【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机测量，涉及一种间隙测量系统高温动态校准装置及方法。
技术介绍
1、发动机叶尖间隙是指发动机各级转子叶片叶尖与发动机机匣壁面之间的距离。在常温时给转子叶片和外机匣之间留下一定的间隙就可以避免转子叶片在正常工作状态下与机匣碰撞。叶尖间隙越大，转子运转安全性越高，但叶尖泄漏越高，气体损失越大，部件效率下降越多。近年来，越来越多的研究表明由于叶尖间隙的存在而形成的叶尖泄漏流动对压气机流场结构、能量传递、旋转失速先兆及损失的生成有着决定性影响。同时在工程上，叶尖间隙的微小变化将导致压气机效率、稳定性、气动噪声的较大变化。
2、减小发动机转子叶片的叶尖间隙，对于减少由于工作介质的泄漏而造成的效率损失，提高发动机工作的气动稳定性，进一步提高发动机的性能和推重比有着十分重要的研究意义。然而如果为了提高发动机性能而一味降低间隙则可能导致叶尖与机匣的碰摩，影响发动机的安全。如何设计控制间隙使其最为合适，对提高发动机性能、保证飞行安全非常重要。而合理地设计间隙，或进行主动间隙控制，关键在于搞清间隙的实际变化情况，掌握它的变化规律。
3、目前比较常见的间隙测量方法包括电容法、光学法、电涡流法和微波法等。从应用程度看，由于电容法研究较早，技术相对成熟，且传感器耐温性能较好，因此已成为国内外航空发动机间隙测量领域的主流测试方法。
4、间隙测量系统的测量结果不仅受被测间隙变化的影响，同时受多种环境等因素的影响，为了得到准确的间隙测量结果，间隙测量系统在使用前必须采用专用设备对其进行校准。如电容式叶尖间隙
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种间隙测量系统高温动态校准装置及方法，充分考虑高温动态情况下标准间隙值的确定方式，通过基于飞秒激光的动态位移测量系统以及对应的校准方法实现高温和高速旋转条件下由于轴偏、振动和伸长等因素造成的高温动态下与静态下标准间隙的变化量的测量和计算，通过模拟高温机匣的建立实现了传感器的工作环境的模拟，实现间隙测量系统在高温动态环境下的校准。
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。
3、本专利技术公开的一种间隙测量系统高温动态校准装置，包括高速转子系统，静态位移测量系统，动态位移测量系统，加热系统。校准对象为间隙测量系统。
4、高速转子系统主要实现发动机旋转环境的动态模拟，高速转子系统包括校准盘、高速电机和相关的配套支撑组件；校准盘通过轴套与高速电机轴实现直连，通过高速电机控制器提供校准要求的转速条件。
5、静态位移测量系统主要提供校准盘旋转前校准盘叶片的叶尖端面与被校叶尖间隙测量传感器探头端面之间静态标准间隙；静态位移测量系统包括高精密位移导轨、间隙控制模块和位置调节装置；位置调节装置实现被校叶尖间隙传感器探头与校准盘叶片的正对位置的调整，间隙控制模块控制高精密位移导轨在间隙测量方向上移动，给出静态下的标准间隙。
6、动态位移测量系统主要实现旋转状态下，由于轴偏、振动、加热等因素造成的高温动态标准间隙与静态间隙相比的变化量的测量；动态位移测量系统包括动态位移测量系统探头和探头调节装置，以及动态位移测量系统底座；动态位移测量系统底座为动态位移测量系统提供安装平台，探头调节装置保证动态位移测量系统探头发出的信号能够通过激光通孔并与被校叶尖间隙传感器探头测量同一叶片端面。
7、加热系统为校准装置提供高温校准环境；加热系统包括温度控制器、模拟高温机匣和发热体，温度控制器用于实现加热温度的设定和控制，发热体为发热源，模拟高温机匣用于模拟被校传感器工作时的高温安装壁面，使得校准装置的环境与发动机实际工况更加接近。
