本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，特別地，涉及一種可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)前面級(jí)往往采用可調(diào)節(jié)靜子葉片角度大小的設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)靜子葉片角的開度實(shí)現(xiàn)對(duì)前面級(jí)氣流通道流通面積的調(diào)整，優(yōu)化壓氣機(jī)喘振裕度。例如在3級(jí)軸流1級(jí)離心組合壓氣機(jī)中，壓氣機(jī)0級(jí)導(dǎo)葉和1級(jí)靜葉往往設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)角度大小的形式，壓氣機(jī)可調(diào)靜子葉片角開度與喘振裕度、性能緊密相關(guān)。由于加工制造、裝配間隙、設(shè)計(jì)構(gòu)型等因素會(huì)造成壓氣機(jī)可調(diào)葉片真實(shí)角度與理論角度存在一定的偏離，偏離值超過一定的范圍則會(huì)影響壓氣機(jī)性能以及喘振裕度。在裝配壓氣機(jī)部件時(shí)需要掌握壓氣機(jī)可調(diào)靜子葉片角度的偏離情況，偏離允許值大小與發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型相關(guān)，通常要求在1度以內(nèi)，偏差角度超過允許值則需要進(jìn)行分析原因，更換葉片或者某些零件并重新裝配確保偏差角度滿足設(shè)計(jì)要求。

2、目前常用的測(cè)量壓氣機(jī)可調(diào)靜子葉片偏差角的方法有白光測(cè)量法、專有檢測(cè)工裝測(cè)量法等方法。白光測(cè)量法利用白光投影儀照射葉片，在白光投影屏幕上形成靜子葉片的投影外形，將加工葉片投影外形與理論葉型坐標(biāo)刻度對(duì)比，獲得該葉片弦長(zhǎng)、厚度、安裝角等特征參數(shù)，單個(gè)在葉片尚未安裝到壓氣機(jī)上時(shí)可以采用白光測(cè)量法獲得葉型特征參數(shù)，但是當(dāng)葉片安裝到壓氣機(jī)機(jī)匣上成為組件狀態(tài)時(shí)由于存在遮擋，白光測(cè)量法無法應(yīng)用。專有工裝測(cè)量法需要定制專有測(cè)量工裝，將壓氣機(jī)靜子葉片裝夾在工裝上，通過將加工葉片與理論磨具葉片對(duì)比獲得葉片弦長(zhǎng)、安裝角等葉型特征參數(shù)，當(dāng)葉片處于散件狀態(tài)尚未安裝到壓氣機(jī)機(jī)匣上時(shí)可以使用該方法，當(dāng)葉片被安裝到機(jī)匣上后，由于組件尺寸大、存在大量的遮擋，因此組件狀態(tài)該方法無法應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決現(xiàn)有計(jì)量方法不適用于裝配狀態(tài)下壓氣機(jī)可調(diào)靜子葉片的偏離角度計(jì)量的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，包括以下內(nèi)容：

3、s1.計(jì)量準(zhǔn)備，完成待測(cè)壓氣機(jī)裝配，基于等環(huán)面積或等分質(zhì)量流量方式對(duì)各個(gè)葉片通道進(jìn)行分割，以各分割處的葉片截面葉型分別作為計(jì)量目標(biāo)；

4、s2.葉片截面葉型計(jì)量，分別對(duì)各葉片截面葉型繞圈計(jì)量；

5、s3.葉型計(jì)量數(shù)據(jù)處理，得到葉型擬合曲線；

6、s4.葉型中線夾角計(jì)算，以計(jì)量葉型中線與理論葉型中線夾角作為偏差角，并獲得整圈葉片的偏差角分布；

7、s5.葉片偏差角數(shù)據(jù)處理，通過計(jì)算表示葉片的偏差角分散程度；

8、s6.根據(jù)葉片的偏差角的分散程度判斷對(duì)應(yīng)葉片是否滿足設(shè)計(jì)要求。

9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s1包括：

10、s11.將整圈葉片按規(guī)律編號(hào)；

11、s12.以切割截面于預(yù)設(shè)徑向位置繞發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)而分割各個(gè)葉片通道以及葉片，分割后的每塊通道的面積或質(zhì)量流量相同，分割后的葉片截面葉型作為計(jì)量目標(biāo)。

12、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2包括：

13、對(duì)分割處的截面繞圈計(jì)量，獲得計(jì)量截面葉型坐標(biāo)。

14、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3包括：

15、s31.對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行清洗，剔除明顯異常的計(jì)量數(shù)據(jù)點(diǎn)；

16、s32.選擇多個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)分別對(duì)葉型前緣部分和尾緣部分初始擬合，得到初始擬合曲線；

