[发明专利]基于交流放电的叶尖间隙标定系统及标定方法

说明书

本发明公开一种基于交流放电的叶尖间隙标定系统，探针的尖端与机匣的内壁相平齐，探针的底端固定于滚珠丝杠的一侧，随滚珠丝杠一起移动；本发明还公开一种基于交流放电的叶尖间隙标定方法，包括如下步骤：步骤1，将探针从机匣内壁移动到与叶尖接触的位置，测量机匣与叶尖之间的距离；步骤2，向外部径直移动探针，调整探针与叶尖之间的径向距离d_i，测量探针与叶尖的放电起始电压U_i，从而完成单个叶片放电起始电压和叶尖间隙的关系标定。此种方案操作简单，可用于叶尖间隙的实际测量，可实现每个叶片的间隙标定，提高测量精度。

技术领域

本发明属于叶片间隙测量领域，特别涉及一种基于交流放电的叶尖间隙标定系统及标定方法，可用于实际叶尖间隙的测量工作。

背景技术

航空发动机转子叶片尖端与机匣内壁之间的距离被称为叶尖间隙，是影响发动机性能和效率的一个重要参数。随着现代航空方法发展，对发动机性能要求不断提高，减小发动机叶尖间隙成为提高发动机性能的重要手段之一。减小发动机叶尖间隙可以降低工作介质泄漏，减小端壁损失，从而进一步提高发动机性能。但在减小叶尖间隙、提高效率的同时，过小的叶尖间隙配合在发动机工作状态变化时，很可能因为叶片受载变化、机匣变形、转子叶片与机匣热膨胀不一致等原因导致转静子的碰摩，影响飞行安全。因此，设计控制“最佳”间隙配合，对提高发动机性能和保证飞行安全非常重要。而合理的设计间隙或进行主动间隙控制，关键在于搞清间隙的实际变化情况，掌握其变化规律。在航空发动机实际使用过程中，影响发动机叶尖间隙的因素非常复杂，通过理论计算无法准确估算出间隙值，只能通过间隙实测给出叶尖间隙变化情况，从而进行优化设计。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于交流放电的叶尖间隙标定系统及标定方法，其操作简单，可用于叶尖间隙的实际测量，实现每个叶片的间隙标定，提高测量精度。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于交流放电的叶尖间隙标定系统，包括电压输出模块、探针、执行机构、电流测量转换模块和中央处理控制模块，其中，执行机构包括步进电机控制电路、步进电机和滚珠丝杠，步进电机与滚珠丝杠的驱动端连接，步进电机控制电路控制步进电机的旋转，从而推动滚珠丝杠移动；探针的尖端与机匣的内壁相平齐，且在探针插入机匣的部分包裹绝缘层，探针的底端固定于滚珠丝杠的一侧，随滚珠丝杠一起移动；所述电压输出模块的高压端连接探针，而电压输出模块的低压端通过电流测量转换模块连接叶片的中心；电流测量转换模块的输出端连接中央处理控制模块的输入端，而中央处理控制模块的输出端连接电压输出模块的控制端，用以控制电压输出模块的输出电压大小和有无，所述中央处理控制模块的输出端还连接步进电机控制电路，用以控制步进电机的旋转与否。

上述电流测量转换模块包括检测电阻、电压传感器和模数转换器，电压输出模块的低压端连接检测电阻的一端，检测电阻的另一端连接叶片的中心；电压传感器连接在检测电阻的两端，所述电压传感器的输出端经模数转换器连接中央处理控制模块的输入端。

上述探针由金属材料制成。

上述标定系统还包括固定架，固定架设于执行机构的底部，并固定于机匣上，从而将执行机构稳定放置于机匣的外壁上。

一种基于交流放电的叶尖间隙标定方法，包括如下步骤：

步骤1，将探针从机匣内壁移动到与叶尖接触的位置，测量机匣与叶尖之间的距离；

步骤2，向外部径直移动探针，调整探针与叶尖之间的径向距离d_i，测量探针与叶尖的放电起始电压U_i，从而完成单个叶片放电起始电压和叶尖间隙的关系标定。