一種檢測航空發動機風扇葉片顫振故障的方法
2023-06-18 21:52:36
專利名稱：一種檢測航空發動機風扇葉片顫振故障的方法
技術領域：
本發明涉及航空發動機領域，具體是一種監測發動機風扇葉片顫振故障的方法。
背景技術：
葉片顫振是發動機在運行中常常出現的問題，顫振是典型的升力系統處於失速攻角附近所發生的氣動彈性失穩現象。顫振問題導致的葉片高頻振動常常會造成疲勞破壞， 顫振疲勞失效是由於葉片在特定條件下與葉片彈性耦合，出現氣動彈性失穩現象而導致的疲勞失效。顫振疲勞失效屬於低周疲勞失效，失效的應力水平高，損傷的疲勞循環次數低。 發動機風扇葉片一旦發生顫振，如果不及時發現和控制，往往在短時間內造成葉片的損傷， 帶來災難性後果。因此，實時地、準確地監測葉片顫振的發生具有重要的意義。現有葉片顫振的實驗檢測方法有限。應變量電測法是目前應用最廣泛、在試驗技術上已非常完善的接觸式測量方法，能較好地確定葉片的振動特性和響應結果。但是，應變計在貼片引線和引電器安裝過程中需對發動機轉子結構進行改裝，而且，監測葉片數量受限會影響整級葉片最大振動應力測量的準確性，應變計、引電器的改裝成本、安裝周期和使用壽命都會限制其應用。該方法只能應用於部件的科研過程中，無法在發動機試車和服役過程中使用。近些年開展了非接觸式葉片振動測量技術研究，非接觸式葉片振動測試系統由光纖傳感器、光電變換器、信號預處理器、計數器卡、葉片振動數據採集分析軟體組成，逐漸應用於壓氣機試驗和發動機臺架試車中。但是，非接觸式葉片振動測試原理決定了非接觸式探頭必須採用外置、附加的安裝方式，因此無法在發動機服役的情況下使用。要克服上述的問題，關鍵在於不改變發動機風扇結構，在發動機實際使用條件下能夠實時監測風扇葉片顫振故障。
發明內容
為克服現有方法中存在的難於在發動機實際使用情況下監測風扇葉片顫振故障的不足，本發明提出了一種檢測航空發動機風扇葉片顫振故障的方法。本發明包括以下步驟第一步確定脈衝寬度。採集齒盤各齒使電渦流位移傳感器產生的電脈衝。電渦流位移傳感器通過振動信號傳輸線將所述的電脈衝信號送入信號調理器，信號調理器將電脈衝信號進行整流處理，並將其送入數據採集卡。所述的脈衝寬度包括各齒對應的脈衝寬度Ti和各齒隙對應的脈衝寬度、，所述的脈衝寬度^和、均為時間量。數據採集卡的模/數轉換器對電脈衝信號進行模/數轉換後，由數據採集卡的計數器通過自身產生的 F1 = 20MHz時鐘脈衝確定測速齒盤上各齒對應的脈衝寬度τ i(i = 1，3，5，. . .，2N_1)和各齒隙對應的脈衝寬度、(j = 2，4，6，...，2N)，所述的脈衝寬度^和、為時間量。Ti = I^F1(I)τ j = nj/Fi(2)
權利要求
1. 一種檢測航空發動機風扇葉片顫振故障的方法，其特徵在於，包括以下步驟 第一步確定脈衝寬度；採集齒盤各齒使電渦流位移傳感器產生的電脈衝；電渦流位移傳感器通過振動信號傳輸線將所述的電脈衝信號送入信號調理器，信號調理器將電脈衝信號進行整流處理，並將其送入數據採集卡；所述的脈衝寬度包括各齒對應的脈衝寬度τ i 和各齒隙對應的脈衝寬度、，所述的脈衝寬度^和、均為時間量；數據採集卡的模/ 數轉換器對電脈衝信號進行模/數轉換後，由數據採集卡的計數器通過自身產生的F1 = 20MHz時鐘脈衝確定測速齒盤上各齒對應的脈衝寬度τ i(i = 1，3，5，. . .，2N_1)和各齒隙對應的脈衝寬度、(j = 2，4，6，...，2N)，所述的脈衝寬度^和、為時間量； Ti = VF1(I) τ j = !!/F1 (2)其中，η,為各齒脈衝寬度對應的時鐘脈衝個數為各齒隙脈衝寬度對應的時鐘脈衝個數；信號調理器通過數據線將τ ,和、傳輸給計算機； 第二步確定轉子瞬時角速度利用發動機的測速齒盤上均勻分布的各齒的寬度△ Q1、各齒隙的寬度△ θ2、各齒對應的脈衝寬度= 1,3,5, ...，2Ν_1)和各齒隙對應的脈衝寬度τ」(j = 2,4,6,..., 2N)，通過公式(3)得到發動機轉子的瞬時角速度； 轉子的瞬時角速度Ω為 'Δ約
全文摘要
一種檢測航空發動機風扇葉片顫振的方法，利用航空發動機的測速齒盤、電渦流位移傳感器、信號調理器、數據採集卡和計算機測量航空發動機的扭轉振動，對航空發動機地面臺架試車、機載地面試車和機動飛行條件下的扭轉振動進行實時監測。通過檢測轉子扭振信號中包含的風扇葉片顫振特徵頻率，判斷風扇葉片的氣彈狀態，診斷航空發動機葉片顫振故障，提高發動機的可靠性和可維護性。本發明直接從航空發動機軸系上測得扭轉振動信號，能清晰地反映顫振的故障信息，測量得到的扭轉振動信號成分簡單，便於分析，克服了目前常規測量方法的工程局限性，確保能在發動機地面臺架試車、機載地面試車和機動飛行等各種條件下實施風扇葉片的顫振的實時監測。
文檔編號G01M15/12GK102507205SQ20111033278
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者廖明夫, 王儼剴, 王四季, 蔣雲帆 申請人:西北工業大學