摘要：叶尖间隙是航空发动机设计和试验的关键参数,直接影响发动机的工作效率和运行安全。航空发动机叶尖间隙的实时在线监测已成为测试大纲中的必备项目。随着新型航空发动机的发展,叶尖间隙测量技术进一步成熟和深入。介绍了叶尖间隙在线测量原理,阐述了系统典型结构及常用测量流程,归纳了叶尖间隙在线测量的6大关键技术,详细分析了放电探针法、光纤法、电容法、电涡流法和微波法等叶尖间隙测量方法的工作原理、性能特征、关键技术发展历程及未来发展方向,对比总结了各种方法的研究成果和最新产品,提出了叶尖间隙测量领域的发展趋势与展望,从6个方面总结了叶尖间隙测量领域的未来重点研究方向,为后续研究提供参考。

摘要：动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。多级多叶片叶尖间隙同时进行测量时,叶尖间隙测量数据量巨大,多通道数据快速处理与传输至关重要。设计了基于USB3.0的4通道叶尖间隙数据采集系统,提出了全采集和在板处理两种数据处理方法。利用FPGA高速并行处理多路ADC量化数据,通过USB3.0总线将预处理后数据传输至计算机,以进行数据后处理、显示与存储。通过实验验证了数据采集系统的有效性,USB3.0接口的数据传输带宽可达400 MB/s,系统理论上可扩展至32通道叶尖间隙信号输入。数据采集系统可同时满足叶尖间隙离线数据分析和实时在线监测的不同测量需求,设计方法在叶尖间隙测量工程应用方面具有重要意义。

摘要：线结构光三维测量技术在各行业中已广泛应用,对于不同的测量对象,其测量范围与测量精度也有所差异。围绕线结构光测量精度的影响因素展开研究,着重分析了光源、相机和扫描装置在系统性能中的作用。介绍了非沙姆结构的线结构光传感器数学模型以及线结构光扫描点云拼接数学模型,深入分析了关键组件特性对系统性能的影响以及它们之间的相互约束关系。针对常见的检测需求,明确了系统关键参数设计逻辑,这为系统设计优化提供了理论支持。最后,该研究搭建了一套微米级线结构光扫描测量系统及标定实验平台,并进行了三维重建实验,为线结构光技术在实际应用中的进一步发展提供了宝贵的实验数据和经验。

摘要：叶尖间隙和叶片振动是影响涡轮机工作效率、安全和寿命的重要参数,叶尖定时是目前广泛应用的非接触式叶片振动测量方法.传统的光学等叶尖参数测量方法难以实现实际工况下的长时间测量,为满足航空发动机等恶劣工作条件下的叶尖间隙和叶尖定时测量要求,提出了一种基于微波传感器的叶尖参数测量系统,实现叶尖间隙和叶尖定时的同时测量,分析了系统组成和测量原理,设计了采用微带天线的24 GHz的微波传感器以及采用金属结构PIFA的微波传感器,传感器直径在8 mm以内.对制作的传感器和测量系统样机进行了实验测试,并与已有的光纤式叶尖定时测量系统进行对比,结果表明基于微波传感器的测量系统能够有效实现叶尖间隙和叶尖定时的动态测量,叶尖间隙测量精度为± 35μm.

摘要：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。

摘要：With the development of power plants towards high power and intelligent operation direction,the vibrations or failures of blades,especially the last stage blades in steam turbines,happen more frequently due to the unstable operating conditions brought by flexible operation.A vibration measuring method for the shrouded blades of a steam turbine based on eddy current sensors with high frequency response is proposed,meeting the requirements of non-contact heath *** eddy current sensors produce the signals which are related to the area changing of every blade’s shroud resulting from the rotation of *** an improved blade tip timing(BTT)technique is proposed to detect the vibrations of shrouded blades by measuring the arrival time of each area changing signal.A structure of eddy current sensors is developed in steam turbines and an amplitude modulation/demodulation circuit is designed to improve the response bandwidth up to 250 *** tests for the last stage blades of a steam turbine were carried out and the results validate the efficiency of the improved BTT technique and the high frequency response of the eddy current sensors presented.

摘要：带冠叶片因具有增加叶片刚度、减小二次损失等作用而被广泛应用于航空发动机等重大旋转装备,其叶尖间隙参数的多通道高精度在线监测是确保发动机运转时安全和效率的重要一环。为了实现这一目的,同时抑制带冠叶片轴向位移对间隙测量的不利影响,设计了一种一字型芯极电容传感器,并在改装篦齿的基础上以平行平板电容原理建立了叶尖间隙测量模型。搭建了利用一字型芯极传感器的12通道间隙测量系统,并在模拟篦齿盘上开展了3 mm测量范围内的标定和±1 mm轴向位移下的精度测试实验,结果显示开发的间隙测量系统测量精度优于45.4μm。最后完成了真实发动机带冠叶片三级共12测点的叶尖间隙同步测量台架试验,结果表明提出的12通道间隙测量系统具备高可靠性和重复性,满足带冠叶片叶尖间隙测量需要。