[發明專利]一種在燃氣渦輪發動機運行狀態下靜葉的動應力測試方法

有效

• 申請號: 201410171716.8
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103954384A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 田慧清;劉忠華;張順利;張振宇;苗向;馬英;萬東強;俞靜華
• 申請（專利權）人: 西安航空動力股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 郭平

技術領域

本發明屬于航空發動機測試技術，涉及發動機葉片表面動應力測試方法。

背景技術

現代飛機對航空發動機性能要求越來越高，如高溫、高轉速、高推重比，同時要求高可靠性、長壽命等。其中發動機葉片的可靠性與壽命是由葉片結構強度和表面壓力負荷及應力的分布情況決定的。然而葉片在發動機運行狀態下的動測目前確很少進行，原因是在發動機運行狀態下進行動測的條件很難實現。首先，如何找出葉片上的最大應力點，如何布點才能既不影響葉片的應力特性又能準確的測出結果；其次，怎樣將應變片準確、牢固地粘貼在測點處以保證測試數據既滿足試驗任務需求，又不會脫落給發動機造成安全隱患；最后，應變片的引線如何引出，如何確定零件上的引出孔位置及機匣上打孔的位置、如何打孔和密封等都是動測試驗所面臨的難題。

發明內容

本發明提出一種用于航空發動機運行狀態下導流葉片和靜子葉片的動應力測試方法，可以在發動機運行狀態下對發動機導流葉片、靜子葉片進行動應力測試。因應變片直接粘貼在發動機葉片上進行動測試驗，所以測試數據真實、準確，信息完整，容易定量分析，可以為葉片裂紋、掉塊等故障分析提供依據，同時為進一步了解發動機葉片表面負荷分布提供可靠數據。

一種在燃氣渦輪發動機運行狀態下靜葉的動應力測試方法，本方法包括以下步驟：

一、確定應變片粘貼位置。利用模態試驗和仿真計算給出導流葉片或靜子葉片實際約束條件下的應力分布云圖，選取云圖上應力分布的最大區域再結合所需分析葉片出現裂紋或掉塊缺陷問題的實際部位，確定應變片粘貼位置；

二、應變片的粘貼固化。選擇軍品級中溫應變片及相應的膠粘劑，并按照膠粘劑相應的粘貼方式將應變片粘貼并可靠地固定，固定時，應變片4涂高溫膠后，用涂有均勻高溫膠的布2壓住應變片4，應變片4導線也以同樣方法排布整齊定位固化。在布2上覆蓋上一張聚四氟乙烯薄膜3，在葉片5兩面各加墊一層2mm厚的硅橡膠板1，之后將包墊好的葉片裝入凸夾緊板6、凹夾緊板7之中，夾緊時，擰緊螺栓，壓緊硅膠板1，使硅膠板1變形，保證各個點緊密貼合，應變片4粘接牢靠，然后放入烘箱內加溫固化。應變片粘貼固化后需檢查應變片的阻值及絕緣，若應變片阻值或絕緣電阻不正確，則必須鏟除重新粘貼、固化；

三、應變片導線的引出。應變片粘貼在葉片的葉盆和葉背上后，應變片的導線在葉片上也需按最短路徑排布整齊固化在葉面上，固化方法與應變片相同，導流葉片在外軸頸與葉面相連處鉆孔，孔能引出導線即可，穿出導線后用硅膠密封；靜子葉片在葉片外底座與葉面連接處開槽將導線引出，應變片導線走線方向均按引出方向排布。按貼片葉片在發動機上的安裝位置，在一對貼片葉片中間位置的機匣上鉆孔，一對貼片即一片貼在葉背，另一片貼在葉盆，安裝引線孔座，將引線穿出引線孔后，在孔中塞棉線并用環氧樹脂膠密封；

四、以上準備工作就緒后即可開始動測試驗，動測時發動機在全轉速范圍內全程測試，并采集測試數據，之后對所采集到的動態應變信號進行分析處理。

該方法將模態分析、仿真計算與動應力測試技術相結合，使發動機整機運行狀態下的動測得以實現，測試數據真實可靠，可真實的反應葉片表面應力的分布及變化情況，為分析葉片缺陷及故障問題提供數據和依據，并為進一步了解發動機葉片表面負荷分布提供可靠數據。

附圖說明

附圖1為動態應變測試分析系統框圖；

附圖2為葉片應變片夾緊固化的夾緊工裝示意圖；其中：1.硅膠板；2.布；3.聚四氟乙烯薄膜；4.應變片；5.葉片；6.凸夾緊板；7.凹夾緊板。

圖中電阻應變片分別按要求粘貼在葉片的相應位置上，并按照要求進行加溫固化后，其引線通過中介機匣壁上的孔引出并接入動態應變調理系統的相應通道上，信號采集與分析系統對應變信號進行預調平衡、采集、顯示、儲存及事后分析。測控系統在發動機全轉速范圍內全程測試，并采集測試數據進行分析處理。

具體實施方式

一、確定應變片粘貼位置。利用模態試驗和仿真計算給出導流葉片或靜子葉片實際約束條件下的應力分布云圖，選取云圖上應力分布的最大應力區域再結合所需分析葉片出現裂紋或掉塊等缺陷問題的實際部位，確定應變片粘貼位置，之后按確定的位置將應變片分別粘貼在葉片的葉盆和葉背處；