航空发动机叶片振动微波测量技术研究

对航空发动机叶片振动非接触式的微波测量方式与应变片测量方式进行了对比研究。通过分析应变片应力信号相关模型和算法反算出叶片振幅,并与微波测量结果进行了对比。在模拟叶片上,两种测量方式进行了对比实验,数据结果证明了这种非接触式测量方式的可行性和准确性。该测量方法还可用于其他的旋转叶片的振动测量和分析。     

航空发动机碳纤维复合材料风扇叶片叶尖间隙测量研究

动叶片的叶尖间隙参数直接决定航空发动机的工作效率和运行安全，随着发动机朝着质量更轻、运转效率更高的方向发展，碳纤维复合材料(CFRP)被广泛应用于大涵道比航空发动机风扇叶片的设计，然而材料导电性会影响间隙测量结果。提出了一种基于电容法的CFRP叶片叶尖间隙测量方法；利用显微观察和元素分析，获取了CFRP叶片导电性规律，建立了仅碳纤维层参与构成电容器极板的叶尖间隙测量模型；开展了金属叶片和CFRP叶片叶尖间隙测量的仿真和实验，结果表明，两种叶片在不同间隙值下的电容输出呈比例关系，CFRP叶片的叶尖间隙测量精度优于45μm;完成了某型大涵道比航空发动机的测量试验，验证了航空发动机CFRP风扇叶片叶尖间隙测量方法的可行性和可靠性。     

基于线激光扫描的航空发动机叶片非接触式检测研究

以往使用放电探头法和超声法容易受到环境影响,航空发动机叶片叶型尺寸检测不精准,检测耗时较长;为了解决该问题,提出了基于线激光扫描的航空发动机叶片非接触式检测研究;根据航空发动机结构;使用线激光扫描装置,结合CCD相机、分辨率为768×576 pix图像采集卡、23步进伺服马达,对三维空间位置信息的检测,实现坐标系统在X方向上转换;确定光条位置后,构建线激光扫描检测数学模型,确定像坐标系高度值与真实空间高度值之间转换关系,完成叶片叶型尺寸扫描;设计非接触式检测流程,避免受到环境干扰,通过光强峰值反映叶片叶型尺寸;在四坐标检测仪支持下,进行实验验证分析,由实验结果可知,该方法检测到的航空发动机叶片叶型尺寸误差在-0.008~+0.009 mm之间,在允许误差±0.01 m范围内,检测结果精准且检测效率高,能够为航空稳定运行提供技术支持。     

压气机转子叶片表面温度测试

介绍了一种应用于航空发动机旋转件表面的温度测量方法,即使用测温片完成某航空发动机压气机转子叶片的稳态温度测试.试验结果表明,传感器安装及引线可靠,且具有较高的测量精度.该方法可推广应用到其他相关领域.     

航空发动机转子扭转振动测试仪的研究

讨论了航空发动机扭转振动测量的特点及其对测量系统的要求,提出一种基于激光多普勒原理的新型航空发动机转子扭转振动测量方法,并分析了影响该方法测量精度的因素、测量范围,实验结果表明该测量方法能满足航空发动机转子扭转振动测量的要求。     

航空发动机内部裂纹自动测量方法研究

基于内窥镜的视觉检测技术在现代航空发动机故障诊断中发挥着重要的作用。针对航空发动机内部部件损伤产生的裂纹,提出了一种裂纹自动测量方法。该方法需要选取裂纹所在区域,对其进行图像预处理,去除图像中的伪裂纹,进行裂纹测量计算。基于该方法,开发了集裂纹分割、裂纹识别、裂纹测量为一体的航空发动机内部损伤裂纹的自动测量系统,解决了孔探裂纹检查中严重依赖工作人员经验、测量结果准确性较差、效率较低等问题。通过多组发动机孔探图像的裂纹测量实验证明了所开发系统的正确有效性和普遍实用性。     

