[發明專利]一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法

有效

• 申請號: 201910557921.0
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110276138B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 何小妹;曹斌;徐永;王一璋;劉峻峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G01B21/20
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1：根據葉片理論將所測得葉片截面離散點云數據，分割為前緣部分、葉背部分、后緣部分和葉盆部分；

步驟2:使用N次B樣條插值算法分別重構葉盆、葉背、前緣和后緣曲線；

步驟3：根據曲線曲率定義，建立葉片前、后緣部分弧長曲率模型，并計算葉片前、后緣部分曲線曲率；

步驟4：對前、后緣的弧長曲率模型進行平滑濾波和歸一化處理；

步驟5：如果曲率中間部分圖像有負的谷值，根據谷的寬度和谷值閾值，對前、后緣是否為縮頸形狀做出判斷；

步驟6：判斷曲率中間部分圖像是否為峰谷峰形狀，如果是，計算峰谷峰包絡面積，根據面積閾值，對前、后緣是否為平頭形狀做出判斷；

步驟7：如果曲率圖像只有一個主峰，提取主峰的峰值和峰寬度，根據峰值和峰寬度閾值，初步判定前后緣為尖邊或者削邊形狀；

步驟8：根據葉盆葉背曲線，計算葉盆葉背中弧線端點處切線與在前后緣圓心處切線的夾角；

步驟9：利用葉盆葉背中弧線端點處切線與在前后緣圓心處切線的夾角大小，完成葉片前、后緣中弧線的修正計算，確保前后緣處實際中弧線是在葉盆葉背中弧線端點處按切線方向延長與前后緣相交的線；

步驟10：分別以葉片前、后緣和中弧線交點為中心，計算多個指定偏置距離處的單向厚度，計算最大厚度偏差、最大厚度偏差比值，計算偏置距離和對應厚度偏差的指數曲線擬合系數，根據最大厚度偏差、最大厚度偏差比值和指數曲線擬合系數閾值判斷前后緣是否為削邊形狀；

步驟11：縮頸、平頭、尖邊的曲率特征和削邊形狀的厚度特征指標閾值利用已有葉片測量數據的統計分析確定；

步驟12：根據步驟5、6、7和10分析結果，判定葉片前、后緣的形狀：縮頸、平頭、尖邊、削邊或者是圓弧，即實現自動判斷航空發動機葉片前后緣形狀。

2.如權利要求1所述的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，其特征在于：還包括步驟13，應用所述一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，實現自動判斷航空發動機葉片前后緣的形狀，滿足葉片批量大、測量截面多的檢測技術需求，解決相關工程技術問題。

3.如權利要求1或2所述的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，其特征在于：步驟2中使用N次B樣條插值算法重建葉片前緣、后緣部分曲線，具體實現方法如下，

對離散點數據，計算各點弦長，按照如下公式得到曲線

控制點為V₀，V₁，V₂，…，V_n的N次B樣條插值，當N＝3時，V_i和V_i+1點間曲線方程

其中V_i(x),V_i(y)為點V_i的x，y坐標，t為弧長參數。

4.如權利要求1或2所述的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，其特征在于：步驟3計算葉片前、后緣部分曲線曲率，具體實現方法如下，

瞬時曲率K計算公式為

其中：α表示傾角，s表示弦長，x表示橫向坐標，y表示縱向坐標。

5.如權利要求4所述的一種航空發動機葉片前后緣形狀數字化評價方法，其特征在于：步驟6具體實現方法為，

判斷曲率中間部分圖像是否為峰谷峰形狀，如果是，提取曲率中間部分峰谷峰形狀，計算其面積，

面積公式式中(x₁，y₁)，(x₂，y₂)為峰頂點坐標，(x₃，y₃)為谷底點坐標

根據面積相對于平頭面積閾值偏差情況，對前、后緣是否為平頭形狀進行判斷。