專利名稱：一種檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片顫振故障的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體是一種監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片顫振故障的方法。
背景技術(shù)：
葉片顫振是發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中常常出現(xiàn)的問(wèn)題，顫振是典型的升力系統(tǒng)處于失速攻角附近所發(fā)生的氣動(dòng)彈性失穩(wěn)現(xiàn)象。顫振問(wèn)題導(dǎo)致的葉片高頻振動(dòng)常常會(huì)造成疲勞破壞， 顫振疲勞失效是由于葉片在特定條件下與葉片彈性耦合，出現(xiàn)氣動(dòng)彈性失穩(wěn)現(xiàn)象而導(dǎo)致的疲勞失效。顫振疲勞失效屬于低周疲勞失效，失效的應(yīng)力水平高，損傷的疲勞循環(huán)次數(shù)低。 發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片一旦發(fā)生顫振，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制，往往在短時(shí)間內(nèi)造成葉片的損傷， 帶來(lái)災(zāi)難性后果。因此，實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)葉片顫振的發(fā)生具有重要的意義。現(xiàn)有葉片顫振的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法有限。應(yīng)變量電測(cè)法是目前應(yīng)用最廣泛、在試驗(yàn)技術(shù)上已非常完善的接觸式測(cè)量方法，能較好地確定葉片的振動(dòng)特性和響應(yīng)結(jié)果。但是，應(yīng)變計(jì)在貼片引線和引電器安裝過(guò)程中需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝，而且，監(jiān)測(cè)葉片數(shù)量受限會(huì)影響整級(jí)葉片最大振動(dòng)應(yīng)力測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)變計(jì)、引電器的改裝成本、安裝周期和使用壽命都會(huì)限制其應(yīng)用。該方法只能應(yīng)用于部件的科研過(guò)程中，無(wú)法在發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)和服役過(guò)程中使用。近些年開(kāi)展了非接觸式葉片振動(dòng)測(cè)量技術(shù)研究，非接觸式葉片振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由光纖傳感器、光電變換器、信號(hào)預(yù)處理器、計(jì)數(shù)器卡、葉片振動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析軟件組成，逐漸應(yīng)用于壓氣機(jī)試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車(chē)中。但是，非接觸式葉片振動(dòng)測(cè)試原理決定了非接觸式探頭必須采用外置、附加的安裝方式，因此無(wú)法在發(fā)動(dòng)機(jī)服役的情況下使用。要克服上述的問(wèn)題，關(guān)鍵在于不改變發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用條件下能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇葉片顫振故障。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有方法中存在的難于在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用情況下監(jiān)測(cè)風(fēng)扇葉片顫振故障的不足，本發(fā)明提出了一種檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片顫振故障的方法。本發(fā)明包括以下步驟第一步確定脈沖寬度。采集齒盤(pán)各齒使電渦流位移傳感器產(chǎn)生的電脈沖。電渦流位移傳感器通過(guò)振動(dòng)信號(hào)傳輸線將所述的電脈沖信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理器，信號(hào)調(diào)理器將電脈沖信號(hào)進(jìn)行整流處理，并將其送入數(shù)據(jù)采集卡。所述的脈沖寬度包括各齒對(duì)應(yīng)的脈沖寬度Ti和各齒隙對(duì)應(yīng)的脈沖寬度、，所述的脈沖寬度^和、均為時(shí)間量。數(shù)據(jù)采集卡的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)數(shù)器通過(guò)自身產(chǎn)生的 F1 = 20MHz時(shí)鐘脈沖確定測(cè)速齒盤(pán)上各齒對(duì)應(yīng)的脈沖寬度τ i(i = 1，3，5，. . .，2N_1)和各齒隙對(duì)應(yīng)的脈沖寬度、(j = 2，4，6，...，2N)，所述的脈沖寬度^和、為時(shí)間量。Ti = I^F1(I)τ j = nj/Fi(2)
權(quán)利要求
1. 一種檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片顫振故障的方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步確定脈沖寬度；采集齒盤(pán)各齒使電渦流位移傳感器產(chǎn)生的電脈沖；電渦流位移傳感器通過(guò)振動(dòng)信號(hào)傳輸線將所述的電脈沖信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理器，信號(hào)調(diào)理器將電脈沖信號(hào)進(jìn)行整流處理，并將其送入數(shù)據(jù)采集卡；所述的脈沖寬度包括各齒對(duì)應(yīng)的脈沖寬度τ i 和各齒隙對(duì)應(yīng)的脈沖寬度、，所述的脈沖寬度^和、均為時(shí)間量；數(shù)據(jù)采集卡的模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)數(shù)器通過(guò)自身產(chǎn)生的F1 = 20MHz時(shí)鐘脈沖確定測(cè)速齒盤(pán)上各齒對(duì)應(yīng)的脈沖寬度τ i(i = 1，3，5，. . .，2N_1)和各齒隙對(duì)應(yīng)的脈沖寬度、(j = 2，4，6，...，2N)，所述的脈沖寬度^和、為時(shí)間量； Ti = VF1(I) τ j = !!/F1 (2)其中，η,為各齒脈沖寬度對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)為各齒隙脈沖寬度對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)；信號(hào)調(diào)理器通過(guò)數(shù)據(jù)線將τ ,和、傳輸給計(jì)算機(jī)； 第二步確定轉(zhuǎn)子瞬時(shí)角速度利用發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)速齒盤(pán)上均勻分布的各齒的寬度△ Q1、各齒隙的寬度△ θ2、各齒對(duì)應(yīng)的脈沖寬度= 1,3,5, ...，2Ν_1)和各齒隙對(duì)應(yīng)的脈沖寬度τ」(j = 2,4,6,..., 2N)，通過(guò)公式(3)得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)角速度； 轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)角速度Ω為 'Δ約
全文摘要
一種檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片顫振的方法，利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)速齒盤(pán)、電渦流位移傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)地面臺(tái)架試車(chē)、機(jī)載地面試車(chē)和機(jī)動(dòng)飛行條件下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子扭振信號(hào)中包含的風(fēng)扇葉片顫振特征頻率，判斷風(fēng)扇葉片的氣彈狀態(tài)，診斷航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片顫振故障，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和可維護(hù)性。本發(fā)明直接從航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸系上測(cè)得扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)，能清晰地反映顫振的故障信息，測(cè)量得到的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)成分簡(jiǎn)單，便于分析，克服了目前常規(guī)測(cè)量方法的工程局限性，確保能在發(fā)動(dòng)機(jī)地面臺(tái)架試車(chē)、機(jī)載地面試車(chē)和機(jī)動(dòng)飛行等各種條件下實(shí)施風(fēng)扇葉片的顫振的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01M15/12GK102507205SQ20111033278
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者廖明夫, 王儼剴, 王四季, 蔣云帆 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)