[发明专利]一种航空发动机转子叶片逆向设计方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机转子叶片逆向设计方法，包括以下步骤：首先，通过测量榫头工作面上的数据确定叶片中心坐标系；然后，测量坐标系下叶片的叶尖到叶根的多个截面数据；最后，在叶片中心坐标系下拟合叶型数据，处理得到最终叶型；本发明的航空发动机转子叶片逆向设计方法利用精确度更高、处理难度更大的叶片榫头工作面作为叶片中心坐标系的定位面，解决了叶片中心坐标系定位不准确的问题，同时，本发明的叶型数据拟合处理方法只需经过一次拟合得到最终叶型，降低了二次拟合带来的误差。

技术领域

本发明属于转子叶片叶型测绘数据处理技术，具体涉及一种航空发动机转子叶片叶型测绘数据处理方法，特别涉及一种航空发动机转子叶片逆向设计方法。

背景技术

叶片逆向设计方法，是利用叶片测绘技术获取发动机转子叶片数据，最终进行反向设计的一种方法。我国早期为了仿制国外先进发动机叶片，通过该类技术获得国外先进发动机叶片的各类参数，快速实现国外先进航空发动机转子叶片的国产化。

现有的测绘技术，比较常用的叶片中心坐标系定位方式是通过测量叶片榫头前后端面来确定叶片中心，该方法操作方便，但由于榫头前后端面的精度不够导致用该方法定位的叶片中心准确度不够；另外，当前叶片测绘中比较常用的测绘数据处理方法是对各个叶片在同一高度截面的测绘数据单独处理，即对单个叶片测绘数据经过拟合得到每个叶片的测绘叶型，然后将上述得到的叶型进行融合得到一个叶型作为该高度截面的最终测绘叶型。该方法的缺点是需要经过2次拟合才能得到某一高度截面的叶型，这两次拟合过程中容易产生误差累计，导致最终叶型与样件叶型偏离较大。因此，当前的叶片测绘方法无法满足现在国外先进的航空发动机转子叶片具有更复杂的气动外形对测绘精度的要求。

发明内容

发明目的：为解决上述问题。本发明提供了一种航空发动机转子叶片逆向设计方法，利用叶片榫头工作面作为叶片中心坐标系的定位面，并且只经过一次拟合得到最终叶型。

技术方案：本发明的一种航空发动机转子叶片逆向设计方法，包括以下步骤：首先，通过测量榫头工作面上的数据确定叶片中心坐标系；然后，测量坐标系下叶片的叶尖到叶根的多个截面(优选为10个截面)数据(优选三坐标测量)；最后，在叶片中心坐标系下拟合叶型数据，处理得到最终叶型。

进一步的，叶片中心坐标系确定方法如下：步骤一，在两个榫头工作面上各测量2组数据；步骤二，每组数据拟合为1条榫头轮廓线，在4条榫头轮廓线各取多个点(点数根据榫头大小人为决定，优选900)，然后分别用这些点在两个扫描平面上组成2对轮廓曲线，生成2对轮廓曲线的2条最短距离直线；步骤三，分别在2条最短距离直线上任取3个点(距离较远的3个点)，用这3个点生成第一基准面；步骤四，取2条最短距离直线的2个中点和任意一个2条最短距离直线上的点(距离较远的另1个点)生成第二基准面，即底面平行面；步骤五，测量第一基准面和第二基准面的夹角，小于一定角度(优选为0.2度)则进入下一步，否则从步骤一开始；步骤六，以2条最短距离直线的2个中点和第二基准面的法线生成第三基准面，即榫头中心面(说明：两条平行线中任意2条连线的中点的连线就是这平行线的中线)；步骤七，以前端的最短距离直线的中点为原点生成XY、XZ面(三维坐标系)，测量XY面与第二基准面的夹角，测量XZ 面和第三基准面的夹角；步骤八，XY面与第二基准面的交线为第一交线，XZ面与第三基准面的交线为第二交线，以第一交线为轴将第二基准面旋转与XY面重合，以第二交线为轴将第三基准面旋转与XZ面重合(用夹角转动提高精度)；步骤九，将最终得到的X轴、Y轴、Z轴和原点确定为叶片的中心坐标系。