叶尖间隙测量系统|善测科技公司

叶尖间隙是影响发动机性能的重要参数，旋转叶片叶尖间隙在线实时检测系统对航空发动机的有效、安全运行至关重要，也是近几年国内外研究的热点。基于对国内外现状的分析，本文对光纤法和电容法进行了详细研究和论证。光纤法用于测量环境较好，温度较低的压气机;电容法用于测量温度较高的涡轮机高压级。

本文建立了基于光线跟踪理论的光纤传感器的三维数学模型，结合实际工艺，设计出具有补偿功能的四叉型光纤束传感器;探索出一套适于测量环境的调频电容式叶尖间隙测量的整体方案，采用混频下变频来提高测量系统灵敏度的方法。 本文的研究内容主要有以下几个方面: (1)建立了基于光线跟踪理论的三维数学模型，用于分析光纤传感器的受光特性以指导传感器设计。 (2)设计了适于高转速、高精度测量的四叉型光纤束式叶尖间隙传感器，该传感器对光源波动、叶尖表面反射特性，光纤传光损耗，叶尖表面微倾斜引起的与传感器端面夹角等影响因素有补偿功能。经过静态实验，证明了其工作的可靠性。 (3)根据涡轮机高压级的测量环境，设计了长电缆单屏蔽的耐高温电容传感器，以及配套的调频用高稳定度的LC振荡电路。 (4)电容传感器长电缆引入的大空载电容，影响测量灵敏度和精度，设计了混频下变频电路，用于增大调频信号的相对频偏，以提高测量系统的灵敏度。 (5)设计了基于锁相环的鉴频系统，完成了对FM信号的解调。经过静态实验，验证了电容传感器及接口电路工作的可靠性。

燃气轮机叶片叶尖间隙光纤测量系统设计

燃气轮机转子叶尖间隙对发动机性能有重要影响，为实现其精密测量，首先，根据光纤对光强耦合原理得到了双圈同轴光纤束的光强调制特性函数;接着，分析了倾角变化对反射式光纤位移传感器测量特性的影响;然后，完成了间隙测量系统设计;最后，通过静态测量实验和不同转速下的动态测量实验验证了所设计系统的性能;实验结果表明:所设计传感器线性测量范围为2mm，测量系统性能较好。

航空发动机叶尖间隙成因的理论研究及数据分析系统的开发

在目前航空发动机设计与试验中，保持良好的叶尖间隙成为提高发动机性能的重要手段之一。在发动机工作中，保持良好的叶尖间隙配合可以减少工作介质泄露，减小端壁损失从而提高发动机性能。在减小叶尖间隙提高其效率的同时可能还会导致转静子的碰摩，叶尖间隙测量系统，直接影响飞行安全。因此在飞行中保持良好的间隙配合对提高发动机性能和可靠性具有非常重要的实际意义和工程应用价值。本课题来源于中航工业沈阳发动机设计研究所重大基础研究课题任务。本文在对航空发动机转静子叶尖间隙测试技术发展现状和数据处理方法进行归纳分析的基础上，对转静子间隙的单传感器单步法的数学模型进行了推导，建立了转静子小二乘中心法的数学模型，建立了叶尖间隙相关特征参数FIR，IMP以及相对小二乘圆心的叶尖间隙值的数学模型，并建立了发动机水平放置时消除下沉量影响的数学模型，通过以上建立的模型求解的数值与国外成熟的发动机测试软件Linipot软件计算结果进行比对分析，误差均小于0.001，相对误差均小于0.005%，因此可断定本文所进行的理论研究结果正确，所建立的各理论模型与国外的Linipot软件的对应的数学模型一致。