一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)向器排氣面積大小直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)推力、轉(zhuǎn)差率和耗油率等性能，尤其對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)排氣溫度的影響。據(jù)CFM56文獻(xiàn)資料介紹，高壓渦輪導(dǎo)向器排氣面積每增長(zhǎng)1 %，對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)EGT的影響約為2. 5°C。故在設(shè)計(jì)上通過(guò)裝配不同組別排氣邊形態(tài)的葉片，改變喉道面 積，以提尚發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0003] 國(guó)內(nèi)航空業(yè)內(nèi)，對(duì)于導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量基本是用杠桿表和簡(jiǎn)單的測(cè)具或三坐 標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量。通過(guò)對(duì)葉片組件的一個(gè)窗口的幾個(gè)寬度、高度逐項(xiàng)測(cè)量，然后逐項(xiàng)計(jì)算得出 排氣面積數(shù)值。這些方法需要多個(gè)數(shù)據(jù)支撐計(jì)算得出面積，加大了數(shù)據(jù)累積誤差的傳遞，存 在測(cè)量誤差大、可靠定位差、費(fèi)工又費(fèi)時(shí)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，以解決目前的測(cè)量方 法誤差大的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，包括如下步驟；
[0007] 步驟一、通過(guò)具有預(yù)定面積的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件，對(duì)預(yù)定量具的數(shù)值指示器進(jìn) 行調(diào)零，調(diào)零后的所述數(shù)值指示器顯示的初始默認(rèn)面積值即為所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的 預(yù)定面積值；
[0008] 步驟二、通過(guò)所述預(yù)定量具對(duì)導(dǎo)向器葉片的單個(gè)待測(cè)窗口進(jìn)行測(cè)量，所述數(shù)值指 示器顯示的測(cè)量面積值即為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù) 定面積值的差值；
[0009] 步驟三、根據(jù)所述數(shù)值指示器顯示的測(cè)量面積值和所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù) 定面積值，計(jì)算得到所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值；
[0010] 步驟四、根據(jù)多個(gè)所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值計(jì)算得到導(dǎo)向器葉片整個(gè)待測(cè)窗口 的面積值。
[0011] 可選地，通過(guò)如下公式計(jì)算得到單個(gè)窗口的面積Fi:
[0012] Fi= (T^+V+T^/SXH./IOOXK；
[0013] 其中，TWn是R為351. 0所在截面的喉道寬度，TWp是R為340. 0所在截面的喉道寬 度，TWm是R為329. 0所在截面的喉道寬度，R表示發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到相應(yīng)截面的高度，i表 示窗口序號(hào)，K為系數(shù)，H為單個(gè)窗口的高度。
[0014] 可選地，在所述步驟三中，是根據(jù)如下公式得到所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值：
[0015] AF=FrF0；
[0016] 其中，匕為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值，F(xiàn)。為所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面 積值，△F為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值的差值， 即面積增量。
[0017] 可選地，所述步驟三是由所述預(yù)定量具自動(dòng)完成。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 本發(fā)明的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法中，首先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件對(duì)預(yù) 定量具進(jìn)行調(diào)零，再通過(guò)預(yù)定量具測(cè)量單個(gè)待測(cè)窗口，得到預(yù)定量具與單個(gè)待測(cè)窗口的面 積差，再根據(jù)面積差計(jì)算得到單個(gè)待測(cè)窗口的面積值，最終得到整個(gè)待測(cè)窗口的面積值；本 發(fā)明能夠直接測(cè)量單個(gè)待測(cè)窗口的排氣面積大小，提高了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施 例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0021] 圖1是本發(fā)明高壓渦輪導(dǎo)向葉片組件當(dāng)量排氣面積測(cè)量的俯視示意圖；
[0022] 圖2是沿圖1的m-m、p-p和n-n線的斷面示意圖；
