本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的測試技術(shù)，具體地涉及一種具有高精度和高時(shí)空分辨率的探針組件。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷、高效率、高可靠性、長壽命等極端苛刻的要求對發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮系統(tǒng)、膨脹系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)。由于高速旋轉(zhuǎn)、葉型型面曲率以及氣體粘性的作用，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片通道內(nèi)部的流動(dòng)非常復(fù)雜，是典型的強(qiáng)三維、強(qiáng)剪切、強(qiáng)非定常的湍流流動(dòng)，且存在著以各種復(fù)雜渦系形式表現(xiàn)的二次流等。研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)，迫切需要清楚了解壓縮系統(tǒng)、膨脹系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)等內(nèi)部流動(dòng)細(xì)節(jié)和損失發(fā)生機(jī)理，綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的強(qiáng)三維、強(qiáng)剪切、強(qiáng)非定常等內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)特征與幾何結(jié)構(gòu)等因素，以發(fā)展?jié)M足現(xiàn)代軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)“精細(xì)設(shè)計(jì)”要求的流動(dòng)測量技術(shù)，為軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的精細(xì)化設(shè)計(jì)和流場診斷提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司如英國RR公司、美國PW公司、GE公司等已經(jīng)發(fā)展了多種形式的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)測試技術(shù)，獲得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為測試體系和設(shè)計(jì)體系的完善奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，但是針對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部的強(qiáng)三維、強(qiáng)剪切、強(qiáng)非定常流場的測試仍有待提高。國內(nèi)目前在測試技術(shù)基礎(chǔ)方面的系統(tǒng)研究較少，缺少對發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及部件內(nèi)部流動(dòng)先進(jìn)測試方法的研究，遠(yuǎn)不能滿足我國民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的需求，因此，亟需尋求一種能夠適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)的測試的測試技術(shù)和方法，這已經(jīng)成為高性能航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)測試技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)關(guān)鍵性問題。此外，為準(zhǔn)確反映測試流場的流動(dòng)狀況，希望測試系統(tǒng)具有較高的時(shí)空分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高精度的探針組件。

本發(fā)明的目的還在于提供一種高時(shí)空分辨率的探針組件。

本發(fā)明的目的還在于提供一種適于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)的測試的探針組件。

為達(dá)到上述目的或目的之一，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種探針組件，所述探針組件包括接線盒和呈細(xì)長桿狀的探針桿部，所述探針桿部被配置為插入接線盒中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述探針桿部為中空管狀。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述探針桿部包括第一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段，所述第一區(qū)段位于接線盒側(cè)，所述第三區(qū)段位于遠(yuǎn)離接線盒的一側(cè)，并且所述第二區(qū)段位于第一區(qū)段和第三區(qū)段之間，其中第一區(qū)段的直徑大于第二區(qū)段的直徑，并且第二區(qū)段的直徑大于第三區(qū)段的直徑，

其中所述第三區(qū)段具有位于探針桿部的端部的受感部，所述受感部呈食指狀，包括圓柱面和端部曲面，在所述圓柱面和端部曲面上分別設(shè)置有一個(gè)測量孔，在兩個(gè)測量孔的位置處在探針桿部的中空管狀的管壁的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有壓力傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述兩個(gè)測量孔的中心軸線相交并呈30-50°的夾角。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述壓力傳感器為高頻響壓力傳感器，頻率不小于700千赫茲。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在所述第一區(qū)段的中空管狀的管壁外側(cè)設(shè)置有環(huán)槽，在所述環(huán)槽的底面上設(shè)置有溫度傳感器和應(yīng)變片，用于監(jiān)測溫度以及探針桿部的變形。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述探針桿部的長度在400-600毫米之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述第一區(qū)段的直徑在4-6毫米之間，所述第二區(qū)段的直徑在2.5-3.5毫米之間，和/或所述第三區(qū)段的直徑在1.7-1.9毫米之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述壓力傳感器、溫度傳感器和應(yīng)變片的引線穿過探針桿部的中空管狀的管壁與接線盒連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述探針組件用于測量航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的流場。

