[发明专利]一种封严篦齿间隙和泄漏流量的在线监测方法

说明书

本发明涉及一种封严篦齿间隙和泄漏流量的在线监测方法，能够对篦齿封严间隙以及篦齿泄漏流量进行在线实时监测，能够根据所监测的数据来实时调整发动机的参数以此来提高航空发动机运行的安全可靠性和节约航空燃油的消耗。此发明的安全可靠性主要体现在能够解决发动机运行过程中间隙变化引起的转—静之间的剐蹭、压力改变引起的轴向力变化、燃气沿径向入侵、滑油泄漏和冷气流量减小引起的部件过热等问题。这将在很大程度上提高发动机的运行效率。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，涉及一种封严篦齿间隙和泄漏流量的在线监测方法，主要用于航空发动机运行过程中封严篦齿间隙和泄漏流量在线监测。

背景技术

航空发动机作为飞机的“心脏”对飞机的性能有着极其重要的作用，为了提高发动机的性能，例如推重比和耗油率。我们通常是通过提高发动机的涡轮前燃气温度来实现的。但是，随着涡轮前燃气温度提高，会使得涡轮盘以及涡轮叶片等热端部件承受很高的热负荷，这会严重影响发动机的使用寿命和工作性能。而篦齿作为节流元件在发动机内流空气系统中有着十分重要的作用，它能在一定程度上调节冷气量从而能够降低对轮盘和涡轮叶片等热端部件的热负荷，进而会提高发动机的性能。除此之外，篦齿在调节腔室的压力、防止燃气入侵，调控轴向力等方面有着重要的作用。

由于篦齿在航空发动机中是转动的，转动会使篦齿产生离心力从而使得篦齿发生离心膨胀进而使得篦齿的尺寸发生变化，结合图1和2可知，篦齿转动会对流经篦齿与机匣之间的气流做功，从而会使得气流的温度升高，气流通过传热会让机匣温度升高从而引发机匣变形，因此我们可以知道转动会导致篦齿的工作间隙发生变化，而篦齿封严间隙的变化一方面会导致篦齿环形机匣发生剐蹭、碰撞甚至会对影响发动机的正常运行。另一方面，篦齿封严间隙变化将使得篦齿进出口的气流压力发生变化，篦齿进出口的气流压力变化会引发轴向力的改变，轴向力的变化会影响轴承的寿命；篦齿进出口的气流变化还会引发主流道燃气沿径向内流，从而造成发动机发送损坏。除此之外，根据连续性方程可知篦齿封严间隙变化将会使得流经篦齿与环形机匣间的气流泄漏量减小，气流泄漏量减小将会导致涡轮盘等热端部件达不到冷却效果。在发动机运行过程中，篦齿与环形机匣间的工作间隙随着发动机的转速和温度的变化而变化。目前，航空发动机运行过程中篦齿封严间隙我们无法进行实时测量，从而无法实时得到对热端部件冷却的冷气量。由此可见为了更好地提高发动机的性能，就必须对转子篦齿与静子环形机匣间的工作间隙和流经两者间的气流泄漏量进行实时监测，因此可见本发明对发动机的安全可靠运行具有重要意义。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种封严篦齿间隙和泄漏流量的在线监测方法，主要目的是为航空发动机运行过程中的实时监测提供技术方法，保证发动机的安全可靠运行，并为转—静间隙的主动控制提供技术条件。

技术方案

一种封严篦齿间隙和泄漏流量的在线监测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在封严篦齿进出口位置布置压力和温度测点测量不同工况下的压力和温度；在封严篦齿上方的不同周向位置安装激光位移传感器测量封严篦齿不同工况下封严篦齿和环形机匣的变形量；对不同工况下流经封严篦齿的泄漏量进行收集并用孔板流量计进行测量；

步骤2：在封严篦齿进口部位的截面处布置压力测点来得到封严篦齿前的总压，在封严篦齿出口布置压力测点得到该测点截面的静压，得到不同转速下封严篦齿的压比π：

式中：为进口总压，p₁为出口静压，单位为KPa；

在封严篦齿进口部位截面和出口部位截面的不同周向位置布置热电偶获得不同工况下封严篦齿进口和出口的总温，从而得到封严篦齿的风阻温升ΔT^*

式中：为出口总温，为进口总温，单位为K；