发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,本文分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型,同时基于某型发动机试车数据计算了涡轮叶尖间隙,研究了发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律。结果表明:地面起动时涡轮叶尖间隙呈减小趋势,机匣形变量上升速率最大,叶片变化量对叶尖间隙变化影响最小,可为发动机地面起动时涡轮叶尖间隙控制策略的设计提供参考。     

基于触发脉冲的涡轮机械叶尖间隙监测方法

针对电涡流传感器在进行叶尖监测时因带宽不足导致的欠采样问题,提出了一种基于触发脉冲的叶片健康监测方法。通过对传感器在不同叶尖相对位置的灵敏度进行标定,获得传感器灵敏度与传感器探头到叶尖的距离及与叶尖重合度的函数表达式。在监测过程中,将叶尖间隙与叶尖计时数据相融合,通过叶尖计时的方法得到在各个数据点的采集时刻,计算传感器探头与叶片的重合度,结合标定得到的函数表达式,可分析得出各个数据点对应的叶尖间隙值,并通过搭建的叶尖间隙监测实验台进行了实验验证。结果表明,较于峰值定位法,所提出的触发脉冲法有效地解决了因电涡流传感器带宽限制引起的欠采样问题,改善了高线速度下叶尖间隙的测量准确性,为基于电涡流传感器的叶尖间隙主动控制及叶片振动监测提供基础。     

基于2D激光测量技术的矿用通风机叶尖间隙测量方法研究

针对矿用通风机叶尖间隙测量方法存在精度和自动化水平低等问题,对间隙测量技术、表征及评价方法等进行了研究,提出了一种基于2D激光测量的矿用通风机叶尖间隙测量方法。采用LS-100CN激光轮廓测量传感器采集了叶尖间隙几何信息,然后通过投影变换、特征提取等技术实现了叶尖间隙的高精度测量;采用叶片形位偏差、机壳形状偏差、综合叶尖间隙等参数,综合地表征和评价了通风机叶尖间隙的实际几何状态,得到了更全面、更科学的评价结果。研究结果表明:该方法具有精度高、非接触等特点,显著提高了测量的效率、精度和智能化水平。     

转子对高压涡轮叶尖间隙变化规律的影响

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,初步分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型。在此基础上,分别仿真计算转速变化和发动机起动过程瞬态温度下转子的径向变化,讨论了转子在飞行器机动飞行情况下的振动幅值对叶尖间隙的影响。结果表明,转子振动幅值和径向位移对叶尖间隙变化有重要作用。     

线性调频激光自混合干涉双通道微位移测量方法研究

为了满足工程中一些特殊二维位移测量需求或提高位移测量效率,建立了结构简单紧凑的激光自混合干涉双通道位移测量系统。首先,基于三镜法-珀腔模型给出自混合干涉系统的数学方程。其次,在弱反馈条件下施加线性电流调制,依据自混合信号频率和外部物体距离的线性关系,当两个物体到激光器距离不同时,频域会呈现两个独立的谱峰,分别对其进行相位解算,从而实现自混合双通道位移测量。然后,数值模拟生成了双通道激光自混合信号,根据全相位频谱分析技术对自混合信号两个谱峰的相位进行估算,重构了两个物体位移曲线,给出了仿真验证。最后,搭建了实验系统,进行了自混合干涉双通道位移测量实验,并给出实验测量结果。实验结果表明,该系统可以完全区分两个运动物体,位移测量相对误差优于8.42%。线性调频激光自混合干涉可以实现任意运动规律的双通道位移测量,通过继续分光其测量通道数仍可进一步增加。     

基于改进DBNs的三维叶尖间隙叶片裂纹诊断方法

针对航空发动机结构复杂、干扰因素多、叶片裂纹特征提取困难及难以精确诊断等问题,提出一种基于改进深度信念网络(deep belief networks,简称DBNs)的三维叶尖间隙叶片裂纹特征提取与诊断方法.首先,根据DBNs重构误差的传递规律,通过全局反向重构(global back-reconstruction,简称...     