根據(jù)本發(fā)明的探針組件，探針桿部被分為直徑階梯遞減的第一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段，并且所述第三區(qū)段具有位于探針桿部的端部的受感部，所述受感部呈食指狀，包括圓柱面和端部曲面，在所述圓柱面和端部曲面上分別設(shè)置有一個(gè)測量孔，在兩個(gè)測量孔的位置處在探針桿部的中空管狀的管壁的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有壓力傳感器。以這樣的設(shè)計(jì)，壓力傳感器可以被布置在直徑較小的管壁的鄰近位置，與僅采用圓柱面布置壓力傳感器相比，軸向相鄰的壓力傳感器之間距離可以更近，并且該兩個(gè)相鄰的壓力傳感器并非彼此平行，因此可以測量近似同一點(diǎn)的不同方向的壓力，更準(zhǔn)確地捕獲流場特定。此外，由于采用特別設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)探針，探針能夠?qū)崿F(xiàn)三維平移和旋轉(zhuǎn)，因而可以自動(dòng)掃描流場的非定常流動(dòng)，并且在動(dòng)態(tài)探針能夠旋轉(zhuǎn)的情況下，可以利用單個(gè)探針上設(shè)置的兩個(gè)測量孔實(shí)現(xiàn)四個(gè)位置的測量，因此探針組件具有較高的時(shí)空分辨率。

此外，采用本發(fā)明的測試系統(tǒng)能夠執(zhí)行測試流場的靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量，能夠?qū)崿F(xiàn)對強(qiáng)三維、強(qiáng)剪切、強(qiáng)非定常的湍流流動(dòng)的有效測量，因此適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)的測試。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的探針組件的正視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的探針組件的截面圖；

圖4為圖3中的A區(qū)域的放大示意圖；

圖5為圖3中的B區(qū)域的放大示意圖；

圖6為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的探針組件的虛擬4孔探針技術(shù)的示意圖；以及

圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位移驅(qū)動(dòng)單元的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，其中相同或相似的標(biāo)號表示相同或相似的元件。另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本披露實(shí)施例的全面理解。然而明顯地，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡化附圖。

根據(jù)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思，提出了一種測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括測量模塊和中央控制模塊，其中所述測量模塊被配置為能夠執(zhí)行靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述測量模塊包括第一測量子模塊、第二測量子模塊和第三測量子模塊，其中，

所述第一測量子模塊包括環(huán)境壓力測量裝置和環(huán)境溫度測量裝置，以監(jiān)測測試工況；

所述第二測量子模塊包括多個(gè)壓力傳感器和多個(gè)溫度傳感器，所述多個(gè)壓力傳感器和多個(gè)溫度傳感器分別布置在測試流場中；

所述第三測量子模塊包括動(dòng)態(tài)探針、位移驅(qū)動(dòng)單元和位移控制單元，所述動(dòng)態(tài)探針被配置為通過位移控制單元的控制在位移驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下在測試流場中移動(dòng)，