[0023] 圖3是沿圖2的A-A線的斷面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及 附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。
[0025] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，包括如下步 驟；
[0026] 步驟一、通過(guò)具有預(yù)定面積的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件，對(duì)預(yù)定量具的數(shù)值指示器進(jìn) 行調(diào)零以及量程平衡操作，調(diào)零后的數(shù)值指示器顯示的初始默認(rèn)面積值即為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積 窗口件的預(yù)定面積值F。。
[0027] 預(yù)定量具可以根據(jù)需要設(shè)置為多種適合的形狀結(jié)構(gòu)，用于測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù)以計(jì)算 得到窗口（兩個(gè)葉片1之間）面積。具體地，單個(gè)窗口的面積匕的公式（1)如下：
[0028] Fi= (T^+T^+T^^/SXHi/lOOXK..................(1);
[0029] 其中，TWn是R為351. 0所在截面的喉道寬度，TWp是R為340. 0所在截面的喉道寬 度，TWm是R為329. 0所在截面的喉道寬度，R表示發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中心（圖1中0點(diǎn)）到相應(yīng) 截面的高度，i表示窗口序號(hào)，K為系數(shù)，H為單個(gè)窗口的高度（圖3中G點(diǎn)與D點(diǎn)之間的距 離）。
[0030] 另外，如圖2和圖3中所示的，C點(diǎn)為測(cè)量時(shí)的一個(gè)測(cè)點(diǎn)，A點(diǎn)為另一測(cè)點(diǎn)，TW為量 測(cè)點(diǎn)的所測(cè)寬度；圖3中m-m、p-p、n-n為測(cè)量寬度的截面。
[0031] 因此，預(yù)定量具至少需要測(cè)量上述三個(gè)高度R的所在截面的喉道寬度以及相對(duì)應(yīng) 的窗口高度H，并且是一次性測(cè)量得到，再夠根據(jù)測(cè)量的數(shù)值自動(dòng)計(jì)算得到窗口面積，再通 過(guò)數(shù)值指示器對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0032] 步驟二、通過(guò)預(yù)定量具對(duì)導(dǎo)向器葉片1的單個(gè)待測(cè)窗口進(jìn)行測(cè)量，數(shù)值指示器顯 示的測(cè)量面積值即為單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值的差值。
[0033] 從導(dǎo)向葉片1單個(gè)窗口的當(dāng)量排氣面積匕公式（1)入手，推導(dǎo)其微分方程，計(jì)算 結(jié)果如下公式（2)所示：
[0034]
[0035] 忽略高階無(wú)窮小項(xiàng)后，推導(dǎo)關(guān)系式是一個(gè)多項(xiàng)式的代數(shù)和。因此，匕為單個(gè)待測(cè)窗 口的面積值，匕為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值，△F為單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與標(biāo)準(zhǔn) 校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值的差值，即面積增量，即：
[0036]AF=FfF。..................（3)。
[0037] 那么，單個(gè)排氣窗口總面積的變化量dF，等于排氣窗口各單尺寸分值變化量 的代數(shù)和。從而，按關(guān)系式設(shè)計(jì)預(yù)定量具，可以通過(guò)其內(nèi)部的一些機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向器葉 片窗口排氣面積的多個(gè)單值空間尺寸的測(cè)量和反饋，以及多個(gè)單值空間尺寸到面積轉(zhuǎn) 換，完成自動(dòng)運(yùn)算面積增量的目的。具體實(shí)現(xiàn)方式為：第一步先計(jì)算各單值尺寸增量 1、~、1、A?11;第二步將這幾項(xiàng)所測(cè)得之積加起來(lái)；第三步將所測(cè)得結(jié)果 整理放大，顯示出來(lái)。
[0038] 同時(shí)，依據(jù)推導(dǎo)公式中的高階無(wú)窮小項(xiàng)，分析上述方法單個(gè)窗口排氣面積的方法 誤差。計(jì)算結(jié)果如公式（4)所示，可知方法誤差所占的百分比為：（5. 2607X10-3) +4. 4685 =0. 11%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1%<AF' 的設(shè)計(jì)要求。因此，從方法誤差引起的誤差上 取舍，相較設(shè)計(jì)允許誤差可以忽略不計(jì)：
[0039]
[0040] 步驟三、根據(jù)數(shù)值指示器顯示的測(cè)量面積值和標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積 值，計(jì)算得到單個(gè)待測(cè)窗口的面積值。
[0041] 步驟四、根據(jù)多個(gè)單個(gè)待測(cè)窗口的面積值計(jì)算得到導(dǎo)向器葉片整個(gè)待測(cè)窗口的面 積值。
[0042] 本發(fā)明的導(dǎo)向器葉片1整個(gè)待測(cè)窗口的面積A，采用如下所示的公式（5)來(lái)計(jì)算， 為所有獨(dú)立的數(shù)值指示器讀數(shù)總和加上標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積數(shù)值匕乘以單元體獨(dú)立窗口的個(gè)數(shù)N 的總和：
