[發(fā)明專利]一種封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量的在線監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910975692.4
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110702420B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉高文;聶順鵬;馮青;屠杰;李鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02;G01B11/14;G01F1/36
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量的在線監(jiān)測方法，能夠?qū)鼾X封嚴(yán)間隙以及篦齒泄漏流量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠根據(jù)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)以此來提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和節(jié)約航空燃油的消耗。此發(fā)明的安全可靠性主要體現(xiàn)在能夠解決發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中間隙變化引起的轉(zhuǎn)—靜之間的剮蹭、壓力改變引起的軸向力變化、燃?xì)庋貜较蛉肭帧⒒托孤┖屠錃饬髁繙p小引起的部件過熱等問題。這將在很大程度上提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，涉及一種封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量的在線監(jiān)測方法，主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量在線監(jiān)測。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的“心臟”對飛機(jī)的性能有著極其重要的作用，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，例如推重比和耗油率。我們通常是通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前燃?xì)鉁囟葋韺?shí)現(xiàn)的。但是，隨著渦輪前燃?xì)鉁囟忍岣撸瑫?huì)使得渦輪盤以及渦輪葉片等熱端部件承受很高的熱負(fù)荷，這會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和工作性能。而篦齒作為節(jié)流元件在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流空氣系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它能在一定程度上調(diào)節(jié)冷氣量從而能夠降低對輪盤和渦輪葉片等熱端部件的熱負(fù)荷，進(jìn)而會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。除此之外，篦齒在調(diào)節(jié)腔室的壓力、防止燃?xì)馊肭郑{(diào)控軸向力等方面有著重要的作用。

由于篦齒在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中是轉(zhuǎn)動(dòng)的，轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使篦齒產(chǎn)生離心力從而使得篦齒發(fā)生離心膨脹進(jìn)而使得篦齒的尺寸發(fā)生變化，結(jié)合圖1和2可知，篦齒轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對流經(jīng)篦齒與機(jī)匣之間的氣流做功，從而會(huì)使得氣流的溫度升高，氣流通過傳熱會(huì)讓機(jī)匣溫度升高從而引發(fā)機(jī)匣變形，因此我們可以知道轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致篦齒的工作間隙發(fā)生變化，而篦齒封嚴(yán)間隙的變化一方面會(huì)導(dǎo)致篦齒環(huán)形機(jī)匣發(fā)生剮蹭、碰撞甚至?xí)τ绊懓l(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。另一方面，篦齒封嚴(yán)間隙變化將使得篦齒進(jìn)出口的氣流壓力發(fā)生變化，篦齒進(jìn)出口的氣流壓力變化會(huì)引發(fā)軸向力的改變，軸向力的變化會(huì)影響軸承的壽命；篦齒進(jìn)出口的氣流變化還會(huì)引發(fā)主流道燃?xì)庋貜较騼?nèi)流，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送損壞。除此之外，根據(jù)連續(xù)性方程可知篦齒封嚴(yán)間隙變化將會(huì)使得流經(jīng)篦齒與環(huán)形機(jī)匣間的氣流泄漏量減小，氣流泄漏量減小將會(huì)導(dǎo)致渦輪盤等熱端部件達(dá)不到冷卻效果。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，篦齒與環(huán)形機(jī)匣間的工作間隙隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度的變化而變化。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中篦齒封嚴(yán)間隙我們無法進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，從而無法實(shí)時(shí)得到對熱端部件冷卻的冷氣量。由此可見為了更好地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，就必須對轉(zhuǎn)子篦齒與靜子環(huán)形機(jī)匣間的工作間隙和流經(jīng)兩者間的氣流泄漏量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，因此可見本發(fā)明對發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量的在線監(jiān)測方法，主要目的是為航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測提供技術(shù)方法，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行，并為轉(zhuǎn)—靜間隙的主動(dòng)控制提供技術(shù)條件。

技術(shù)方案

一種封嚴(yán)篦齒間隙和泄漏流量的在線監(jiān)測方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：在封嚴(yán)篦齒進(jìn)出口位置布置壓力和溫度測點(diǎn)測量不同工況下的壓力和溫度；在封嚴(yán)篦齒上方的不同周向位置安裝激光位移傳感器測量封嚴(yán)篦齒不同工況下封嚴(yán)篦齒和環(huán)形機(jī)匣的變形量；對不同工況下流經(jīng)封嚴(yán)篦齒的泄漏量進(jìn)行收集并用孔板流量計(jì)進(jìn)行測量；

步驟2：在封嚴(yán)篦齒進(jìn)口部位的截面處布置壓力測點(diǎn)來得到封嚴(yán)篦齒前的總壓，在封嚴(yán)篦齒出口布置壓力測點(diǎn)得到該測點(diǎn)截面的靜壓，得到不同轉(zhuǎn)速下封嚴(yán)篦齒的壓比π：

式中：為進(jìn)口總壓，p₁為出口靜壓，單位為KPa；

在封嚴(yán)篦齒進(jìn)口部位截面和出口部位截面的不同周向位置布置熱電偶獲得不同工況下封嚴(yán)篦齒進(jìn)口和出口的總溫，從而得到封嚴(yán)篦齒的風(fēng)阻溫升ΔT^*

式中：為出口總溫，為進(jìn)口總溫，單位為K；