航空发动机涡轮叶片叶尖损伤修复自适应加工技术研究与应用

损伤的涡轮叶片修复对航空发动机的检修及延寿具有重要意义.综述了某镍基铸造高温合金涡轮工作叶片修复技术的研究进展,重点介绍了叶尖部位自适应机械加工的修复方法,深入阐述了试验加工过程与验证结果,并对涡轮叶片修复技术的发展前景进行了展望.     

基于自组织网格的涡轮叶片NURBS曲面重构

涡轮叶片的制造过程中,常采用有限元方法进行铸造变形控制。本文研究了针对有限元网格离散点的NURBS曲面重构方法。方法包括4个步骤:(1)基于网格相邻点分析的边界曲线提取和初始曲面构造;(2)具有自组织特征的基于曲率的离散点抽样和压缩,并进行曲面分片;(3)采用叠代法进行NURBS曲面逼近;(4)简化的NURBS曲面拼接算法。对工程数据的处理结果分析表明,该方法的数据处理精度可以达到工程要求,并且能够较好地保留数据的几何特征。     

基于频谱的篦齿轴向窜动与叶尖间隙测量方法

航空发动机低压涡轮带冠叶片篦齿和机匣之间的叶尖间隙参数以及篦齿轴向窜动参数的在线高精度测量是保证涡轮发动机安全运作和气动效率的关键。传统的电容式叶尖间隙测量系统对噪声敏感度大,且不能对篦齿的轴向窜动参数同时进行测量。因此研制了一种“人”字形电容传感器,提出了一种基于频谱的篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数的提取方法。建立了“人”字形电容传感器测量模型。仿真分析了测量信号的幅度谱特征并提出了一种最优谱线选择方法。提出了基于转速和信号特征频率估计的自适应频域滤波,信号整周期等角度采样,幅度谱估计以及二元多项式曲面拟合相融合的信号处理方法,实现了叶尖间隙参数和轴向窜动参数的动态测量。在实验室环境下搭建了篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数测试实验平台,完成了标定和测量实验。实验结果显示,篦齿盘工作在1 900 r/min以下时,测量系统在0.5～1.5 mm叶尖间隙及±1 mm轴向窜动范围内,叶尖间隙测量精度达18μm,轴向窜动测量精度达30μm。     

基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺

航空发动机涡轮叶片裂纹的修复是飞机修理工作中的难题,目前国内对涡轮叶片裂纹的修复工艺研究甚少。本文研究了基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺,设计出了涡轮叶片裂纹的激光修复系统,得出了修复工艺过程和主要工艺参数。应用该工艺修复叶片裂纹,其质量满足使用需要。     

涡轮叶片三维叶尖间隙光纤检测系统

航空发动机涡轮叶片叶尖间隙呈三维变化特点,传统光纤式叶尖间隙检测系统的测量结果受维间耦合影响精度差,信息源单一。本文利用一种沿直角等腰三角排布的三路双圈同轴式光纤传感基元组成的传感探头,通过BP神经网络解耦方法,实现了从传感器输出到叶尖端面径向间隙、轴向倾角和周向倾角三维参量的解耦。设计加工三维测量光纤传感器和后续调理电路并对检测系统进行了静、动态实验验证。实验结果表明:该系统径向间隙静态测量的最大误差为47μm,标准差为10μm,轴向和周向倾角的静态测量最大误差分别为0.49°和2.32°,标准差分别为0.13°和0.36°。系统具有良好的重复性和可靠性,径向间隙的动态测量标准差小于18μm,轴向和周向倾角的动态测量标准差小0.2°和0.5°,能够满足航空发动机涡轮叶片叶尖间隙三维参量快速实时检测的需求。     

基于试验设计法的风机叶片铺层结构分析及优化

为了研究分析铺层结构对风力发电机叶片强度的影响,建立了叶片有限元模型,计算获得了各个铺层方案下某型号叶片的强度指标值,最后,基于实验设计法对叶片铺层结构进行了优化设计。分析结果表明:±45°单层纤维铺层对叶片强度的影响要大于0°单层纤维铺层;这两类铺层对强度的影响存在耦合作用;基于试验设计方法优化设计获得的铺层结构能满足强度要求。     

