1.本实用新型涉及航空发动机技术领域，具体是一种发动机试车用冷热来流条件的装置。
背景技术：
2.发动机在进行地面试车时，因其固定在地面上，所以需要通过风机装置来提供来流气体，模拟其飞行时的高速气流。传统提供来流气体的风机，仅能实现常温气体，忽略了发动机在不同飞行高度面临的温度条件，对于发动机结构可靠性设计、以及发动机整机服役寿命的考核是不准确的。
3.近年来随着航空飞机、航天飞行器、导弹等产品对发动机性能要求的不断提高，对其地面试车所需的测试环境要求提出了更严格的要求，不仅要模拟其气流环境，更要模拟其所在空中不同高度对应的不同温度，因此，针对以上现状，迫切需要开发一种发动机试车用冷热来流条件的装置，以克服当前实际应用中的不足。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于提供一种发动机试车用冷热来流条件的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种发动机试车用冷热来流条件的装置，包括支座，所述支座上固定安装有风机，所述风机内转动安装有风机叶轮，风机上还固定安装有用于驱动风机叶轮转动的风机电机，还包括：
7.风机进风口，所述风机进风口固定安装在所述风机上，并与所述风机相连通；
8.气体释放管网，所述气体释放管网可拆卸安装在所述风机进风口内，且所述气体释放管网上还设有多个气体释放口，所述气体释放口通过气体释放管网与外部气源相连通；以及
9.监测控制组件，所述监测控制组件分别与所述气体释放管网和风机电机相连接，并与所述风机固定连接。
10.作为本实用新型进一步的方案：还包括：单向伺服阀，所述单向伺服阀固定安装在所述气体释放管网上，并与所述监测控制组件电性连接。
11.作为本实用新型进一步的方案：所述监测控制组件包括：
12.终端控制设备，所述终端控制设备通过单向伺服阀控制器控制线与所述单向伺服阀电性连接；
13.单向伺服阀控制器，所述单向伺服阀控制器位于所述单向伺服阀控制器控制线上；
14.电机变频器控制器控制线，所述电机变频器控制器控制线的两端分别与所述风机电机和终端控制设备相连接，且所述电机变频器控制器控制线上还固定安装有电机变频器
控制器；以及
15.检测单元，所述检测单元分别与所述风机和终端控制设备相连接。
16.作为本实用新型进一步的方案：所述检测单元组件包括：
17.吹风筒，所述吹风筒固定安装在所述风机的出口端；
18.温度传感器和风速传感器，所述温度传感器和风速传感器的数量为多套，多套所述温度传感器和风速传感器间隔分布在所述吹风筒的内壁上；
19.温度传感器测量线，所述温度传感器测量线的两端分别与所述温度传感器和终端控制设备相连接；以及
20.空气流速传感器测量线，所述空气流速传感器测量线的两端分别与所述风速传感器和终端控制设备相连接。
21.作为本实用新型进一步的方案：所述温度传感器和风速传感器的数量均为两套，其中，两套温度传感器相对设置在所述吹风筒的内壁上，两套风速传感器也相对设置在所述吹风筒的内壁上。
22.作为本实用新型进一步的方案：所述气体释放口的数量为四套。
23.作为本实用新型进一步的方案：所述气体释放管网内的气体为氮气或燃气。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
25.本发明涉及发动机地面试车时，需要冷、热来流条件来模拟发动机在不同高度飞行的飞行过程中的冷热空气，验证其结构承受冷热气流冲击的结构安全及发动机整机运行服役寿命，通过设置的变频器-高速电机驱动的风机装置和吹风筒，用于实现高速气流，风机一端吸风口处设置有单向伺服阀控制的氮气或燃气的气体释放管网，用于实现冷热气体与常温气体的快速混合，单向伺服阀控制模块为开关量伺服控制系统，与获取的吹风筒处的温度传感器进行闭环控制，通过控制其开关量调节吹风筒的气流温度，可以实现不同高度飞行任务时的自动温度控制，模拟出发动机服役时的真实环境，实现其结构性能考核以及寿命评估。
附图说明
26.图1为本实用新型发动机试车用冷热来流条件装置的整体结构示意图。
27.图2为本实用新型中发动机试车用冷热来流条件装置控制示意图。
28.图3为本实用新型图2中a部分的放大结构示意图。
