(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210829536.9 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 中国科学院工程热物理研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路1 1 号 申请人 青岛航空技 术研究院 (72)发明人 孙万超　阮昌龙　郭玉超　闫晨辉　 王月　 (74)专利代理 机构 青岛清泰联信知识产权代理 有限公司 3725 6 专利代理师 张洁 (51)Int.Cl. G01M 15/14(2006.01) G01M 15/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种航空发动机陀螺、 姿态与过 载试验装置 (57)摘要 本发明涉及一种航空发动机陀螺、 姿态与过 载试验装置， 包括： 基础 平台； 通过旋转主轴固定 安装于基础 平台上的旋转 驱动模块； 设置于旋转 驱动模块上方的旋转平台， 包括旋转固定仓和旋 转固定仓的两侧分别固定连接旋臂； 安装于旋转 固定仓的任一侧旋臂上的姿态 安装模块； 安装于 旋转固定仓的另一侧旋臂上的配重模块； 设置于 旋转固定仓内的滑环模块； 油气 控制模块以及电 气控制模块； 其中， 旋转固定仓的两侧可选择仅 固定连接旋臂或者向上延伸旋转主轴并安装旋 转吊索， 二者相互配合实现旋臂加固。 本发明试 验装置能对各种型号的航空发动机进行任意陀 螺转速、 任意飞行姿态、 任意过载值及其耦合状 态的试验 验证， 具有效率高、 适用范围广等特点。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 115144189 A 2022.10.04 CN 115144189 A 1.一种航空发动机陀螺、 姿态与 过载试验装置， 其特征在于， 包括试验 间和测控 间两部 分， 所述试验间包括： 基础平台， 用于提供支撑、 安装和固定条件， 旋转驱动模块， 其旋转主轴固定安装于所述基础平台上， 各线路与管路铺设于所述旋 转主轴内， 旋转平台， 设置于所述旋转驱动模块上方， 其旋转固定仓通过中央轴连接所述旋转主 轴， 所述旋转固定 仓的两侧分别固定连接 旋臂， 各线路与管路铺设于所述旋臂框架内， 姿态安装模块， 安装于所述旋转固定仓的任一侧旋臂上， 用于安装试验航空发动机和 不同姿态模拟， 配重模块， 安装于所述旋转固定 仓的另一侧旋臂上， 用于保证试验 装置的动平衡， 滑环模块， 可选择设置 于所述旋转固定 仓内、 旋转主轴上 方或旋转主轴下 方， 油气控制模块， 通过滑 环模块、 旋转平台的管路为试验发动机提供油源和气源， 及 电气控制模块， 通过滑 环模块、 旋转平台的线路为姿态安装 模块提供动力输入； 其中， 所述旋转固定仓的两侧可选择仅固定连接旋臂或者向上延伸旋转主轴并安装旋 转吊索， 二 者相互配合实现所述旋臂加固。 2.根据权利要求1所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 当 所述旋转固定仓的两侧仅固定连接旋臂， 不加固旋转 吊索进行姿态模拟时， 能在旋转半径 较小的试验 装置上实现姿态、 陀螺或过 载中的任意 一种、 两种或三种； 当所述旋转固定仓的两侧固定连接旋臂， 同时加固旋转吊索进行姿态模拟时， 能在旋 转半径较大的试验 装置上实现姿态、 陀螺或过 载中的任意 一种、 两种或三种； 其中， 所述旋臂的固定方式选自铰接、 焊接或螺接中的任一种， 姿态包括俯仰、 偏航和 横滚三种姿态中的任意 一种、 两种或三种。 3.根据权利要求1所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 所 述基础平台可选择建设于地面或建设于地下， 所述基础平台由底部基座和固定于所述底部 基座上的承重仓组成， 所述底部基座上设置电气控制模块和油气控制模块， 承重仓为中空 圆柱体承重结构， 用于安装所述旋转驱动模块； 或 由底部基座和固定于所述底部基座上的固定基座组成， 其中， 所述底部基座上设置电 气控制模块和油气控制模块， 固定基座用于安装所述旋转驱动模块。 4.