[0043]
[0044] 本發(fā)明是一種小偏差一次測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了渦輪導(dǎo)向器排氣面積的精確測(cè)量?；?于渦輪導(dǎo)向器當(dāng)量排氣面積的定義原則，將葉片1單個(gè)窗口排氣面積的多個(gè)單值空間尺寸 的測(cè)量和反饋，以及多個(gè)單值空間尺寸到面積轉(zhuǎn)換封閉在測(cè)量設(shè)備內(nèi)部，由測(cè)量設(shè)備自身 的綜合聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)計(jì)算面積數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)排氣面積的直接、精確、高效測(cè)量。
[0045] 本發(fā)明的方法打破了以往需要通過(guò)測(cè)量4個(gè)單值再計(jì)算面積的傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)了 直接測(cè)量排氣面積大小，和直接對(duì)葉片最小截面排氣面積的測(cè)量，提高了測(cè)量精度；同時(shí)使 得工作效率至少提高了 75%，工作時(shí)間至少減少了 3/4 ;也給行業(yè)內(nèi)導(dǎo)向器面積測(cè)量技術(shù) 開(kāi)辟了一條新的方向。
[0046] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為 準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟； 步驟一、通過(guò)具有預(yù)定面積的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件，對(duì)預(yù)定量具的數(shù)值指示器進(jìn)行調(diào) 零，調(diào)零后的所述數(shù)值指示器顯示的初始默認(rèn)面積值即為所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定 面積值； 步驟二、通過(guò)所述預(yù)定量具對(duì)導(dǎo)向器葉片的單個(gè)待測(cè)窗口進(jìn)行測(cè)量，所述數(shù)值指示器 顯示的測(cè)量面積值即為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面 積值的差值； 步驟三、根據(jù)所述數(shù)值指示器顯示的測(cè)量面積值和所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面 積值，計(jì)算得到所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值； 步驟四、根據(jù)多個(gè)所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值計(jì)算得到導(dǎo)向器葉片整個(gè)待測(cè)窗口的面 積值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，其特征在于，是通過(guò)如下 公式計(jì)算得到單個(gè)窗口的面積Fi: Fi= (T^+T^J/SXH./IOOXK； 其中，Twn是R為351.0所在截面的喉道寬度，Twp是R為340.0所在截面的喉道寬度， Twm是R為329. 0所在截面的喉道寬度，R表示發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到相應(yīng)截面的高度，i表示窗 口序號(hào)，K為系數(shù)，H為單個(gè)窗口的高度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，其特征在于，在所述步 驟三中，是根據(jù)如下公式得到所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值： AF = F1-F0; 其中，F(xiàn)1為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值，F(xiàn) ^為所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值， A F為所述單個(gè)待測(cè)窗口的面積值與所述標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件的預(yù)定面積值的差值，即面 積增量。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三 是由所述預(yù)定量具自動(dòng)完成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及航空測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法，以解決目前的測(cè)量方法誤差大的問(wèn)題。本發(fā)明的渦輪導(dǎo)向器排氣面積的測(cè)量方法中，首先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)面積窗口件對(duì)預(yù)定量具進(jìn)行調(diào)零，再通過(guò)預(yù)定量具測(cè)量單個(gè)待測(cè)窗口，得到預(yù)定量具與單個(gè)待測(cè)窗口的面積差，再根據(jù)面積差計(jì)算得到單個(gè)待測(cè)窗口的面積值，最終得到整個(gè)待測(cè)窗口的面積值；本發(fā)明能夠直接測(cè)量單個(gè)待測(cè)窗口的排氣面積大小，提高了測(cè)量精度。
【IPC分類(lèi)】G01B21/28
【公開(kāi)號(hào)】CN104990531
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510393981
【發(fā)明人】曹艷, 王彤, 盧文彪
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日