8、本专利技术公开的一种间隙测量系统高温动态校准方法，基于所述一种间隙测量系统高温动态校准装置实现。所述一种间隙测量系统高温动态校准方法，在高温动态环境下，一方面由于高温伸长等因素将导致标准间隙值发生变化，另一方面由于旋转导致的叶片振动等也会造成标准间隙的变化，校准方法中需要对上述两项变化量进行计算，以补偿校准过程中高温和动态对标准间隙的影响，包括如下步骤：
9、步骤一、在常温环境下，测量静态标准间隙，在叶片静止状态下，测量得到被校叶尖间隙传感器探头与叶片叶尖端面之间的距离，即常温下的静态标准间隙dcj；
10、步骤二、在常温环境下，测量动态位移测量系统初始值，在叶片静止状态下，测量得到动态位移测量系统探头与叶片叶尖端面之间的初始距离，即dcdc；其中，dcdc通过对叶片上去除边缘点和干扰点之外的所有测量点的平均值计算得到，n为叶片上的计算过程中选取的有效测量点数；
11、步骤三、在常温环境下，计算被校叶尖间隙传感器探头端面与动态位移测量系统探头端面之间的距离dcfc，即dcfc＝dcdc-dcj；
12、步骤四、在设定高温环境下，测量动态位移测量系统初始值，在叶片静止状态下，测量得到高温环境下动态位移测量系统探头与叶片叶尖端面之间的距离，即dgdc；
13、步骤五、在设定高温环境下，通过在被校叶尖间隙传感器探头安装座端面上的激光通孔上设置反射端面，利用动态位移测量系统探头来测量被校叶尖间隙传感器探头端面与动态位移测量系统探头端面之间的距离，即dcfg；
14、步骤六、在设定高温环境下，计算伸长量导致的标准间隙的变化量；设被校叶尖间隙传感器探头伸长量为δ1，叶片伸长量为δ2，动态位移测量系统探头伸长量为δ3，则标准间隙的变化量为δ1+δ2；
15、基于常温与高温下动态位移测量系统探头端面与被校叶尖间隙传感器探头端面以及叶片叶尖端面之间的距离建立如下方程：
16、dcfg＝dcfc+δ1-δ3 (1)
17、dgdc＝dcdc-δ2-δ3 (2)
18、将(1)与(2)相减，则得到高温下标准间隙的变化量为
19、δ1+δ2＝(dcfg-dgdc)-(dcfc-dcdc)＝(dcfg-dgdc)+dcj
20、步骤七、在设定高温环境下，计算动态位移测量值，当叶片旋转时，在固定静态标准间隙条件下，测量得到动态位移测量系统探头与静态测量时对应的同一叶片叶尖端面之间的距离，即dgd；其中，dgd通过对叶片上去除边缘点和干扰点之外的所有测量点的平均值计算得到，m为叶片上的计算过程中选取的有效测量点数；
21、步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.间隙测量系统高温动态校准装置，其特征在于：包括高速转子系统，静态位移测量系统，动态位移测量系统，加热系统，校准对象为间隙测量系统；
2.一种间隙测量系统高温动态校准方法，基于如权利要求1所述的间隙测量系统高温动态校准装置实现，其特征在于：包括如下步骤，
3.如权利要求2所述的间隙测量系统高温动态校准方法，其特征在于：采用基于飞秒激光的光学测量方法进行动态下飞秒探头到叶尖端面之间距离的测量，补偿高温和动态下的标准间隙的变化。
4.如权利要求1和2所述的间隙测量系统高温动态校准装置和方法，其特征在于：加热系统采用定制二硅化钼加热棒在小空间范围内实现模拟高温机匣的加热。
【技术特征摘要】
1.间隙测量系统高温动态校准装置，其特征在于：包括高速转子系统，静态位移测量系统，动态位移测量系统，加热系统，校准对象为间隙测量系统；
2.一种间隙测量系统高温动态校准方法，基于如权利要求1所述的间隙测量系统高温动态校准装置实现，其特征在于：包括如下步骤，
3.如权利要求2所述的间...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴娅辉，谢兴娟，高珊，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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