不完整实例引导的航空发动机叶片实例分割

当前基于深度学习的实例检测方法在进行发动机叶片分割时,由于缺少带标注的发动机叶片数据,导致无法充分训练网络模型,仅得到次优的分割结果。为了提升航空发动机叶片实例分割精度,提出了不完整实例引导的航空发动机叶片实例分割方法,通过结合已有的实例分割方法和交互式分割方法,可得到较好的发动机叶片分割结果。首先,使用少量标注数据训练实例分割网络,得到发动机叶片的初步分割结果;其次,将检测到的单个叶片分为前景和背景两部分,通过选择前景种子点和背景种子点,利用交互式分割方法的思想,产生完整的单个叶片的分割结果;依次处理完所有的叶片后,将结果合并得到最终的发动机叶片实例分割结果。使用72张图像训练基于稀疏实例激活图的实时实例分割方法（SparseInst）产生初始的实例分割结果,在56张图像上进行测试。所提方法的全类平均准确率（mAP）比SparseInst的全类平均准确率高5.1个百分点;且它的mAP结果均优于当前流行的实例分割方法MASK R-CNN(MASK Region based Convolutional Neural Network)、YOLACT (You Only Look At Co...     

某型航空发动机转子叶片静频测量系统

对某型航空发动机转子叶片一阶固有频率的测量方法进行了研究。采用脉冲激励法对叶片进行激振，通过计算机采集叶片在该激励下的振动响应信号，并对响应信号进行功率谱分析获得叶片一阶固有频率。通过阻尼系数的计算来修正所测出的固有频率，消除阻尼对于频率测量的影响，提高了系统测量的准确性。与传统的共振法相比，系统具有设备简单、测试速度快、精度高的特点。     

航空发动机叶片缺陷无损检测与在线监测技术综述

作为航空发动机最重要的组成部件之一,叶片往往工作于恶劣的高温、高速、强腐蚀环境中,很容易发生损伤失效,因此叶片能否可靠工作将直接影响飞行器的整体安全,故采用先进的无损检测与在线监测技术保障航空发动机叶片的安全和稳定运行具有重要的应用价值和现实意义。综述了以超声检测、涡流检测、交流磁场检测、红外热像检测为代表的叶片无损检测方法的发展现状,总结了上述方法的原理、特点以及存在的不足,探讨了现有叶片无损检测技术进一步的发展方向;阐述了以电磁监测、应变监测、声发射监测技术为代表的航空发动机叶片在线监测方法,归纳了现有叶片监测方法存在的不足之处,展望了未来航空发动机叶片智能监测技术的发展前景。     

基于神经网络的涡轮叶片结构模态仿真

针对工作在复杂环境下的航空发动机涡轮叶片模态特性在工作环境变化下会发生相应的变化,应用有限元分析软件ANSYS对航空发动机低压一级涡轮叶片进行了模态仿真,并在ANSYS概率设计模块中应用响应表面法和蒙特卡洛法模拟了旋转软化、应力强化、温度梯度和材料参数的分布,以这四类变量的分布为神经网络的训练样本,应用遗传算法优化后的三层BP神经网络对该样本进行训练,得出固有频率的分布,从而得到了以上四类变量的变化对固有频率的影响.仿真结果与实际吻合较好.     

涡轮叶顶间隙数值仿真

叶顶间隙显著地影响着现代航空发动机的经济性和可靠性,叶顶间隙主动控制技术可以降低燃油消耗率的同时,保证安全性的要求.基于某型航空发动机的结构尺寸,分别建立了机匣、叶片、轮盘的数学模型.利用自行开发的叶顶间隙仿真程序,改进了叶片和涡轮盘数学模型,并与某型发动机整机的模拟程序相结合,计算了某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙的时间历程变化.结果表明:叶顶间隙分别在慢车突然加速和反推力状态下出现最小值.叶顶间隙的计算结果基本上符合试验数据,说明该仿真程序不仅计算速度快,而且还具有足够的精度.     

涡轮叶片冷气通道转接段的特征分析及建模

冷气通道转接段是航空发动机涡轮叶片中的复杂曲面特征。通过对冷气通 道转接段进行特征分析,提出其建模方法,从数学上证明了该方法可实现对冷气通道的G1 光滑转接,提取关键建模参数,并编写程序实现了冷气通道转接段的参数化设计,达到了快 速建模和快速修改的目标,同时也为涡轮叶片中其他复杂特征的参数化设计提供了借鉴。     

基于激光测量的航发叶片表面几何缺陷识别技术

针对航发叶片修复检测的应用,提出了一种基于截面线一阶导矢法的叶片型面缺陷识别方法.该方法是以等高线法处理测量点云中的截面数据,通过B样条插值函数拟合成光滑曲线;再由B样条曲线的一阶导矢公式求出每个测点的一阶导数,然后以点斜公式求出截面曲线上各个测点的切线;如果曲线光滑,曲线上测点的斜率变化在两端点斜率值之间,否则表明曲线上有缺陷存在;根据k-d树的最近点搜索算法,遍历整个叶盆(叶背)就可以找到叶盆(叶背)上的缺陷区域.通过与三坐标测量实验比对,该技术可以实现3μm精度的缺陷识别.     