基于激光三角法的汽车同步带齿形轮廓参数测量

针对目前汽车同步带齿形轮廓参数测量过程中存在的测量效率低和人为因素影响大等问题,提出了一种基于激光三角法的汽车同步带齿形轮廓参数非接触式测量方案,并设计了相应的汽车同步带齿形测量装置。该装置通过激光位移传感器与汽车同步带传动速度的配合,对汽车同步带齿形轮廓数据进行采集,并提出一种改进后的分割算法对采集到的齿形截面轮廓数据进行特征分割。通过对分割后齿形数据的拟合,实现了齿形轮廓曲线特征的分段重构并获得被测带齿的轮廓参数。基于激光三角法对汽车同步带齿形轮廓参数进行测量,实现了对齿形轮廓参数自动测量提高了测量效率避免了人为因素的影响,保证了测量精度,有望在汽车同步带实际生产中得到应用。     

Wind speed and direction measurement based on arc ultrasonic sensor array signal processing algorithm

This article investigates a kind of method to measure the wind speed and the wind direction, which is based on arc ultrasonic sensor array and combined with array signal processing algorithm. In the proposed method, a new arc ultrasonic array structure is introduced and the array manifold is derived firstly. On this basis, the measurement of the wind speed and the wind direction is analyzed and discussed by means of the basic idea of the classic MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm, which achieves the measurements of the 360° wind direction with resolution of 1° and 0–60 m/s wind speed with resolution of 0.1 m/s. The implementation of the proposed method is elaborated through the theoretical derivation and corresponding discussion. Besides, the simulation experiments are presented to show the feasibility of the proposed method. The theoretical analysis and simulation results indicate that the proposed method has superiority on anti-noise performance and improves the wind measurement accuracy.     

基于二次相关的超声波风速风向测量方法

为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依据该系统结构给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度,并从理论上说明了所提测风方法不受超声波本身传播速度即环境温湿度对其的影响。最后通过模拟仿真实验和搭建的实际测量系统对所提方法进行了有效性验证。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.0%和2.1°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。     

基于彩色图像的高速目标单目位姿测量方法

针对风洞分离实验对于视觉测量系统的高精度、大视场、高速的测量要求,提出一种基于单目摄像机的风洞运动目标位姿测量方法。该方法利用单目摄像机进行运动目标位姿信息测量,相比于双目测量方法具有设备简单、视场大的优点。首先提出一种基于靶标特征点相互约束关系的参数优化方法,采用复合式靶标实现摄像机的快速高精度标定;针对目标运动图像处理,提出一种基于图像差叠法和标记点位置估计的图像快速分割与目标定位方法,实现图像特征的快速准确定位;针对单目测量要求及目标运动特性,提出一种基于方向估计标记点布局方式,实现合作标记点的快速识别和提取;最后利用单目视觉原理求解运动目标的位置和姿态信息,通过实验室模拟实验完成了测量系统的精度验证,在1 m×1 m视场范围内,其位移测量精度可达到0.19 mm,俯仰和偏航角测量精度可达到0.18°。     

A new method for measuring engine rotational speed based on the vibration and discrete spectrum correction technique

This paper presents an encoder-less method for measuring the rotational speed of a reciprocating engine. The proposed method obtains the rotational speed of the engine from the lowest harmonic frequency component of its vibration signals, and uses a discrete spectrum correction technique to improve the measurement precision. Results from bench tests and tests on real engines, each having a different number of cylinders, have proven that the proposed method can achieve an extremely high precision when the engine is working in a steady-state or small speed fluctuation condition. As compared to the encoder-based method for measuring engine rotational speed, which is often found in literatures, the proposed method uses a straightforward hardware which is easy to install, and is particularly suitable for use during routine inspection and maintenance of vehicles.     

基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究

针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。