17、s33.采用優(yōu)化算法對(duì)初始擬合曲線的坐標(biāo)進(jìn)行迭代優(yōu)化，得到前緣擬合曲線和尾緣擬合曲線；

18、s34.分別對(duì)前緣擬合曲線以及尾緣擬合曲線做內(nèi)切圓，得到前緣擬合小圓和尾緣擬合小圓。

19、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s33包括：優(yōu)化算法采用遺傳算法或粒子群算法，以各個(gè)初始控制點(diǎn)的變化范圍為前緣半徑的±20%為約束邊界，以各計(jì)量坐標(biāo)點(diǎn)到擬合曲線距離的總和最小值為優(yōu)化目標(biāo)。

20、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s4包括：

21、s41.對(duì)理論葉型的前緣和尾緣分別作內(nèi)切圓，連接理論葉型的內(nèi)切圓圓心得到理論葉型中線，連接計(jì)量葉型前緣擬合小圓的圓心和尾緣擬合小圓的圓心得到計(jì)量葉型中線；

22、s42.以理論葉型中線和計(jì)量葉型中線的夾角作為偏差角；

23、s43.根據(jù)步驟s1的葉片編號(hào)順序整理歸納偏差角分布。

24、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s5包括：

25、s51.計(jì)算偏差角的均值和方差；

26、s52.?以對(duì)應(yīng)截面偏差角均值的算術(shù)平均數(shù)作為綜合偏差角度，以偏差角的方差表征偏差角的分散程度。

27、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟s7：

28、對(duì)偏差角分散程度大于設(shè)定值的葉片進(jìn)行更換并重新裝配。

29、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2包括：

30、采用三坐標(biāo)計(jì)量法對(duì)葉片葉型進(jìn)行計(jì)量。

31、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括上述可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法。

32、本發(fā)明具有以下有益效果：

33、本計(jì)量方法首先通過等環(huán)面積或等分質(zhì)量流量方式對(duì)各個(gè)葉片通道進(jìn)行分割，以各分割處的葉片截面葉型分別作為計(jì)量目標(biāo)，以代表整個(gè)葉片，減少葉片高度方向需計(jì)量的葉片截面數(shù)量，減少工作量提高效率；基于此對(duì)葉片截面葉型繞圈計(jì)量并對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到擬合曲線，以計(jì)量葉型擬合曲線的中線與理論葉型中線的夾角作為偏差角，得到全部計(jì)量葉片截面的偏差角，通過對(duì)葉片偏差角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理表示發(fā)動(dòng)機(jī)葉片偏差角分散程度，進(jìn)而找出可能存在的不合格葉片，對(duì)其重新拆卸裝配和/或進(jìn)行更換，有效排除可能存在的安全隱患；本計(jì)量方法通過對(duì)計(jì)量目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過獲取葉片偏差角度的精確值并對(duì)偏差角度進(jìn)行分析判斷存在的風(fēng)險(xiǎn)，基于此排除可能存在問題的葉片及相關(guān)零部件，消除安全隱患，其操作簡(jiǎn)便，適用范圍廣。

34、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s2包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s3包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s33包括：優(yōu)化算法采用遺傳算法或粒子群算法，以各個(gè)初始控制點(diǎn)的變化范圍為前緣半徑的±20%為約束邊界，以各計(jì)量坐標(biāo)點(diǎn)到擬合曲線距離的總和最小值為優(yōu)化目標(biāo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s4包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s5包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，還包括步驟s7：

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法，其特征在于，步驟s2包括：

10.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，應(yīng)用有權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可調(diào)靜子葉片角度計(jì)量方法及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，包括以下內(nèi)容：計(jì)量準(zhǔn)備，完成待測(cè)壓氣機(jī)裝配，基于等環(huán)面積或等分質(zhì)量流量方式對(duì)各個(gè)葉片通道進(jìn)行分割，以各分割處的葉片截面葉型分別作為計(jì)量目標(biāo)；葉片截面葉型計(jì)量，分別對(duì)各葉片截面葉型繞圈計(jì)量；葉型計(jì)量數(shù)據(jù)處理，得到葉型擬合曲線；葉型中線夾角計(jì)算，以計(jì)量葉型中線與理論葉型中線夾角作為偏差角，并獲得整圈葉片的偏差角分布；葉片偏差角數(shù)據(jù)處理，通過計(jì)算表示葉片的偏差角分散程度；根據(jù)葉片的偏差角的分散程度判斷對(duì)應(yīng)葉片是否滿足設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)研發(fā)人員：徐國(guó)華,晁愛芳,李概奇,王國(guó)文,李杜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19