航空發動機葉片的型面質量測量方法對比

李 進

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

在航空發動機的制造過程中，葉片是其中較為重要的組件，其型面復雜且尺寸跨度較大，且在運行的過程中會受到較為嚴重的外力，從而使得其的工作情況較為惡劣。其中，航空發動機葉片的幾何形狀與其尺寸對于其工作性能有著重要的影響，而航空發動機葉片的型面質量則對二次流損耗有著十分重要影響，從而影響著發動機的工作性能。在現今的航空發動機發展過程中，對于發動機的效率提出了更高的要求，從而對航空發動機葉片的型面質量的檢測精度與檢測效率提出了更高的要求。本文將對現今航空發動機葉片的型面質量檢測所采用的方法進行對比分析。

1 航空發動機葉片的型面質量檢測內容及方法

航空發動機葉片的型面質量的檢測主要是對葉片型面的輪廓的幾何尺寸（如葉型厚度、葉型彎扭以及葉片的前后緣位置等）進行檢測。以往采用的主要測量方法主要有：標準樣板法、自動繪圖測量法以及坐標測量法等。同時隨著科技的發展以及高新技術在航空發動機葉片的型面質量測量中的應用，為航空發動機葉片的型面質量的測量帶來了新的方法如機器視覺測量法以及四坐標激光測量法和激光掃描測量法等。

2 航空發動機葉片的型面質量測量方法對比分析

2.1 標準樣板法。標準樣板法是較早應用于航空發動機葉片的型面質量測量的方法，此種方法采用的原理主要是通過將標準樣板與實際需要檢測的葉片在相應的檢測載面上相互靠近，同時采用照明燈光進行光照照射，并根據樣板與待檢葉片之間的漏光縫隙的大小來檢測航空發動機葉片型面對應型線的誤差，采用此種方法最主要的就是需要航空發動機葉片中的理論型線設計并制造相應的型線母板量具。采用此種方法能夠較快的完成對于航空發動機葉片的型面質量的檢測，具有檢測速度快且操作方便等特點，因此在航空發動機葉片的加工制造過程中被廣為使用，但其不足的是此種方法僅能定性的檢測航空發動機葉片的型面質量，同時在使用此種方法檢測的過程中一個量具僅對應著航空發動機葉片相應截面中的一條型線，要完成對于航空發動機葉片的型面質量的測量需要針對不同的型線采用多組量具，從而造成此種方法的檢測成本較高。

2.2 自動繪圖測量法。相較于標準樣板法，自動繪圖測量法是一種檢測精度較高的方法，此種方法采用的原理主要是依靠將待測葉片安裝到轉盤中，依靠測輪與葉片之間所保持的一個相對較為固定的高壓放電間隙來對葉片的型面數據進行測量，并將測量后所得數據繪制到圖紙上，通過對圖紙上的葉片型線的實際輪廓放大圖進行測量即可得較為準確的數據。此種方法的不足之處是用于航空發動機葉片的型面質量測量的機器體積龐大其測速較慢，無法適應于對于葉片的批量測量，因此多適用于零件的抽檢操作。

2.3 光學投影測量。此種方法的原理是通過采用上下兩組處于同一平面的光源分別對葉片截面上的葉盆和葉背進行照射并產生散射，并依靠鏡頭對這些散射的光源進行收集，從而在投影屏上產生該截面處的輪廓投影，通過對投影的測量即可得到相應的數據。采用此種方法多用于對于航空發動機葉片的型面質量的定性測量，且便于操作，但檢測效率較低，同時，采用此種方法會受到較多的客觀因素的影響，從而影響測量的精度。

2.4 電感測量法。采用電感測量法能夠對航空發動機葉片的形狀誤差、角度誤差等進行精確、高效的測量。此種方法的測量原理是通過將航空發動機葉片分為多個待測的截面，并使得每個截面對應于一組電感傳感器，從而使得傳感器對應于被測截面上的一個點。在測量之初需要在待測型面的葉片處預先設置機組傳感器的位置和測量的方向，同時先進行葉片位置的對零。進行測量時，傳感器靠近葉片并測量數據并與標準葉片的數據進行比對后得出相應的偏差值。采用此種方法進行葉片型面質量的測量具有測量效率以測量精度較高的特點，同時對于周邊測量環境的要求較低，可以適用于生產現場的測量，但是不足之處是在對于不同規格的葉片進行測量時需要對葉片進行配置，且準備的時間較長，因此，此種方法適合于對統一規格的葉片進行大批量的檢驗。

2.5 坐標測量法。隨著科技的進步以及坐標測量技術在空間測量中的應用，使得坐標測量法在葉片型面質量的測量中得以應用。此種方法的測量原理是通過使用坐標測量機來對葉片輪廓上的各測點進行測量，并將測量的數據依靠軟件計算的方式得出被測葉片的幾何尺寸與形狀誤差等。應用此種方法能夠得出較為精確的測量數據，同時其測量時要求處于恒溫的環境下，從而造成測量的成本較高，僅適用于成品環境下的測量。

2.6 激光測量法。隨著科技的進步以及對于葉片測量精度要求的不斷提高，出現了一種采用激光進行航空發動機葉片的型面質量測量的方法，其中四坐標激光法與激光掃描法是其中較為典型的方法，其中四坐標激光測量法是在三坐標測量機的基礎上添加了一個轉臺，同時通過激光測頭來對葉片進行測量，從而得到葉片截面的輪廓線。而激光掃描法則是依靠激光束來對葉片進行高速的掃描，并通過掃描頭來獲取航空發動機葉片的型面上的大量點云數據，并依靠這些空間的點所所組成的點云圖來表達系統對葉身型面的采樣結果。采用激光測量法進行葉片型面的測量具有測量速度快以及測量采樣頻率高等優點，同時由于采用的是非接觸式的測量方式，可以實現對于小而薄的葉片的測量。同時激光掃描測量具有快速準確的三維空間掃描能力，且測量精度較高，不足之處就是設備的成本較高。

結語

航空發動機葉片的型面質量對于確保發動機性能具有十分重要的意義。本文對各種葉片型面測量方法進行了對比分析。

[1]王軍.航空發動機葉片三維輪廓測量方法研究[J].長春光學精密機械與物理研究所，2004（02）.

[2]陳非凡，等.汽輪機葉片葉型測量綜述[J].航空計測技術，1995（02）.