋顶预埋了钢梁，吊柱上平面和预埋梁焊接，下平面和轨道焊接。

有益技术效果：与现有的技术相比，本技术方案的有益效果如下：1、占用空间小：本发明的结构固定在屋顶，不需要地面支撑，所占用的空间小。不进行反推试验时，排气结构可以放置在试车台左右两侧，占用的面积更小，对试车间气动影响也更小。2、运输效率高：本发明的运输小车、吊柱及轨道、回转支承组成的结构，运输效率更高。在进行反推试验时，只需要将排气结构的左右两侧通过运输小车运输到试车间中间位置，再原位转90度后向前行驶到发动机反向推力短舱位置，锁紧左右两个部分排气蜗壳即可进行反向推力试验。3、精确定位：本发明的轨道定位精度更高，可以实现原位转90度后向前行驶到发动机反向推力短舱位置。继续向前行驶到发动机反向推力短舱位置，最后将左右两个部分排气蜗壳锁紧，即可进行发动机反向推力试验。综上所述，与现有技术相比，本发明的结构占用空间小、运输效率高、精确定位，可以提高试车间的气动流场，更适合航空发动机试验领域中反向推力试验的需求。

附图说明

图1为本发明装式反推排气结构主视图；

图2为本发明吊装式反推排气结构侧视图(试验位置)；

图3为旋转驱动组件主视图；

图4为旋转驱动组件俯视图；

图5为放置状态下俯视图；

图6为行进到试车间中间位置俯视图；

图7为原位转90度俯视图；

图8为试验状态下俯视图；

其中，1-屋顶钢架，2-吊柱，3-第一轨道，4-旋转驱动组件，5-运输小车，6-蜗壳支架，7-反推排气蜗壳，8-发动机，9-蜗壳锁紧组件，10-第二轨道；11-旋转轨道；

4a-左旋转驱动组件，4b-右旋转驱动组件，5a-左运输小车，5b-右运输小车，6a-左蜗壳支架，6b-右蜗壳支架，7a-左反推排气蜗壳，7b-右反推排气蜗壳；4A-挡板，4B-减速电机，4C-旋转编码器支架，4D-联轴器，4E-旋转编码器，4F-回转支承外圈大齿轮，4G-小齿轮，4H-减速电机支座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明具体设计的一种屋顶吊装式反推排气结构，所述排气结构由左右对称的排气机构组成，排气机构包括屋顶钢架1、吊柱2、第一轨道3、旋转驱动组件4、运输小车5、蜗壳支架6、反推排气蜗壳7、发动机8、蜗壳锁紧组件9、第二轨道10、旋转轨道11；

其中，每个排气机构的第一轨道3、第二轨道10均为固定轨道，两段轨道呈垂直分部，分别通过吊柱固定与屋顶钢架上，第一轨道垂直于发动机进气方向，第二轨道沿发动机进气方向布置；左右两个排气机构的两个第二轨道作为试验时发动机吊装固定的载体，其距离根据发动机型号确定；

为了节省试验空间，同时还可以灵活转向，在每个排气机构上均设置有旋转轨道11，该旋转轨道置于第一、第二轨道衔接位置，通过旋转驱动组件4驱动以实现轨道上的运输小车5原位转90度换向；

运输小车(包括左排气机构的左运输小车5a以及右排气机构的右运输小车5b)，运输小车可在第一轨道、第二轨道、旋转轨道上滑动；运输小车上安装有蜗壳支架(包括左排气机构的左蜗壳支架6a以及右排气机构的右蜗壳支架6b)，所述蜗壳支架用于安装反推排气蜗壳(包括左排气机构的左反推排气蜗壳7a以及右排气机构的右反推排气蜗壳7b)；当运输小车经原位转90度换向后，左右对称的排气机构的左反推排气蜗壳、右反推排气蜗壳共同界定发动机8的安装位置，并通过蜗壳锁紧组件9实现锁紧固定。

吊柱固定在试车间屋顶上，轨道与吊柱焊接为一个整体，运输小车带着反推排气蜗壳及支架在轨道上行进，由旋转驱动组件进行原位90度转向后继续向前行进到发动机反推短舱位置，最后将左右两个部分排气蜗壳锁紧后，可进行反推试验，将产生的反推力气流向后导向，排出到大气中。试验位置下反推排气结构如图1-2所示。

旋转驱动组件结构如图3、图4所示；旋转驱动组件具体设计包括：挡板4A、减速电机4B、旋转编码器支架4C、联轴器4D、旋转编码器4E、回转支承外圈大齿轮4F、小齿轮4G、减速电机支座4H，旋转驱动组件可实现原位驱动轨道旋转90度，顶部吊装结构作为安装载体，在试车间屋顶预埋了钢梁，吊柱上平面和预埋梁焊接，下平面和轨道焊接，轨道分为固定轨道和旋转轨道，两种轨道之间存在3mm间隙。旋转轨道通过回转支承与吊柱连接，采用外齿式回转支承，为成品外购件，即内外圈在轴承位置通过止口连接，内圈轴承法兰与吊柱连接，为静件；外圈是大齿轮，外圈大齿轮通过外圈轴承法兰与旋转轨道连接为一体，为动件。