其中所述第二測量子模塊執(zhí)行靜態(tài)測量，并且所述第三測量子模塊執(zhí)行動(dòng)態(tài)測量。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測試系統(tǒng)的示意圖，如1所示，圖中示出了測量對象，所述測量對象為兩級葉片的流場，在流場中設(shè)置有試驗(yàn)溫度監(jiān)測點(diǎn)和試驗(yàn)壓力監(jiān)測點(diǎn)，在試驗(yàn)溫度監(jiān)測點(diǎn)和試驗(yàn)壓力監(jiān)測點(diǎn)處設(shè)置有前述壓力傳感器和溫度傳感器，它們構(gòu)成第二測量子模塊；第三測量子模塊包括由X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌和Z軸導(dǎo)軌以及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的位移驅(qū)動(dòng)單元，圖1中的坐標(biāo)位移結(jié)構(gòu)控制單元作為位移控制單元，坐標(biāo)位移結(jié)構(gòu)控制單元分別與X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌和Z軸導(dǎo)軌以及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接以控制它們，在位移驅(qū)動(dòng)單元上設(shè)置有動(dòng)態(tài)探針，用來對流場進(jìn)行測量，關(guān)于動(dòng)態(tài)探針(或稱探針組件)的具體結(jié)構(gòu)將在后面詳述。在圖中標(biāo)有環(huán)境氣壓監(jiān)測和環(huán)境溫度監(jiān)測的為第一測量子模塊的環(huán)境壓力測量裝置和環(huán)境溫度測量裝置，用于監(jiān)測測試工況。

在本實(shí)施例中，中央控制模塊可以為個(gè)人電腦，其可以直接與測試系統(tǒng)的模塊或裝置通信，或者可以通過路由器與測試系統(tǒng)的模塊或裝置通信，如圖1所示，由環(huán)境壓力測量裝置和環(huán)境溫度測量裝置測量的數(shù)據(jù)被直接傳送給中央控制模塊，并直接接收中央控制模塊的指令。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述位移控制單元間接地與所述中央控制模塊通信地連接，即通過路由器與中央控制模塊通信地連接，并從所述中央控制模塊接收控制指令。

在本實(shí)施例中，所述測試系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集模塊，如數(shù)據(jù)采集板，所述數(shù)據(jù)采集模塊分別與第一測量子模塊、第二測量子模塊和第三測量子模塊連接，并且被配置為采集由所述第一測量子模塊測量的定常數(shù)據(jù)和由第二測量子模塊和第三測量子模塊采集的非定常數(shù)據(jù)。如圖1所示，數(shù)據(jù)采集板與前述溫度傳感器和壓力傳感器通信連接，以接收溫度傳感器和壓力傳感器測量的溫度信號和壓力信號，此外，數(shù)據(jù)采集板還接收第三測量子模塊的動(dòng)態(tài)探針的測量數(shù)據(jù)，而由環(huán)境壓力測量裝置和環(huán)境溫度測量裝置測量的定常數(shù)據(jù)通過中央控制模塊和路由器也被傳送給數(shù)據(jù)采集板，也就是說數(shù)據(jù)采集板能夠獲得全局的測量結(jié)果。

為根據(jù)測量結(jié)果獲得流場的真實(shí)狀態(tài)，需要對測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因而，所述測試系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)后處理模塊，所述數(shù)據(jù)后處理模塊包括多測點(diǎn)非線性數(shù)據(jù)處理子模塊、測量精度補(bǔ)償子模塊和多流場參數(shù)可視化子模塊。這里，多測點(diǎn)非線性數(shù)據(jù)處理子模塊能夠根據(jù)有限的多個(gè)測量點(diǎn)的測量結(jié)果擬合得到整個(gè)流場或區(qū)域的壓力、溫度等數(shù)據(jù)，而測量精度補(bǔ)償子模塊考慮了測量精度的影響因素對測量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，處理后的數(shù)據(jù)通過多流場參數(shù)可視化子模塊得到可視化的數(shù)據(jù)流，圖1中將這一處理模塊顯示為數(shù)據(jù)后處理可視化模塊。

進(jìn)一步地，所述測試系統(tǒng)還包括顯示模塊(系統(tǒng)終端、顯示器)，所述數(shù)據(jù)后處理模塊與所述中央控制模塊通信地連接，并且所述顯示模塊與所述中央控制模塊通信地連接，用于可視化地顯示流場。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述數(shù)據(jù)采集模塊和所述數(shù)據(jù)后處理模塊之間還設(shè)置有數(shù)據(jù)傳輸樞紐模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述測試系統(tǒng)還包括由高壓氣罐供應(yīng)的高壓氣源，所述高壓氣源與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于對所述數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行在線標(biāo)定，防止零漂，例如在一定測試周期之后打開高壓氣源的供氣閥，使高壓氣源噴出，對相應(yīng)環(huán)境進(jìn)行清理。