MEMS高温温度传感器的研制与测量精度研究

航空发动机智能化及其他机械系统的智能化需要原位集成制造的传感器,为此研制了发动机涡轮叶片原位集成高温传感器.该高温传感器采用MEMS微制造工艺将厚度在微米量级的微小传感器原位集成在航空发动机涡轮叶片表面,利用微技术制造的传感器和标准的热电偶进行了一系列的高温测量试验和一系列细致的高温温度表征测量研究.该微制造工艺攻克了两项技术难关:曲表面的光刻技术和高温绝缘层的制作技术.涡轮叶片表面原位集成的微传感器不仅可以原位测量高达800℃的环境温度,并且具有很高的机械强度,可以承受高达40 g的振动和100 g的冲力.研究还表明,在高温测量环境下,高温测量精度和高温环境下的温度场(高温温度的空间分布与升温时间迟豫)密切相关.由于高温环境温度场的差异,可以产生高达10%的测量本征误差.     

某型发动机改型压气机盘结构强度分析与优化

首先对某型发动机改型压气机盘的初始设计进行了强度分析;由于不能满足强度要求,对其进行了结构优化设计,并对优化后的轮盘进行了应力计算,并考虑叶片的影响,建立了叶盘结构有限元模型进行了强度计算,计算结果表明该轮盘均可以满足强度要求,从而为某型发动机的改进设计提供了重要参考依据。     

油液磨粒传感器综合测试平台的设计研究

为了满足国内新研航空发动机磨损故障预测及健康管理研究要求,国内研究机构开展了油液在线式磨粒传感器的研究及测试。针对航空发动机油液磨粒传感器暂无准确量值、多参数组合的专业测试条件,提出了一种将精密直线运动控制与振动环境相结合的无介质测试平台技术方案,模拟发动机中润滑油流经传感器的运动状态并给出实验结果。实验结果表明该测试平台能够有效地应用于磨粒传感器的参数测试和性能探究,为航空发动机故障预测类传感器的技术研究提供了一种新的测试验证手段。     

航空发动机轴承试验机测控系统的设计

为了分析新型材料航空发动机轴承的失效原因并提高轴承的使用寿命和可靠性,研制了一台能够模拟航空发动机工况的轴承疲劳试验机,设计了基于西门子S7-1500PLC的远程测控系统.测控系统通过PLC控制模块、驱动器和变频器等,实现了动力系统、润滑系统和加载系统的控制和试验载荷谱线的自动运行.试验主参数信号通过高速高性能模拟量A/D模块进行采集,并通过以太网传输至上位机.上位机软件对数据进行实时处理、存储和绘制曲线.通过试验验证,所设计的轴承试验机测控系统设计合理、运行可靠,为航空发动机轴承寿命研究和性能试验提供了基础平台和数据支撑.     

涡轮后排气温度摆动故障仿真研究

介绍了一种航空发动机低压涡轮后排气温度Tt摆动故障仿真研究方法,分析了导致航空发动机低压涡轮后排气温度摆动故障的典型原因.应用虚拟仪器编程技术,采用模块化编程思想,建立了低压涡轮后排气温度控制系统仿真平台,实现了实际试车过程低压涡轮后排气温度Tt摆动的故障仿真.在传感器信号回路串入低通滤波器进行滤除干扰仿真,根据仿真结果提出了排除Tt摆动故障的方法.经试车验证,此仿真平台能有效指导航空发动机低压涡轮后排气温度控制系统故障排除.     

航空发动机起动规律试车台测控系统设计

利用先进测控技术,结合航空发动机试验特点,建立一套先进的航空发动机起动规律试车台测控系统,用于模拟各种大气条件下航空发动机地面无冲量起动试验的状态监视及设备控制。该系统的性能在发动机起动试验中得到验证,实践证明该套系统具有较高的稳定性和可靠性,以及良好的工程应用价值。