在不进行反推试验时，排气蜗壳吊装在试车台左右两侧放置，所占用较小的面积，对气动影响较小，如图5所示，为正常放置状态视图。进行反推试验时，首先由运输小车将反推排气蜗壳及支架向试车间中间位置行进，如图6所示，然后由旋转驱动组件带着小车原位旋转90度，如图7所示，小车转向后继续向前行进到发动机反推短舱位置后将左右两个部分排气蜗壳进行锁紧，如图8所示，进行反推试验，试验中，排气蜗壳前后都采用锁紧组件9锁紧。通过排气蜗壳对反推气流进行向后导向，使其排向大气中。

实际试验过程中，顶部吊装结构俯视图实际上沿试车间中心线对称布置；旋转轨道与第一轨道3同向，当运输小车行驶到第一轨道3中心位置时，由旋转驱动组件4带动旋转轨道11原位转90度，与第一轨道3同向。为节省安装空间，旋转驱动组件安装位置与回转支承水平中心线夹角为45度。

实施例1：结合图1、图2所示，所设计的一种屋顶吊装式反推排气结构，该排气结构由左右对称的排气机构组成，排气机构包括屋顶钢架1、吊柱2、第一轨道3、旋转驱动组件4、运输小车5、蜗壳支架6、反推排气蜗壳7、发动机8、蜗壳锁紧组件9、第二轨道10、旋转轨道11；其中，发动机8作为试验对象；设计时，充分考虑到试验空间的限制，避免在地面上试验时存在的突出问题，如对试车间气动流场产生负面影响；同时提高试验效率。

排气结构中，第一轨道3、第二轨道10，两段轨道呈垂直分部，沿发动机进气方向对称布置；两段轨道分别通过吊柱2固定与屋顶钢架1上，第一轨道3垂直于发动机8的进气方向，第二轨道10沿发动机进气方向水平布置；这样布置可更好的实现发动机运输，调节试验位置；

在第一轨道3与第二轨道10的衔接位置处还设置有旋转轨道11，旋转轨道11上布置有旋转驱动组件4；通过旋转驱动组件4驱动以实现轨道上的运输小车5原位转90度换向；进而实现发动机安装位置的转换；

排气结构还包括运输小车5，作为试验发动机8的运输工具，所述运输小车5可在第一轨道3、第二轨道10、旋转轨道11上滑动；运输小车上安装有蜗壳支架6，所述蜗壳支架6用于安装反推排气蜗壳7以实现发动机8的安装固定。

在运输过程中，当运输小车5经原位转90度换向后，左右对称的排气机构共同固定发动机8，从而精准控制发动机8的安装试验位置，确定位置后，通过蜗壳锁紧组件9实现锁紧固定。

实施例2、在实施例1的设计基础上，为了更为灵活的实现发动机8运输调节；参见附图3、4、5旋转驱动组件4包括左旋转驱动组件4a、右旋转驱动组件4b；左旋转驱动组件4a、右旋转驱动组件4b的具体设计时，任意一个旋转驱动组件均由挡板4A、减速电机4B、旋转编码器支架4C、联轴器4D、旋转编码器4E、回转支承外圈大齿轮4F、小齿轮4G、减速电机支座4H等组成；其中，减速电机支座4H固定在吊柱2上，旋转编码器4E固定在旋转编码器支架4C上，旋转编码器支架4C与减速电机支座4H通过螺栓连接固定；

小齿轮4G与回转支承外圈大齿轮4F啮合，减速电机4B输出轴与小齿轮4G连接，旋转编码器4E输出轴与减速电机输出轴之间通过联轴器4D连接，旋转编码器4E起到精确定位作用，一般采用电驱动设计形式。

本发明中左旋转驱动组件4a、右旋转驱动组件4b分别设置在左右对称布置的轨道上；对应的附件还包括左运输小车5a右运输小车5b-，6a-左蜗壳支架、右蜗壳支架6b、左反推排气蜗壳7a、右反推排气蜗壳7b；沿发动机进排气方向对称布置。

具体旋转驱动过程：

由减速电机4B驱动小齿轮4G旋转，带动回转支承轴承外圈大齿轮4F，由于大齿轮与旋转轨道11连接为一体，相当于带动回转支承轴承外圈大齿轮4F及旋转轨道11一起转动，在旋转编码器4E精确控制下，实现运输小车5原位90度转动。

具体实施过程中，旋转轨道11通过回转支承与吊柱2连接，可采用外齿式回转支承,内外圈在轴承位置通过止口连接，内圈轴承法兰与吊柱连接，为静件；外圈是大齿轮，外圈大齿轮通过外圈轴承法兰与旋转轨道连接为一体，为动件。旋转驱动组件还包括挡板4A，挡板4A设置在减速电机上方，避免长时间放置时，灰尘进入到减速电机中，起到遮挡保护作用。

本发明的轨道定位精度更高，可以实现原位转90度后向前行驶到发动机反向推力短舱位置。继续向前行驶到发动机反向推力短舱位置，最后将左右两个部分排气蜗壳锁紧，即可进行发动机反向推力试验；本发明创新的设计方式，将传统地面试验装置，通过空间布置设置于室内悬空位置处，采用如上设计的排气结构，相比于传统地面试验而言，本发明的结构占用空间小、运输效率高、精确定位，可以提高试车间的气动流场，更适合航空发动机试验领域中反向推力试验的需求。

以上具体实施方式或案例仅用于解释说明本发明的技术方案，并非对本申请进行限制，未详细说明部分均视为本领域常规技术手段；本领域的普通技术人员应当理解：基于本申请的设计思想，应当可以对前述实施方式所记载的技术方案进行适应性修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换，这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。