一種渦輪導向器排氣面積的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪導向器排氣面積的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 導向器排氣面積大小直接影響發(fā)動機推力、轉(zhuǎn)差率和耗油率等性能，尤其對發(fā)動 機排氣溫度的影響。據(jù)CFM56文獻資料介紹，高壓渦輪導向器排氣面積每增長1 %，對發(fā)動 機EGT的影響約為2. 5°C。故在設(shè)計上通過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)動機性能。
[0003] 國內(nèi)航空業(yè)內(nèi)，對于導向器排氣面積的測量基本是用杠桿表和簡單的測具或三坐 標測量機測量。通過對葉片組件的一個窗口的幾個寬度、高度逐項測量，然后逐項計算得出 排氣面積數(shù)值。這些方法需要多個數(shù)據(jù)支撐計算得出面積，加大了數(shù)據(jù)累積誤差的傳遞，存 在測量誤差大、可靠定位差、費工又費時問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種渦輪導向器排氣面積的測量方法，以解決目前的測量方 法誤差大的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 一種渦輪導向器排氣面積的測量方法，包括如下步驟；
[0007] 步驟一、通過具有預(yù)定面積的標準校準面積窗口件，對預(yù)定量具的數(shù)值指示器進 行調(diào)零，調(diào)零后的所述數(shù)值指示器顯示的初始默認面積值即為所述標準校準面積窗口件的 預(yù)定面積值；
[0008] 步驟二、通過所述預(yù)定量具對導向器葉片的單個待測窗口進行測量，所述數(shù)值指 示器顯示的測量面積值即為所述單個待測窗口的面積值與所述標準校準面積窗口件的預(yù) 定面積值的差值；
[0009] 步驟三、根據(jù)所述數(shù)值指示器顯示的測量面積值和所述標準校準面積窗口件的預(yù) 定面積值，計算得到所述單個待測窗口的面積值；
[0010] 步驟四、根據(jù)多個所述單個待測窗口的面積值計算得到導向器葉片整個待測窗口 的面積值。
[0011] 可選地，通過如下公式計算得到單個窗口的面積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)動機旋轉(zhuǎn)中心到相應(yīng)截面的高度，i表 示窗口序號，K為系數(shù)，H為單個窗口的高度。
[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待測窗口的面積值：
[0015] AF=FrF0；
[0016] 其中，匕為所述單個待測窗口的面積值，F(xiàn)。為所述標準校準面積窗口件的預(yù)定面 積值，△F為所述單個待測窗口的面積值與所述標準校準面積窗口件的預(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)定量具自動完成。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 本發(fā)明的渦輪導向器排氣面積的測量方法中，首先通過標準校準面積窗口件對預(yù) 定量具進行調(diào)零，再通過預(yù)定量具測量單個待測窗口，得到預(yù)定量具與單個待測窗口的面 積差，再根據(jù)面積差計算得到單個待測窗口的面積值，最終得到整個待測窗口的面積值；本 發(fā)明能夠直接測量單個待測窗口的排氣面積大小，提高了測量精度。
【附圖說明】
[0020] 此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施 例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0021] 圖1是本發(fā)明高壓渦輪導向葉片組件當量排氣面積測量的俯視示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0024] 這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及 附圖時，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)明提供的渦輪導向器排氣面積的測量方法，包括如下步 驟；
[0026] 步驟一、通過具有預(yù)定面積的標準校準面積窗口件，對預(yù)定量具的數(shù)值指示器進 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面積值即為標準校準面積 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)，用于測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)以計算 得到窗口（兩個葉片1之間）面積。具體地，單個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)動機旋轉(zhuǎn)中心（圖1中0點）到相應(yīng) 截面的高度，i表示窗口序號，K為系數(shù)，H為單個窗口的高度（圖3中G點與D點之間的距 離）。
[0030] 另外，如圖2和圖3中所示的，C點為測量時的一個測點，A點為另一測點，TW為量 測點的所測寬度；圖3中m-m、p-p、n-n為測量寬度的截面。
[0031] 因此，預(yù)定量具至少需要測量上述三個高度R的所在截面的喉道寬度以及相對應(yīng) 的窗口高度H，并且是一次性測量得到，再夠根據(jù)測量的數(shù)值自動計算得到窗口面積，再通 過數(shù)值指示器對結(jié)果進行顯示。
[0032] 步驟二、通過預(yù)定量具對導向器葉片1的單個待測窗口進行測量，數(shù)值指示器顯 示的測量面積值即為單個待測窗口的面積值與標準校準面積窗口件的預(yù)定面積值的差值。
