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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115183993A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202110361034.3(22)申请日2021.04.02(71)申请人中国航发商用航空发动机有限责任公司地址200241上海市闵行区莲花南路3998号(72)发明人翁依柳龚煦唐振南(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038专利代理师许柱山(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称燃气轮机转子轴断裂模拟装置和燃气轮机转子实验系统(57)摘要本公开涉及一种燃气轮机转子轴断裂模拟装置和燃气轮机转子实验系统,其中,燃气轮机转子轴断裂模拟装置包括:包括:转子轴,其外周壁的预设位置形成有周向凹槽;加热部件,设置在周向凹槽内;和控制部件,被配置为在转子轴达到预设转速时打开加热部件,以使转子轴在预设位置断裂。通过在转子轴的预设位置设置周向凹槽,该位置结构强度被弱化,加热部件设置在周向凹槽内,控制部件在转子轴的转速达到预设值时打开加热部件,加热部件使轴上预设位置的温度升高,该位置在温度载荷和离心载荷的双重作用下,强度受到局部弱化,在轴向力作用下,弱化的位置发生断裂,易于实现转子轴在指定位置下和指定转速下的断裂模拟。CN115183993ACN115183993A权利要求书1/1页1.一种燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,包括:转子轴(11),其外周壁的预设位置形成有周向凹槽(12);加热部件(14),设置在所述周向凹槽(12)内;和控制部件(16),被配置为在所述转子轴(11)达到预设转速时打开所述加热部件(14),以使所述转子轴(11)在所述预设位置断裂。2.根据权利要求1所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,所述加热部件(14)包括加热电阻丝,所述加热电阻丝缠绕在所述周向凹槽(12)内。3.根据权利要求2所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,所述周向凹槽(12)设有与所述转子轴(11)的内径相通的电阻丝孔(13),所述加热电阻丝被配置为从所述转子轴(11)的内径穿入并通过所述电阻丝孔(13)缠绕在所述周向凹槽(12)内,继而从所述转子轴(11)的内径穿出。4.根据权利要求3所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,所述电阻丝孔(13)包括第一电阻丝孔和第二电阻丝孔,所述加热电阻丝被配置为从所述第一电阻丝孔穿出并缠绕在所述周向凹槽(12)内,继而从所述第二电阻丝孔穿入所述转子轴(11)的内径。5.根据权利要求3所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,所述加热电阻丝的与所述转子轴(11)接触的引线部分由绝热材料包裹,并固定在所述转子轴(11)的内径上。6.根据权利要求1所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置,其特征在于,还包括电滑环(15),所述控制部件(16)通过所述电滑环(15)与所述加热部件(14)的引线电连接。7.一种燃气轮机转子实验系统,其特征在于,包括权利要求1~6任一所述的燃气轮机转子轴断裂模拟装置。2CN115183993A说明书1/4页燃气轮机转子轴断裂模拟装置和燃气轮机转子实验系统技术领域[0001]本公开涉及一种燃气轮机转子轴断裂模拟装置和燃气轮机转子实验系统。背景技术[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息,而不必然地构成现有技术。[0003]航空发动机的主轴在实际运行中,可能由于超扭、共振、疲劳、腐蚀、材料缺陷和制造误差或者其他间接事件导致断裂事故的发生。虽然断轴事故发生的概率很小,但是一旦发生,就有可能导致危害性的后果。一般的燃气涡轮发动机中,主轴的一端连接涡轮转子作为驱动,另一端连接压气机作为负载。断轴事故发生时,涡轮和压气机瞬间解耦,此时涡轮仍持续受到燃烧室排出的高能气体,在负载缺失的情况下,涡轮转子转速会迅速上升。当转速超过轮盘的破裂转速时,涡轮盘就有破裂的危险,而这在发动机的设计要求及适航审定要求中都是不允许发生的。为了保证飞行安全,在发动机设计和审定中,需要确定在轴断裂情况下,发动机转子的最大可能转速,并确保该转速不会超过轮盘的破裂转速。[0004]发动机主轴断裂后,涡轮、压气机及燃烧室的特性将在瞬间发生极大的变化,原有的平衡态被打破,发动机状态将远远地偏离设计点,基于正常工作状态和平衡方程的转速预测模型将无法预测轴断裂后的涡轮转子转速。因此,需要建立轴断裂后的瞬态预测模型,同时开展相应的试验来进行验证模型。[0005]航空发动机由于转子转速高,工作条件恶劣,对模拟其主轴断裂事件的试验难度极大,因此需要对试验方法进行广泛而深入的研究。断轴试验能揭示轴断裂后,涡轮和压气机等部件的特性变化、转子转速上升规律和超转保护装置的有效性。[0006]现有的发动机