[发明专利]叶尖间隙测量传感器动态校准系统及校准方法

说明书

本发明公开了一种叶尖间隙测量传感器动态校准系统及校准方法，其中校准系统包括：校准盘动力装置，包括变频器、高转速电机和校准盘，校准盘安装在高转速电机输出轴上，高转速电机为校准盘旋转提供动力，变频器控制高转速电机的工作转速；静态间隙设定装置，包括传感器安装机构和第一移动位移机构，传感器安装机构用于安装叶尖间隙测量传感器，第一移动位移机构用于在间隙测量方向上移动传感器安装机构，改变叶尖间隙测量传感器与校准盘对应叶片间的距离；动态间隙补偿装置，包括安装在与叶尖间隙测量传感器相同一侧的第一光学探头，测量旋转状态下叶尖间隙测量传感器与校准盘对应叶片间距离的变化量。本发明结构简单、功能完善、动态校准精度高。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别是涉及一种叶尖间隙测量传感器动态校准系统及校准方法。

背景技术

叶尖间隙是影响飞机发动机性能的重要参数之一，控制转子叶尖与机匣之间的径向间隙可以减少工作介质泄漏而造成的损失，同时提高发动机工作的气动稳定性。据统计，叶尖间隙每增加叶片长度的1％，效率约降低1.5％，耗油率约增加3％。但叶尖间隙过小又会导致叶片和机匣间的摩擦，降低发动机寿命，甚至影响飞行安全。因此，如何设计和控制间隙使其最为合适，对提高发动机性能、保证飞行安全非常重要。

叶尖间隙测量传感器的测量对象工作在高转速环境下，传感器的测量结果受到被测叶片叶尖形状、尺寸、面积等参数的影响，且在不同转速下，叶片经过传感器测量面的速度不同，也会对间隙测量结果的动态特性造成一定影响，因此，要得到准确的间隙测量结果，在叶尖间隙测量传感器使用前必须通过专用设备对其进行校准。

目前国内对叶尖间隙测量传感器校准技术的研究刚刚起步，各研究单位也仅搭建了针对各自所用叶尖间隙测量传感器的初步校准系统，这些校准系统大多为静态校准，少部分为转子旋转状态的叶尖间隙测量传感器的校准，但是后者装置中传感器动态工作状态下标准间隙的大小仍然是由叶片静止时通过位移机构或者千分尺直接测量叶片到传感器之间的距离得到。当叶片开始旋转后，特别是高转速旋转时，叶片会产生振动、偏心等问题，造成静态给出的标准间隙距离的变化。因此在动态校准时，如果仍然采用静态条件下给出的间隙值作为标准，动态校准本身引入的误差可能会超过传感器本身的测试精度要求，因此间隙测量传感器的动态校准研究中必须对动态条件下的标准间隙大小进行标定。

总的来说，国内目前尚未开展叶尖间隙测量传感器动态校准技术的相关研究，搭建的旋转状态下叶尖间隙测量传感器的校准系统也并未对高转速条件下标准间隙的变化量进行补偿，从而影响了校准结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶尖间隙测量传感器动态校准系统及校准方法，能够在高转速环境下对叶尖间隙测量传感器进行动态校准。

本发明的一个方面提供一种叶尖间隙测量传感器动态校准系统，包括：校准盘动力装置、静态间隙设定装置和动态间隙补偿装置，所述校准盘动力装置包括变频器、高转速电机和校准盘，所述校准盘安装在所述高转速电机的输出轴上，所述高转速电机为所述校准盘的旋转提供动力，所述变频器控制所述高转速电机的工作转速；所述静态间隙设定装置包括传感器安装机构和第一移动位移机构，所述传感器安装机构用于安装所述叶尖间隙测量传感器，所述第一移动位移机构用于在间隙测量方向上移动所述传感器安装机构，从而改变所述叶尖间隙测量传感器与所述校准盘的对应叶片之间的距离；所述动态间隙补偿装置包括第一光学探头，所述第一光学探头安装在与所述叶尖间隙测量传感器相同的一侧，用于测量旋转状态下所述叶尖间隙测量传感器与所述校准盘的对应叶片之间的距离的变化量。