[发明专利]一种可变桨距涡轮的叶片桨距角测量方法

说明书

本发明属于可变桨距涡轮测量领域，涉及一种可变桨距涡轮的叶片桨距角测量方法。所述的方法包括如下步骤：步骤一，在涡轮叶片叶尖外侧面涂荧光涂料(5)；步骤二，使用相机对静止状态的涡轮叶片进行拍摄，将拍摄图像作为标定图像，测量图中叶尖弦线水平、竖直方向长度，分别记为x₀、y₀；步骤三，保持步骤二中相机焦距和焦段不变，对稳定旋转的涡轮叶片进行拍摄，得到叶片横侧面明暗光带图；步骤四，测量步骤三所得图中叶尖外侧面所处光带宽度，记为x1，则该工况下的叶片桨距角为一种操作简单、测量范围广、成本较低的可变桨距涡轮的叶片桨距角非接触式测量方法。

技术领域

本发明属于可变桨距涡轮测量领域，涉及一种可变桨距涡轮的叶片桨距角测量方法。

背景技术

冲压空气涡轮系统为飞机应急能源，当飞机处于应急状态时，可吸收冲压空气的能量并转化为应急液压能或应急电能。由于适航要求，绝大部分民用飞机都安装了冲压空气涡轮系统。

目前主流的冲压空气涡轮，额定转速通常高达(4000～10000)r/min，在其涡轮旋转工作过程中，叶片会随来流工况、负载大小的不同而发生顺桨(桨距角增大)或逆桨(桨距角减小)。叶片桨距角大小与涡轮功率直接相关，若能准确测量出特定工况下的旋转叶片桨距角大小，结合所测得的涡轮输出功率，可得到涡轮不同叶片桨距角对应的功率系数曲线簇，对产品设计和性能研究具有重要价值。

当前，旋转部件叶片的角度测量方法一般分为两大类，一类是接触式测量，它需要对试验样品内部结构进行改装，在旋转叶片根部或随动零件上安装角度位移传感器，再将传感器电源线和信号线引出产品之外，通过数采系统进行测量读取，这种方法改变了部件的内部结构，且需要解决从高速旋转件中引线的难题，成本高且不灵活。另一类是以高速摄影机测量为代表的非接触式测量，高速摄影机测量法需要专业的高速摄影设备，它以很高的拍摄频率对被测物进行连续拍摄，再对照片进行分析，得到被测物理量，这种方法对设备要求高、需要额外的强光源，且冲压空气涡轮转速很高，低采样率的高速摄影机所拍摄的叶片界面图像往往拖影严重，无法得到清晰图像，无法测出准确的叶片角度。

发明内容

本发明的目的：提供一种操作简单、测量范围广、成本较低的可变桨距涡轮的叶片桨距角非接触式测量方法。

本发明的技术方案：一种可变桨距涡轮的叶片桨距角测量方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

步骤一，在涡轮叶片叶尖外侧面涂荧光涂料5；

步骤二，使用相机对静止状态的涡轮叶片进行拍摄，将拍摄图像作为标定图像，测量图中叶尖弦线水平、竖直方向长度，分别记为x₀、y₀；

步骤三，保持步骤二中相机焦距和焦段不变，对稳定旋转的涡轮叶片进行拍摄，得到叶片横侧面明暗光带图；

步骤四，测量步骤三所得图中叶尖外侧面所处光带宽度，记为x1，则该工况下的叶片桨距角为

优选地，步骤三中的相机曝光时间大于步骤二中的相机曝光时间。保证在涡轮旋转状态对其进行拍摄时，能够得到清晰的明暗光带图。

优选地，荧光涂料喷涂方式包括在叶尖外侧面整个截面进行完全喷涂；在叶尖外侧面弦线前后边缘分别进行点状喷涂。提供了两种喷涂方式，为各种工况提供了解决方案。

优选地，相机取景平面正对所需拍摄的涡轮横侧面。该设计保证了图像不会出现畸变，为后续角度的精确计算提供了基础。

优选地，相机通过手动模式调节。该设计保证了涡轮在静止和旋转状态下分别进行拍摄时，相机某些参数的稳定保持。

本发明的优点是：