基于激光自混合干涉的航空发动机叶尖间隙测量方法研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangcx1987
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涡轮风扇式航空发动机是当前主流的航空发动机,其旋转叶片顶部与发动机机匣之间的叶尖间隙是其最重要的检测参数之一,叶尖间隙的在线测量技术对航空发动机的可靠性监测有着重大意义。本文围绕航空发动机叶尖间隙测量中的相关问题,提出了一种基于激光自混合干涉的航空发动机叶尖间隙测量方法,并从航空发动机叶尖间隙的仿真分析、激光自混合干涉的测距理论模型、测量系统的设计、测量信号的处理等方面开展了研究,主要的研究工作内容如下:(1)基于ANSYS Workbench平台的流固耦合数值分析方法,考虑气动载荷、离心载荷和温度载荷的影响,对某航空发动机的高压涡轮在设定工况下的叶尖间隙进行数值计算,并将数值计算的结果和相关论文的结果进行比较,分析其变化的规律。(2)分别从基于L-K修正速率方程模型和三镜F-P腔模型出发,通过对比采用两种方法得到的激光器的功率方程和频率方程来比较两种理论模型各自的特点和异同,并推导了基于三角波电流调制的激光自混合干涉测距理论模型,以及通过非参标定的方法直接构建信号频率和测量距离的关系。(3)从激光器的选型、激光驱动电路的设计、光电流检测电路的设计、转子模拟平台等方面对激光自混合干涉测量系统的设计进行了简要的介绍,并结合实际研究工作开展的情况,对部分内容进行了相关实践的补充说明。(4)通过研究IFFT的相关方法,并结合激光自混合干涉的数值建模方法开展了仿真分析。依托设计搭建的激光自混合干涉测量系统,设计测距实验获取激光自混合干涉信号,采用上述方法对信号进行处理。在实验之前,采用一种基于线阵CCD相机的距离校准方法对距离进行了校准,并以螺旋测微仪读取的数值作为真值对比实验结果,最后得到采用该方法进行测量的误差。
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