【技术实现步骤摘要】
发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法
本专利技术涉及燃机
，特别是涉及发动机叶片叶型实时监测叶片叶型在热冷转换中的失真度的方法。
技术介绍
转子叶片是叶轮机械实现热功转换不可或缺的部件。在航空发动机和燃气轮机中，转子叶片以上千甚至上万的转速旋转，叶顶线速度高达500米/秒，承受很大的离心力，同时也承受很高的气动载荷。在强大的离心力和气动载荷作用下，叶片会产生显著变形。在叶轮机械叶片设计中，设计的叶片对应于设计转速下叶片在离心力和气动载荷下的叶片，称之为热态叶型；加工制造时叶片没有离心力和气动载荷，其叶型称之为冷态叶型。叶片设计过程中，需要对热态叶片进行热冷转换，才能获得加工所需要的冷态叶片。这种热冷转换的保真度对叶轮机性能有决定性的影响。因此有必要对热冷转换进行验证，确保叶片叶型设计在热冷转换中没有失真。此外，叶片在非设计转速运行时，由于其所承受离心和气动力和设计转速不同，其实际叶型不同于设计转速。确定转子叶片非设计转速下叶型也是非常重要的。尽管静止状态下叶型的测量技术已经颇为成熟，由于转子叶片的高速旋转和其运行时的受限空间，其测量十分困难。到目前为...
【技术保护点】
1.一种发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，(1)安装激光叶尖定时传感器：叶片静止状态下，在叶片对应的机匣最高处安装沿轴向分布的激光叶尖定时传感器，所述激光叶尖定时传感器设置的轴向距离为：叶顶叶型弦长的10％；所述的激光叶尖定时传感器至少为三个，且其中必定包括一个设于50％处的激光叶尖定时传感器；并使激光叶尖定时传感器保持水平状态，用以保证激光叶尖定时传感器感应端与叶顶平行，并确定激光叶尖定时传感器感应端到叶片轮毂旋转中心的距离；(2)叶片在固定转速下，使用激光叶尖定时传感器进行失真度测量：所述设置在50％处的激光叶尖定时传感器测量叶顶间隙，用以确定叶...
【技术特征摘要】
1.一种发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，(1)安装激光叶尖定时传感器：叶片静止状态下，在叶片对应的机匣最高处安装沿轴向分布的激光叶尖定时传感器，所述激光叶尖定时传感器设置的轴向距离为：叶顶叶型弦长的10％；所述的激光叶尖定时传感器至少为三个，且其中必定包括一个设于50％处的激光叶尖定时传感器；并使激光叶尖定时传感器保持水平状态，用以保证激光叶尖定时传感器感应端与叶顶平行，并确定激光叶尖定时传感器感应端到叶片轮毂旋转中心的距离；(2)叶片在固定转速下，使用激光叶尖定时传感器进行失真度测量：所述设置在50％处的激光叶尖定时传感器测量叶顶间隙，用以确定叶顶到叶片轮毂中心的距离即为叶顶处旋转半径；其余激光叶尖定时传感器分别测定：在激光光强值较大时，叶顶叶型弦长处沿周向扫过叶顶叶型压力面和吸力面所需的时间，即代表在此时间段内，有一叶片经过此激光叶尖定时传感器；(3)根据步骤(2)的失真度测量结果计算叶型：由所述设置在50％弦长处的激光叶尖定时传感器测得叶顶间隙值，从而计算得到的叶顶处旋转半径，进而得到叶顶处旋转线速度；同时，由步骤(2)中所述其余激光叶尖定时传感器测定的时间，得到固定弦长处，激光叶尖定时传感器激光经过叶顶叶型压力面和吸力面的时间差值，结合已经计算出的叶顶处旋转线速度，计算得到对应弦长处叶片厚度，即得到叶片前后缘点坐标，最终，经样条插值成整个叶型。2.如权利要求1所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，还包括测量前对激光传感器的校准步骤。3.如权利要求1所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，由步骤(1)至步骤(3)得到一个叶片的叶顶几何参数形成一个周期，以此类推的多个周期，得到多个叶片的叶顶几何参数，由此实时监测发动机每个转子叶片的叶顶叶型几何，实现对叶片叶型设计在热冷转换中的保真度的实时监测。4.如权利要求1所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中由所述设置在50％弦长处的激光叶尖定时传感器测得叶顶间隙值，从而计算得到的叶顶处旋转半径，进而得到叶顶处旋转线速度，具体的是：所述步骤(2)中测得的叶顶间隙值为d1，步骤(1)中确定的激光叶尖定时传感器感应端到轮毂旋转中心的距离为D，旋转半径为r，通过公式：r＝D-d1即得到某一固定弦长处，激光叶尖定时传感器激光经过叶顶叶型压力面和吸力面时间差Δt0时间段内，对应叶片叶顶到轮毂旋转中心的距离，即为旋转半径r，则此时，叶顶的旋转线速度v为：v＝ω﹒r其中ω为转子叶片固定转速下的旋转角速度。5.如权利要求1所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中其余的激光叶尖定时传感器测定的时间，计算得到对应弦长处叶片厚度，即得到叶片前后缘点坐标，具体为：由步骤(2)中所述其余激光叶尖定时传感器测定的时间为ΔTn，得到固定弦长处，激光叶尖定时传感器激光经过叶顶叶型压力面和吸力面的时间差值为Δtn，同时，根据步骤(3)中所述叶顶处旋转线速度v，通过以下压力面、吸力面的点坐标公式：压力面的点坐标为：(Ns,v*Δtn)，吸力面的点坐标为：(Ns,v*(Δtn+ΔTn)；得到了实时旋转状态下，该叶片叶顶叶型的厚度，其中s为步骤(1)中所述激光叶尖定时传感器设置的轴向距离，且N＝n-1，n为取点数。6.如权利要求1-5任一所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，所述的步骤(1)中所述在叶片对应的机匣最高处安装至少11个沿轴向分布的激光叶尖定时传感器，所述激光叶尖定时传感器设置的轴向距离分别对应叶顶叶型5％、15％、25％、35％、45％、50％、55％、65％、75％、85％和95％弦长处，经过步骤(3)后可得到叶片前后缘共20个点坐标。7.如权利要求6所述的发动机转子叶片旋转状态下叶型的失真度测量方法，其特征在于，所述叶顶叶型5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％和95％弦长处放置的激光叶尖定时传感器所接收到的信号分别为：第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号、第七信号、第八信号、第九信号、第十信号；在ΔT1时间段内，第一信号中光强值较大，即代表在此时间段内有一叶片经过此...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丁喜，时瑞超，何智霖，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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