[0033] 從導向葉片1單個窗口的當量排氣面積匕公式（1)入手，推導其微分方程，計算 結(jié)果如下公式（2)所示：
[0034]
[0035] 忽略高階無窮小項后，推導關(guān)系式是一個多項式的代數(shù)和。因此，匕為單個待測窗 口的面積值，匕為標準校準面積窗口件的預(yù)定面積值，△F為單個待測窗口的面積值與標準 校準面積窗口件的預(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)計預(yù)定量具，可以通過其內(nèi)部的一些機構(gòu)實現(xiàn)導向器葉 片窗口排氣面積的多個單值空間尺寸的測量和反饋，以及多個單值空間尺寸到面積轉(zhuǎn) 換，完成自動運算面積增量的目的。具體實現(xiàn)方式為：第一步先計算各單值尺寸增量 1、~、1、A?11;第二步將這幾項所測得之積加起來；第三步將所測得結(jié)果 整理放大，顯示出來。
[0038] 同時，依據(jù)推導公式中的高階無窮小項，分析上述方法單個窗口排氣面積的方法 誤差。計算結(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%，遠遠小于1%<AF' 的設(shè)計要求。因此，從方法誤差引起的誤差上 取舍，相較設(shè)計允許誤差可以忽略不計：
[0039]
[0040] 步驟三、根據(jù)數(shù)值指示器顯示的測量面積值和標準校準面積窗口件的預(yù)定面積 值，計算得到單個待測窗口的面積值。
[0041] 步驟四、根據(jù)多個單個待測窗口的面積值計算得到導向器葉片整個待測窗口的面 積值。
[0042] 本發(fā)明的導向器葉片1整個待測窗口的面積A，采用如下所示的公式（5)來計算， 為所有獨立的數(shù)值指示器讀數(shù)總和加上標準校準面積數(shù)值匕乘以單元體獨立窗口的個數(shù)N 的總和：
[0043]
[0044] 本發(fā)明是一種小偏差一次測量方法，實現(xiàn)了渦輪導向器排氣面積的精確測量?；?于渦輪導向器當量排氣面積的定義原則，將葉片1單個窗口排氣面積的多個單值空間尺寸 的測量和反饋，以及多個單值空間尺寸到面積轉(zhuǎn)換封閉在測量設(shè)備內(nèi)部，由測量設(shè)備自身 的綜合聯(lián)動機構(gòu)自動計算面積數(shù)值，從而實現(xiàn)排氣面積的直接、精確、高效測量。
[0045] 本發(fā)明的方法打破了以往需要通過測量4個單值再計算面積的傳統(tǒng)工藝，實現(xiàn)了 直接測量排氣面積大小，和直接對葉片最小截面排氣面積的測量，提高了測量精度；同時使 得工作效率至少提高了 75%，工作時間至少減少了 3/4 ;也給行業(yè)內(nèi)導向器面積測量技術(shù) 開辟了一條新的方向。
[0046] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為 準。
【主權(quán)項】
1. 一種渦輪導向器排氣面積的測量方法，其特征在于，包括如下步驟； 步驟一、通過具有預(yù)定面積的標準校準面積窗口件，對預(yù)定量具的數(shù)值指示器進行調(diào) 零，調(diào)零后的所述數(shù)值指示器顯示的初始默認面積值即為所述標準校準面積窗口件的預(yù)定 面積值； 步驟二、通過所述預(yù)定量具對導向器葉片的單個待測窗口進行測量，所述數(shù)值指示器 顯示的測量面積值即為所述單個待測窗口的面積值與所述標準校準面積窗口件的預(yù)定面 積值的差值； 步驟三、根據(jù)所述數(shù)值指示器顯示的測量面積值和所述標準校準面積窗口件的預(yù)定面 積值，計算得到所述單個待測窗口的面積值； 步驟四、根據(jù)多個所述單個待測窗口的面積值計算得到導向器葉片整個待測窗口的面 積值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪導向器排氣面積的測量方法，其特征在于，是通過如下 公式計算得到單個窗口的面積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)動機旋轉(zhuǎn)中心到相應(yīng)截面的高度，i表示窗 口序號，K為系數(shù)，H為單個窗口的高度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪導向器排氣面積的測量方法，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待測窗口的面積值： AF = F1-F0; 其中，F(xiàn)1為所述單個待測窗口的面積值，F(xiàn) ^為所述標準校準面積窗口件的預(yù)定面積值， A F為所述單個待測窗口的面積值與所述標準校準面積窗口件的預(yù)定面積值的差值，即面 積增量。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪導向器排氣面積的測量方法，其特征在于，所述步驟三 是由所述預(yù)定量具自動完成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及航空測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪導向器排氣面積的測量方法，以解決目前的測量方法誤差大的問題。本發(fā)明的渦輪導向器排氣面積的測量方法中，首先通過標準校準面積窗口件對預(yù)定量具進行調(diào)零，再通過預(yù)定量具測量單個待測窗口，得到預(yù)定量具與單個待測窗口的面積差，再根據(jù)面積差計算得到單個待測窗口的面積值，最終得到整個待測窗口的面積值；本發(fā)明能夠直接測量單個待測窗口的排氣面積大小，提高了測量精度。
【IPC分類】G01B21/28
【公開號】CN104990531
【申請?zhí)枴緾N201510393981
【發(fā)明人】曹艷, 王彤, 盧文彪
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月6日