[发明专利]一种航空发动机转子模拟装配进程的装配量测量方法

说明书

航空发动机转子模拟装配进程的装配量测量方法，采用温差法实现高压压气机后轴、与压气机后封严盘和高压涡轮前轴形成试验组件，该测量方法以试验组件的结合部作为测量对象，测试点位于结合部螺栓孔的旁边；以结合部的厚度变化表征装配过程的装配量变化。本发明的优点在于：能够实现装配过程数字化，将经验数据做成数据库，为实际装配提供装配参考依据。

技术领域

本发明涉及航空发动机装配领域，具体涉及一种航空发动机转子装配模拟试验系统。

背景技术

航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。

发动机故障往往最直接的表现都是材料性能不足，比如，发动机里面的叶片断裂事故，再比如发动机中比较严重的涡轮破裂、包容失效事故。一个零件为什么会出现裂纹或者整个断开？最直接最浅表的原因就是，这个零件的材料已经承受不住外界对这个零件施加的载荷，出现开裂或断开。

然而，航空发动机工况非常复杂，发动机时刻处于振动的环境中。零件受到的力是动态的，忽大忽小，而在这样的振动应力作用下，材料的破坏要容易得多。所以，发动机中如果出现较高的振动应力，材料就很容易因为受不了巨大的振动应力发生开裂和断裂。不把振动的问题解决，只发展材料是没用的。而且发动机转子的振动，有一部分是因为装配工艺引起的。

航空发动机转子由多级单元沿轴向装配而成，比如高压涡轮前轴部分、压气机后封严盘、和高压压气机后轴就是依靠螺栓紧固连接。需要将扭矩扳手穿过高压涡轮的盘间间距、伸入到高压涡轮前轴部分、压气机后封严盘、和高压压气机后轴的连接处、在深孔盲腔的情况下通过长传动的扭矩扳手实现螺栓的旋拧。也就是说，航空发动机转子在通过螺栓装配时，装配过程不可见，装配结果不可测，装配完成后，螺栓预紧力及被连接部的连接程度不可知，连接散度较大的问题较为突出。

并且，由于装配过程不可见、装配结果不可测，导致装配工艺无法量化评估，安装经验无法累积，无法为后续安装提供指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使航空发动机转子的装配过程可见、装配结果可测，装配工艺的过程数据可以量化、以便为后续装配提供经验指导的航空发动机转子装配模拟试验系统。

一种航空发动机转子装配模拟试验系统，所述模拟试验系统包括模拟转子装配工况的模拟件机构，试验组件和对装配过程进行测量的测量机构；

模拟件机构包括高压涡轮模拟件和工装，高压涡轮模拟件和工装之间为试验组件容纳区域；高压涡轮模拟件的入口尺寸与高压涡轮轮盘后轴径相等，高压涡轮模拟件的入口到航空螺栓装配部位的深度与高压涡轮的深度相等；

试验组件包括与高压涡轮模拟件连接的高压涡轮前轴部分，压气机后封严盘和高压压气机后轴部分，航空螺栓用于连接高压涡轮前轴部分，压气机后封严盘和高压压气机后轴部分；试验组件可拆卸的设置于试验组件容纳区域；测量机构对试验组件的每个测量点进行测量。

本发明通过高压涡轮模拟件模拟真实高压涡轮的入口孔径和高压涡轮入口到航空螺栓装配部位的深度，从而使装配模拟试验系统具有真实航空发动机转子在装配时的深孔盲腔工况。高压涡轮模拟件只需在入口孔径和深度上与真实装配环境匹配，高压涡轮模拟件的外形不做限制。高压涡轮模拟件可采用透明材料制成，采用透明材料可观察内部操作情况。

进一步，高压涡轮模拟件侧部开有窗口，方便操作。

试验组件可以是航空发动机转子的连接部分的1:1复原件，或者就是高压涡轮前轴截取出来的连接部分和高压压气机后轴截取出来的连接部分。并且，本装配模拟试验系统中，试验组件与高压涡轮模拟件、工装可拆卸式配合，从而使本系统能够反复、多次试验。根据航空发动机转子的不同尺寸制作不同尺寸的高压涡轮模拟件和工装，即可适应于不同型号航空发动机转子的装配模拟试验。