根据权利要求3所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 所 述旋转驱动模块包括电机、 减速器、 旋转主轴、 支点轴承、 止推轴承、 花键轴、 传动齿轮以及 防尘罩， 所述电机为驱动电机或液压电机； 其中， 所述旋转驱动模块由变频器控制的 电机产生动力， 动力通过减速器减速后传输 到连有齿轮的花键轴 上， 再通过传动齿轮结构进行二次减速， 并将动力传输到所述旋转主 轴上， 所述旋转主轴通过轴承安装于所述承重仓或固定基座的轴承支座上， 实现向旋转平 台的动力输出； 所述支点轴承、 止推轴承用于花键轴、 旋转主轴和旋转平台的支撑定位， 防 尘罩用于轴承防护， 所述旋转主轴为空心结构。 5.根据权利要求1所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 所 述姿态安装模块为三轴转台， 并在三轴转台上安装发动机安装架、 伸缩杆、 十字万向节和推 力测量动架；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115144189 A 2所述旋臂上安装滑轨， 所述三轴转台与滑轨固定连接， 通过调整旋臂转速或三轴转台 安装位置， 从而实现不同过 载量的试验要求。 6.根据权利要求5所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 所 述三轴转台采用UOO型立式结构设计， 其台体包括内、 中、 外三个转动框和底 座结构， 其三个 轴都由伺服电机驱动； 其中， 内转动框和中转动框均采用O型环状结构， 外转动框采用U型结构， 所述内转动框 用于模拟滚转运动， 中转动框用于模拟俯仰运动， 外转动框用于模拟偏航运动； 所述伺服电 机自带角度测量和反馈元件。 7.根据权利要求3所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 试 验装置还包括安装于旋臂上或旋转主轴 上或承重仓内的测试模块、 无线通讯模块、 安装于 测控间的信号接收模块和稳态数据采集计算机， 所述无线通信模块与引电滑环模块并联接 入测试模块； 其中， 所述测试模块进一步包括压力测试单元、 流量测试单元、 转速测试单元及温度测 试单元， 用于测量所述试验发动机的包含压力、 温度、 振动、 应变、 推力、 转速、 位移和流速在 内的稳态参数和 动态参数； 所述无线通信模块进一步包括安装于旋转固定仓内的数据处理 单元、 数据记录单元和信号发射单元； 所述稳态参数和动态参数采集计算机进一步包括多 台上位机、 下位机和配套的显示器； 由测试模块测得的稳态参数和动态参数， 全部通过滑环模块和无线通讯模块传入稳态 参数和动态参数采集计算机， 进行采集、 显示和记录， 并可进行回放， 所述稳态参数和动态 参数采集计算机用于将采集到的数据以数据、 虚拟仪表或曲线的方式显示。 8.根据权利要求7所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 所 述滑环模块包括主动力滑 环、 辅助动力滑 环、 信号滑 环和流体滑 环； 所述电气控制模块的电源通过主动力滑环、 旋转平台的强电线路为姿态安装模块的三 轴转台提供动力输入； 电气控制模块的电源通过辅助动力滑环、 旋转平台的强电线路为安 装姿态安装模块的试验发动机实现电能输入； 电气控制模块的控制 部分通过信号滑环、 旋 转平台的弱电线路实现与测试模块采集信号及试验发动机控制信号的传输； 油气控制模块 的油气通过流体滑环、 旋转平台的管路为试验发动机提供发动机所需的燃油、 燃气和高压 空气。 9.根据权利要求1所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与过载试验装置， 其特征在于， 试 验装置还包括由制动盘和制动卡钳组成的刹车模块， 其制动盘安装于旋转驱动模块的旋转 主轴上， 其制动卡钳安装于所述基础平台上； 当所述刹车模块工作时， 液压泵站为制动卡钳提供液压动力输入， 使制动卡钳与制动 盘啮合， 实现试验 装置的快速制动。 10.根据权利要求3所述的一种航空发动机陀螺、 姿态与 过载试验装置， 其特征在于， 试 验装置还包括由视频监视单 元和语音对讲 单元组成的监控 模块和辅助设备； 其中， 所述视频监视单元进一步包括布置于测控 间内的网路录像机、 交换机、 显示器和 大屏电视及布设于试验间的高清球机， 用于实时监控试验间内各设备的运行情况； 所述语音对讲单元包括布置于测控 间的对讲主机、 功放机及布置于试验 间的扬声器和 对讲分机， 用于实现测控间和试验间之间的语音对讲、 试验现场的语音广播；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115144189 A 3