[发明专利]用于叶片小微孔角度测量的测量针

说明书

一种用于叶片小微孔角度测量的测量针，其用于对航空发动机叶片的气膜孔的实际角度进行直接测量，其包括包括插入部和外延部，所述插入部的直径d1比所述气膜孔的直径小0.01mm。所述外延部的直径d2比所述插入部的直径d1大至少0.02mm，所述插入部的长度L1不小于5mm，所述测量针的总长度L2不小于12mm。本发明所提供的用于叶片小微孔角度测量的测量针，可实现对叶片气膜孔角度的直接测量，获得真实的气膜孔角度数据，而且测量过程不会对叶片造成物理损伤。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种对航空发动机叶片上的小微孔的真实角度进行测量的测量针。

背景技术

对现代航空发动机来说，随着性能的日益提升，各部件，特别是叶片的工作环境也越来越恶劣，因此需要利用各种技术手段来应对，例如，对于涡轮叶片来说，为保证其在高温、高压环境下还保有良好的力学性能，需要在将叶片铸造成空心结构，通过在内腔设置排气通道，并在叶片的叶身上，特别是叶身排气边上加工出多个气膜孔接通内腔，从而使得进入内腔的冷空气可以从叶身的气膜孔中喷出，在带走一定叶身热量的同时，在叶身上形成一层冷空气保护层，从而进一步降低叶身温度，保证叶片不被高温、高压的燃气烧蚀。因此，每一个气膜孔的角度均有严格要求，这样才能确保冷空气能均匀覆盖叶身所有区域，

图1a为一种航空发动机叶片的立体结构示意图；图1b为图1a的叶片的另一个视角的立体结构原理示意图；图1c为图1a的叶片的剖视结构原理示意图；图1d为图1a的叶片的叶身的剖面结构原理示意图；图1e为图1d的A-A剖面结构原理示意图；其中，图1c、图1d和图1e中标示的X、Y、Z为叶片测量坐标系，其依据中国航空工业部标准中的定义，在此不再赘述。参见图1a-1e所示，该航空发动机叶片100采用空心内冷结构，叶片底部设置铸造成型的与内腔连通的靠近前缘一侧的第一进气口11和靠近后缘一侧的第二进气口12，在叶尖设置有深2mm的叶尖槽30，所述叶尖槽30设置有出气口，所述后缘设置有Z轴平行的加工面20，所述加工面20上设置有多个与所述内腔连通的气膜孔21。

所述第一进气口11、所述第二进气口12以及所述叶尖槽30内的出气口均在铸造时直接成型，所述加工面20和所述气膜孔21在后继机加工序成型，其中先加工出所述加工面20，然后所述气膜孔21通过电火花加工方式在所述加工面20打孔成型后接通所述航空发动机叶片100的内腔。

所述气膜孔21的孔径一般为φ0.25mm～φ0.5mm之间，深度不小于6mm，所述加工面20至少设置有一组所述气膜孔21，每一组所述气膜孔21的孔径及倾斜角度相同。也就是说，所述加工面20可能会设置有不止一组的不同孔径的所述气膜孔21，在图1e中显示的是在所述加工面20上设置的是孔径相同的同一组所述气膜孔21的情况。

对于所述气膜孔21，在所述航空发动机叶片100的生产加工过程中，其与内腔的连通性可通过水流实验方式验证，也即是，利用一个可封闭的柔性接头与所述航空发动机叶片100的榫头部(也即是与所述第一进气口11和所述第二进气口12)密封连通，通过输入加压的水流，观察检测是否所有的所述气膜孔21能够排水，从而判断所述气膜孔21与内腔的连通与否。此外，如发明人在中国专利ZL2017112497983中提供的一种涡轮叶片机加孔空气流量测量方法所述，还可直接测量获得所述气膜孔21的流量数据。

但是，如图1d和图1e所示，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α和与Z轴的夹角β，在设计上也有一定的要求，例如，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α可设计为61.5°±30′，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的Z轴的夹角β可设计为80°±30′。由于所述气膜孔21的孔径过小，目前，尚未有公开的技术方案可用于对所述气膜孔21的角度进行直接测量。

现有的生产工艺中，只能是通过在电火花加工设备的参数设定之后，在代加工的所述航空发动机叶片100上加工出φ1mm的大孔，使用φ1的标准量棒插入所加工的打孔中，再通过三坐标机测量标准量棒的角度，角度合格则表示机床和/或夹具调整角度合格，再加工要求图纸要求孔径的小孔。