[發明專利]高壓渦輪實時葉尖間隙的計算方法和控制方法

有效

• 申請號: 201911190344.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN112855352B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 趙巖;蘇巧靈;李琳;梁霄
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F01D11/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發明提供了一種高壓渦輪的實時葉尖間隙的計算方法和控制方法，該計算方法包括獲取實時發動機數據和所述高壓渦輪的冷態葉尖間隙；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的葉尖位移值；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的機匣位移值；以及根據所述葉尖位移值、所述機匣位移值和所述冷態葉尖間隙獲得所述實時葉尖間隙。該控制方法比較期望葉尖間隙和實時葉尖間隙，根據比較結果調整實時發動機數據，以使實時葉尖間隙接近期望葉尖間隙期望。本發明的計算方法和控制方法具有簡單有效，計算結果精度高的有益效果。

技術領域

本發明主要涉及航空發動機的技術領域，尤其涉及發動機高壓渦輪實時葉尖間隙的計算和控制領域。

背景技術

發動機渦輪葉尖間隙是指發動機渦輪葉片的葉尖與其相鄰的外環塊之間的距離。隨著發動機的運轉，渦輪葉尖間隙會發生一定的變化。渦輪葉尖間隙值增加，會使葉尖處的燃氣泄漏增加，使渦輪效率下降，影響發動機的性能和可靠性。如果能夠獲得渦輪葉尖間隙的實時值，則可以通過一些技術手段將渦輪葉尖間隙控制在一定范圍內。目前獲得發動機渦輪的實時葉尖間隙值的方法包括兩種，其一是通過查表法，首先根據發動機數據和實驗環境下獲得的實時葉尖間隙值，建立起二者之間的對應關系，形成查找表，在實際飛行時，在該查找表中尋找對應于當前發動機數據的葉尖間隙值。由于實際飛行時的環境遠遠比實驗環境要復雜，因此，查表法的精度并不高。其二是可以在發動機系統的熱氣路徑中安裝專門的間隙傳感器，實時測量渦輪葉尖間隙值。然而，在發動機運轉時，熱氣路徑上的溫度非常高，能夠耐受極端溫度又能提供準確測量結果的傳感器造價昂貴，并且使用壽命短，提高了發動機的整體成本和維護要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種簡單有效的間接計算渦輪葉尖實時間隙值的計算方法和控制方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高壓渦輪的實時葉尖間隙的計算方法，其特征在于，包括獲取實時發動機數據和所述高壓渦輪的冷態葉尖間隙；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的葉尖位移值；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的機匣位移值；以及根據所述葉尖位移值、所述機匣位移值和所述冷態葉尖間隙獲得所述實時葉尖間隙。

在本發明的一實施例中，根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的葉尖位移值包括：計算高壓渦輪盤位移；計算高壓渦輪葉片位移；計算高壓渦輪盤楊氏模量修正值；以及根據所述高壓渦輪盤位移、所述高壓渦輪葉片位移和所述高壓渦輪盤楊氏模量修正值計算所述葉尖位移值。

在本發明的一實施例中，所述計算高壓渦輪盤位移包括：根據高壓渦輪盤腹板瞬態溫度計算高壓渦輪盤腹板位移；根據高壓渦輪盤孔瞬態溫度計算高壓渦輪盤孔位移；以及根據所述高壓渦輪盤腹板位移和所述高壓渦輪盤孔位移獲得所述高壓渦輪盤位移。

在本發明的一實施例中，根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的機匣位移值包括：計算機匣熱位移；計算機匣支架位移；以及根據所述機匣熱位移和所述機匣支架位移獲得所述機匣位移值。

在本發明的一實施例中，所述計算機匣熱位移包括：根據機匣瞬態溫度計算所述機匣熱位移。

在本發明的一實施例中，所述計算機匣瞬態溫度包括：根據機匣穩態溫度計算所述機匣瞬態溫度。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機指令，其中當計算機指令被處理器執行時，執行如上所述的方法。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種高壓渦輪的實時葉尖間隙的控制方法，其特征在于，包括：獲取歷史發動機數據、實時發動機數據和所述高壓渦輪的冷態葉尖間隙；根據所述歷史發動機數據計算所述高壓渦輪的期望葉尖間隙；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的葉尖位移值；根據所述實時發動機數據計算所述高壓渦輪的機匣位移值；根據所述葉尖位移值、所述機匣位移值和所述冷態葉尖間隙獲得所述實時葉尖間隙；以及比較所述期望葉尖間隙和所述實時葉尖間隙，根據比較結果調整所述實時發動機數據，以使所述實時葉尖間隙接近所述期望葉尖間隙。