【摘 要】
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航空发动机轴向间隙是影响飞行器运行效率与安全的重要参数,其测量对发动机设计、制造起到积极反馈作用,是航空发动机进步迭代的关键,具有重大意义。由于轴向间隙测试位置特殊、测试环境恶劣且测试范围大,因此测量难度极高。当前条件下尚无满足测试需求的测试仪器,是亟待解决的重要技术难题。重庆大学光电工程学院针对航空发动机轴向间隙测量难点与需求,通过对扫频干涉测量技术研究,提出了基于扫频干涉与零差单频干涉测量方法
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航空发动机轴向间隙是影响飞行器运行效率与安全的重要参数,其测量对发动机设计、制造起到积极反馈作用,是航空发动机进步迭代的关键,具有重大意义。由于轴向间隙测试位置特殊、测试环境恶劣且测试范围大,因此测量难度极高。当前条件下尚无满足测试需求的测试仪器,是亟待解决的重要技术难题。重庆大学光电工程学院针对航空发动机轴向间隙测量难点与需求,通过对扫频干涉测量技术研究,提出了基于扫频干涉与零差单频干涉测量方法,搭建了动态融合轴向间隙测量系统,并验证了测量原理正确性。但要使航空发动机轴向间隙测量系统实用化,需要针对系统测量原理、复杂度、解算速度等问题进行深度优化,使系统可靠性、在线测量能力、系统成本满足实用化仪器系统标准。为此,本文围绕发动机轴向间隙测试原理,深入研究测量系统实用化关键要点,提出了新的单扫频干涉的航空发动机轴向间隙动态测量方法并主要完成了以下工作:(1)重新分析航空发动机轴向间隙变化特点,深入挖掘测量目标所包含隐藏信息,讨论了测量原理突破方向,提出了针对轴向间隙测量的单扫频干涉测量理论模型。(2)根据单扫频干涉测量理论模型和系统实用化要求,开发了对应解调算法,并根据解调算法不足开发了相对独立的补充优化算法方案(解调算法无需补充优化算法也能完成功能),以进一步降低解算时间和空间成本;根据新开发理论与算法大幅简化了系统结构,实现了将能够实现测量系统优化到最简。(3)根据提出的优化系统要求,完成了硬件选型设计,并将测量系统集成装箱形成测试样机;基于Lab VIEW平台开发了流模式(TCP)数据采集与数据保存的基本上位机数据采集软件;组合上位机(电脑与软件)和下位机(集成测试样机),形成轴向间隙测量系统。(4)对系统开展了仿真验证,验证了解调方法和补充优化算法的有效性;开展了轴向间隙模拟平台动态测量实验,验证了测试系统功能与理论的一致性。结果表明,系统动态测量误差优于2.057μm,系统能够实现采样率级别动态测量,解算时间成本同比下降99.89%,能满足轴向间隙测试需求。
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