29.图中：1-支座，2-风机进风口，3-气体释放管网，4-单向伺服阀，5-风机电机，6-风机，7-风机叶轮，8-吹风筒，9-温度传感器，10-风速传感器，11-终端控制设备，12-温度传感器测量线，13-单向伺服阀控制器，14-电机变频器控制器，15-单向伺服阀控制器控制线，16-电机变频器控制器控制线，17-气体释放口，18-空气流速传感器测量线。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。
32.请参阅图1-图3，本实用新型实施例提供的一种发动机试车用冷热来流条件的装置，包括支座1，所述支座1上固定安装有风机6，所述风机6内转动安装有风机叶轮7，风机6上还固定安装有用于驱动风机叶轮7转动的风机电机5，还包括：
33.风机进风口2，所述风机进风口2固定安装在所述风机6上，并与所述风机6相连通；
34.气体释放管网3，所述气体释放管网3可拆卸安装在所述风机进风口2内，且所述气体释放管网3上还设有多个气体释放口17，所述气体释放口17通过气体释放管网3与外部气源相连通；以及
35.监测控制组件，所述监测控制组件分别与所述气体释放管网3和风机电机5相连接，并与所述风机6固定连接。
36.在进行试车之前，可将支座1固定在地面上风机电机5和风机6通过螺栓连接或者焊接的形式固定在支座1上，风机进风口2焊接在风机6上，气体释放管网3安装在风机进风口2处，通过气体释放管网3上的多个气体释放口17释放氮气或燃气，可以有效实现发动机地面试车时的冷、热高速气流，同时提出了冷、热气流混合的理论计算方法，通过设置的监测控制组件，可以实现不同高度飞行任务时的自动温度控制，模拟出发动机服役时的真实环境，实现其结构性能考核以及寿命评估。
37.在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1，还包括：单向伺服阀4，所述单向伺服阀4固定安装在所述气体释放管网3上，并与所述监测控制组件电性连接。
38.在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1和图2，所述监测控制组件包括：
39.终端控制设备11，所述终端控制设备11通过单向伺服阀控制器控制线15与所述单向伺服阀4电性连接；
40.单向伺服阀控制器13，所述单向伺服阀控制器13位于所述单向伺服阀控制器控制线15上；
41.电机变频器控制器控制线16，所述电机变频器控制器控制线16的两端分别与所述风机电机5和终端控制设备11相连接，且所述电机变频器控制器控制线16上还固定安装有电机变频器控制器14；以及
42.检测单元，所述检测单元分别与所述风机6和终端控制设备11相连接。
43.在本实用新型的一个实施例中，所述检测单元组件包括：
44.吹风筒8，所述吹风筒8固定安装在所述风机6的出口端；
45.温度传感器9和风速传感器10，所述温度传感器9和风速传感器10的数量为多套，多套所述温度传感器9和风速传感器10间隔分布在所述吹风筒8的内壁上；
46.温度传感器测量线12，所述温度传感器测量线12的两端分别与所述温度传感器9和终端控制设备11相连接；以及
47.空气流速传感器测量线18，所述空气流速传感器测量线18的两端分别与所述风速传感器10和终端控制设备11相连接。
48.在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1和图2，所述温度传感器9和风速传感器10的数量均为两套，其中，两套温度传感器9相对设置在所述吹风筒8的内壁上，两套风速传感器10也相对设置在所述吹风筒8的内壁上。
49.在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1-图3，所述气体释放口17的数量为四
套。
50.在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1，所述气体释放管网3内的气体为氮气或燃气。
51.在进行试车过程中，吹风筒8内壁安装有温度传感器9，温度传感器9采集的信号通过温度传感器测量线12传输至终端控制设备11，作为控制输入信号，其中，终端控制设备11可与采用计算机的形式，风速传感器10采集的信号通过空气流速传感器测量线18传输至终端控制设备11，终端控制设备11通过单向伺服阀控制器控制线15来控制单向伺服阀控制器13开关量，终端控制设备11还通过电机变频器控制器控制线16来控制电机变频器控制器14，从而控制风机电机5的转速，实现风速控制。