根據(jù)本發(fā)明的測試系統(tǒng)，其測量模塊能夠執(zhí)行靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量，具體地，測量模塊包括第一測量子模塊、第二測量子模塊和第三測量子模塊，這里，所述第一測量子模塊包括環(huán)境壓力測量裝置和環(huán)境溫度測量裝置，以監(jiān)測測試工況；所述第二測量子模塊包括多個(gè)壓力傳感器和多個(gè)溫度傳感器，所述多個(gè)壓力傳感器和多個(gè)溫度傳感器分別布置在測試流場中；所述第三測量子模塊包括動(dòng)態(tài)探針、位移驅(qū)動(dòng)單元和位移控制單元，所述動(dòng)態(tài)探針被配置為通過位移控制單元的控制在位移驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下在測試流場中移動(dòng)，其中所述第二測量子模塊執(zhí)行靜態(tài)測量，并且所述第三測量子模塊執(zhí)行動(dòng)態(tài)測量。由此可見，根據(jù)本發(fā)明的測試系統(tǒng)能夠執(zhí)行測試流場的靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量，能夠?qū)崿F(xiàn)對強(qiáng)三維、強(qiáng)剪切、強(qiáng)非定常的湍流流動(dòng)的有效測量，因此適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)的測試。通過采用數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)后處理模塊，對第一測量子模塊、第二測量子模塊和第三測量子模塊測量的結(jié)果進(jìn)行采集和處理，所得到的結(jié)果綜合考慮了流場的動(dòng)力學(xué)特性，準(zhǔn)確性更高。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種探針組件1，即上文中提到的動(dòng)態(tài)探針，如圖2-4所示，所述探針組件1包括接線盒2和呈細(xì)長桿狀的探針桿部3，所述探針桿部3被配置為插入接線盒中2。如圖3所示，所述探針桿部3為中空管狀，其中，所述探針桿部3包括第一區(qū)段31、第二區(qū)段32和第三區(qū)段33，所述第一區(qū)段31位于接線盒2側(cè)，所述第三區(qū)段33位于遠(yuǎn)離接線盒2的一側(cè)，并且所述第二區(qū)段32位于第一區(qū)段31和第三區(qū)段33之間，其中第一區(qū)段31的直徑大于第二區(qū)段32的直徑，并且第二區(qū)段32的直徑大于第三區(qū)段33的直徑，其中所述第三區(qū)段33具有位于探針桿部3的端部的受感部34，所述受感部34呈食指狀，包括圓柱面341和端部曲面342，在所述圓柱面341和端部曲面342上分別設(shè)置有一個(gè)測量孔343，在兩個(gè)測量孔343的位置處在探針桿部3的中空管狀的管壁的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有壓力傳感器4。

根據(jù)本發(fā)明，所述探針桿部3的長度可以設(shè)置在400-600毫米之間。所述第一區(qū)段31的直徑可以設(shè)置在4-6毫米之間，所述第二區(qū)段32的直徑可以設(shè)置在2.5-3.5毫米之間，和/或所述第三區(qū)段33的直徑可以設(shè)置在1.7-1.9毫米之間。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述兩個(gè)測量孔343的中心軸線相交并呈30-50°的夾角，以保證測量孔彼此不平行，在這樣的設(shè)計(jì)下，由于壓力傳感器4安裝在測量孔的位置處，所以壓力傳感器4是非同向的，它們能測量近似相同點(diǎn)的不同方向的壓力。優(yōu)選地，所述壓力傳感器4為高頻響壓力傳感器，頻率不小于700千赫茲。為了測量溫度和速度，在所述第一區(qū)段31的中空管狀的管壁外側(cè)設(shè)置有環(huán)槽311，在所述環(huán)槽311的底面上設(shè)置有溫度傳感器5和應(yīng)變片6，用于監(jiān)測溫度以及探針桿部3的變形。所述壓力傳感器4、溫度傳感器5和應(yīng)變片6的引線穿過探針桿部3的中空管狀的管壁與接線盒2連接。

