氣膜孔視覺測量系統的設計與搭建

畢 超, 郝 雪, 劉孟晨, 房建國

(北京航空精密機械研究所 精密制造技術航空科技重點實驗室,北京 100076)

1 引 言

在航空領域中,發動機是實現能量轉換的核心部件,為航空器提供維持飛行所需的動力,直接影響著飛行的機動性、安全性、可靠性和經濟性等性能,現已成為一個國家的科技、工業和國防實力的重要體現。近年來,隨著世界航空工業的蓬勃發展,新一代航空發動機日益向著質量更輕、壽命更長、推力更大、推重比更高、耗油率更低、耐久性更好和可靠性更優等的方向發展[1]。而要實現這樣的目標,就需要進一步提高渦輪前的燃氣溫度。目前,推重比為10的航空發動機的渦輪前燃氣溫度已經達到1 940 K[2],超越了工作在此溫度環境下的高壓渦輪葉片材料的耐溫極限。

因此,必須采取必要的技術手段使高壓渦輪葉片具有相應的承溫能力,以實現其長期、穩定工作。除了采用耐高溫材料、熱障涂層和熱防護技術之外,先進的氣膜冷卻技術也是確保高壓渦輪葉片在高溫環境中可靠服役的重要技術手段,該技術現已被廣泛應用于渦輪葉片上,有效地提升了高壓渦輪系統的性能和效率。所謂氣膜冷卻技術,就是將冷卻介質從冷卻氣膜孔(簡稱“氣膜孔”)中噴射出來以在葉片表面形成冷卻氣膜,從而對葉片起到隔熱和冷卻的作用[3]。研究表明:葉片在高溫高壓下的機械性能和冷卻效果與葉身型面上的氣膜孔的孔徑、空間位置和軸線角度等形位參數有著極其重要的關系。……