52.另外，气体释放管网3一端处的单向伺服阀4可以接通氮气或者燃气，另一端设有4个气体释放口17，通过控制单向伺服阀4的开关量，实现不同流量的氮气或燃气混入风机进风口2；
53.具体的实施流程如下：
54.(1)来流条件为冷气流时，先将液态氮气瓶出口接在单向伺服阀4上，启动终端控制设备11，并启动风机电机5，按照来流温度t、速度s
速
为输出目标，由终端控制设备11以温度传感器9采集的信号和风速传感器10采集的信号作为输入信号，控制单向伺服阀控制器13与电机变频器控制器14，从而调节风机电机5的转速与氮气的释放量，实现来流温度t、速度s
速
。
55.(2)来流条件为热气流时，先将燃气室出口接在单向伺服阀4上，启动终端控制设备11，并启动风机电机5，按照来流温度t、速度s
速
为输出目标，由终端控制设备11以温度传感器9采集的信号和风速传感器10采集的信号作为输入信号，控制单向伺服阀控制器13与电机变频器控制器14，从而调节风机电机5的转速与氮气的释放量，实现来流温度t、速度s
速
。
56.本发明提出的冷、热混合气体混合后的温度计算方法：
57.根据克拉伯龙方程可知，pv
体
/t＝mr/c
ꢀꢀ
(1)；
58.在两种不同温度气体混合时，代用公式(1)可得：
59.p
1v体1
/t1＝m1r1/c1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；
60.p
2v体2
/t2＝m2r2/c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)；
61.联合公式(2)、(3)可得：
[0062][0063]
p在同一流体环境下认为是常量，简化公式(4)后得：
[0064][0065]
体积混合前后，有：
[0066]v体
＝v
体1
v
体2
(6)；
[0067]
流体速度计算公式，有：
[0068]
[0069]
公式中，p为压强，v
体
为体积，t为温度，m为质量，r为恒量，c为摩尔质量；有下标1时，为常温气体对应的物理量代号，有下标2时为冷(氮气)、热(燃气)气体对应的物理量代号，无下标时数字时，为混合后气体对应的物理量代号，s
速
为来流速度(已知)，s
截
为吹风筒截面积(已知)。
[0070]
公式(5)、(6)、(7)为三个未知量的方程组，计算可得v
体1
和v
体2
。
[0071]
本发明提出的冷、热混合气体混合后的温度控制方法，是基于以上计算方法，在实际使用时，先按照需求确定来流温度t、速度s
速
，再由变频器控制高速电机实现常温气体对应的v
体1
，由开关量伺服控制系统控制冷(氮气)或热(燃气)气体对应的v
体2
，最终实现所需目标气流速度s
速
对应下的温度t。
[0072]
综上所述，上述目的的实现需要设计一套变频器-高速电机驱动的风机装置、吹风筒，用于实现高速气流，吹风筒内沿布置有温度传感器、空气流速传感器，用于温度采集、空气流速采集，反馈至计算机实现控制，风机一端吸风口处设置有单向伺服阀，控制氮气、燃气释放管网氮气、燃气释放量，用于实现冷热气体与常温气体的快速混合，三通阀控制模块为开关量伺服控制系统，通过控制其开关量调节氮气、燃气释放量，实现吹风筒出风口处的气流温度。
[0073]
通过单向伺服阀控制模块来调节氮气或燃气释放流量，来控制冷、热气流温度，为实现这一目的，提出冷、热混合气体混合后的温度计算方法，辅助以温度传感器-开关量伺服控制系统，可以实现不同高度飞行任务时的自动温度控制，模拟出发动机服役时的真实环境，实现其结构性能考核以及寿命评估。
[0074]
需要说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“滑动”、“转动”、“固定”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是焊接连接，也可以是螺栓连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0075]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。