在圖中所示的實(shí)施例中，探針桿部總長500毫米，直徑從左向右呈階梯式遞減，分別為6毫米、3毫米以及1.8毫米，這樣的設(shè)計(jì)是考慮了強(qiáng)度需要，并且保證第三區(qū)段直徑較小。在所述探針桿部的直徑為6毫米且距離受感部34約100毫米處安裝有溫度傳感器5和應(yīng)變片6，用以監(jiān)測溫度及速度引起的探針桿部的變形；所述探針桿部被設(shè)計(jì)為中空，用以壓力傳感器4、溫度傳感器5以及應(yīng)變片6的引線通過。如圖所示，受感部34有2個(gè)沿探針軸向間隔開且直徑為0.3毫米的測量孔343，所述測量孔343并非并行的布置，而是分別布置在圓柱面341和端部曲面342上，所述受感部34的兩個(gè)測量孔形成42°夾角，軸向相距2.25毫米；所述受感部34的兩個(gè)測量孔對應(yīng)著兩個(gè)高頻響壓力傳感器；所述高頻響壓力傳感器頻率不小于700千赫茲，為大致圓形，直徑尺寸不大于0.5毫米；在探針桿部3后裝有接線盒2，將壓力傳感器4、溫度傳感線5以及應(yīng)變片6的引線與測控系統(tǒng)連接，同時(shí)起到屏蔽作用，避免各種信號干擾。

參照圖6，所述探針組件1采用高頻響虛擬4孔探針技術(shù)，具體地，探針組件1的受感部34上僅設(shè)有兩個(gè)測量孔和對應(yīng)的兩個(gè)壓力傳感器，但是通過探針組件的旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)4孔測量的效果。在圖6中，左側(cè)的一個(gè)受感部34上標(biāo)記出了四個(gè)測量孔，1、2、3、4，并對應(yīng)地顯示有壓力值P₁、P₂、P₃、P₄，但是這并不是真實(shí)具有四個(gè)測量孔，而是通過探針組件旋轉(zhuǎn)獲得四個(gè)測量結(jié)果，具體地，在圖6的右手邊第2個(gè)圖為受感部34未旋轉(zhuǎn)的位置，此時(shí)通過兩個(gè)測量孔測量得到P₁和P₄，然后通過使受感部34順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到右手邊第3個(gè)圖的位置，此時(shí)測量得到P₃，P₃相當(dāng)于圖6中最左側(cè)的圖中的位置3處的壓力；通過使受感部34逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到右手邊第1個(gè)圖的位置，此時(shí)測量得到P₂，P₂相當(dāng)于圖6中最左側(cè)的圖中的位置2處的壓力，由此可見，通過探針未旋轉(zhuǎn)時(shí)2個(gè)測量孔獲得的P₁和P₄兩個(gè)信號，并結(jié)合以探針桿部為中心逆時(shí)針和順時(shí)針各旋轉(zhuǎn)42°后獲得的P₃和P₂信號，形成虛擬4孔探針測試技術(shù)。由于通過探針組件的微旋轉(zhuǎn)即得到了兩倍于測量孔數(shù)量的測量值，因此本發(fā)明的探針組件是高頻響的。

參照圖7，圖7試圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位移驅(qū)動(dòng)單元，然而其中僅示出了一個(gè)方向平移自由度(例如X方向)，另兩個(gè)方向的平移與此類似，未予示出，但是示出了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，即探針組件的旋轉(zhuǎn)自由度。其中探針組件通過探針安裝法蘭25安裝在支架上，而支架能夠在平移馬達(dá)21的驅(qū)動(dòng)下在導(dǎo)軌22上沿一個(gè)方向移動(dòng)，為抑制支架在移動(dòng)范圍，在導(dǎo)軌22上設(shè)置了限位器26。對于探針組件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)23和齒輪箱24實(shí)現(xiàn)。所述探針組件采用三維坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)實(shí)行探針全自動(dòng)移動(dòng)，滿足測試系統(tǒng)的掃描式測試；所述位移驅(qū)動(dòng)單元一方面實(shí)現(xiàn)探針旋轉(zhuǎn)功能，另一方面實(shí)行探針徑向三維移動(dòng)功能；探針旋轉(zhuǎn)功能可實(shí)現(xiàn)探針360度自由旋轉(zhuǎn)，用以滿足測試需要；所述探針徑向三維移動(dòng)功能最大可動(dòng)范圍不小于200毫米×200毫米×200毫米，限位器用以限定移動(dòng)范圍，保護(hù)探針。

根據(jù)本發(fā)明的探針組件，探針桿部被分為直徑階梯遞減的第一區(qū)段31、第二區(qū)段32和第三區(qū)段33，并且所述第三區(qū)段33具有位于探針桿部3的端部的受感部34，所述受感部34呈食指狀，包括圓柱面341和端部曲面342，在所述圓柱面341和端部曲面342上分別設(shè)置有一個(gè)測量孔343，在兩個(gè)測量孔343的位置處在探針桿部3的中空管狀的管壁的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有壓力傳感器4。以這樣的設(shè)計(jì)，壓力傳感器可以被布置在直徑較小的管壁的鄰近位置，與僅采用圓柱面布置壓力傳感器相比，軸向相鄰的壓力傳感器之間距離可以更近，并且該兩個(gè)相鄰的壓力傳感器并非彼此平行，因此可以測量近似同一點(diǎn)的不同方向的壓力，更準(zhǔn)確地捕獲流場特定。此外，由于采用特別設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)探針，探針能夠?qū)崿F(xiàn)三維平移和旋轉(zhuǎn)，因而可以自動(dòng)掃描流場的非定常流動(dòng)，并且在動(dòng)態(tài)探針能夠旋轉(zhuǎn)的情況下，可以利用單個(gè)探針上設(shè)置的兩個(gè)測量孔實(shí)現(xiàn)四個(gè)位置的測量，因此探針組件具有較高的時(shí)空分辨率。

綜上所述，本發(fā)明的探針組件和測試系統(tǒng)尤其適用于高性能航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的強(qiáng)剪切、非定常、三維流場的測量，克服了探針組件的受感部尺寸大小和頻率響應(yīng)自檢的技術(shù)矛盾，可以精確測定發(fā)動(dòng)機(jī)各部件內(nèi)部復(fù)雜的三維速度場、壓力場和渦量場等非定常流動(dòng)特征，從多角度獲取發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)的細(xì)微結(jié)構(gòu)，為建立和驗(yàn)證兼顧非定常特征的航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)新方法與新技術(shù)提供重要的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)各部件多工況高性能運(yùn)行，提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比，降低耗油率，適用于未來高性能軍民用航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行變化。本發(fā)明的適用范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

附圖標(biāo)記列表：

1 探針組件

2 接線盒

3 探針桿部

31 第一區(qū)段

311 環(huán)槽

32 第二區(qū)段

33 第三區(qū)段

34 受感部

341 圓柱面

342 端部曲面

343 測量孔

θ 夾角

4 壓力傳感器

5 溫度傳感器

6 應(yīng)變片

20 位移驅(qū)動(dòng)單元

21 平動(dòng)馬達(dá)

22 導(dǎo)軌

23 轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)

24 齒輪箱

25 探針安裝法蘭

26 限位器