[发明专利]一种航空发动机涡轮盘的高稳定性辐射测温微型探头

说明书

本发明公开了一种航空发动机涡轮盘的高稳定性辐射测温微型探头，涉及航空发动机辐射测温领域。主要结构包括一体式外壳、压圈、蓝宝石窗片、外隔圈、内隔圈、透镜、固定板固定螺母、光纤固定螺母、固定绳、固定螺丝等部分。一体式外壳使用GH3044高温合金制造，易于加工。其内部空间分为八个部分，分别为压圈腔、冷气孔、蓝宝石窗片腔、外隔圈固定腔、透镜腔、光束腔、光束聚焦腔和光纤腔。固定板固定螺母、光纤固定螺母、压圈、外隔圈、内隔圈、固定绳、固定螺丝的材质均为GH3044耐高温硬质合金，蓝宝石窗片表面有1.5‑2.3um厚的增透膜，透镜材质为红外融石英。其各个部件尺寸可根据不同使用环境而定制，能够满足不同情况下对辐射测温的要求。

技术领域

本发明涉及航空发动机辐射测温领域，设计了一种具有高稳定性的适用于涡轮盘表面辐射信息测量的光学探头。

背景技术

航空发动机作为飞机的核心部件，一直以来都是国内外学者的研究热点，航空技术的进步与它密不可分，由于其高精密性以及复杂性，因此被称为“现代工业皇冠上的明珠”。涡轮盘在航空发动机中的核心部件，它是固定涡轮叶片，利用叶片从燃气中获得能量并且通过轴去推动风扇、压气机和发动机高速旋转的航空发动机热端核心部件。在工作时，由于涡轮盘转速极大(常常达到10000rpm-20000rpm)因此其工作时表面温度很高，达到了800℃，这样的高温常常会导致涡轮盘的损伤，严重时还会损伤发动机甚至导致飞行事故。因此，针对涡轮盘的温度测量十分有必要。

温度测量的方法主要分为两种:接触法和非接触法。接触法测温是将温度传感器以焊接等方式固定在物体表面，当温度传感器和物体经过一定时间的充分接触后达到热平衡状态，此时温度传感器反映的温度即为被测温度，热电阻和热电偶是常用的两种温度传感器。接触法误差小，设备简便，应用中容易实现。但是接触法会造成物体的表面状态不可逆转的改变，破坏物体的温度场分布，动态性差、可移植性差。非接触测温的基本原理是，物体的热辐射随温度变化而变化，因而根据辐射求解物体温度。非接触测温不需要直接接触被测目标，而是对目标发出的热辐射进行收集和测量，并根据热辐射规律来反推目标温度。按照原理不同，非接触测温主要包括声学测温法、辐射测温法、光谱法测温和激光干涉测温等。

辐射测温是以热辐射定律为基础，通过光子探测器等将辐射转化为电信号，并由此推算出目标温度。辐射测温不破坏被测对象的温度场分布、响应速度快、测温范围广，非常适用于高温、高速移动或旋转、强腐蚀等复杂条件下的温度测量。由于其并不会直接接触被测物体，因此并不会影响被测样件的物理特性。由此可见，辐射测温非常适用于涡轮盘等一些长期处于高温环境的器件的温度测量。基于以上，本发明提出了一种具有高稳定性的涡轮盘辐射测温微型采集探头，设计的结构可以承受发动机高温高压高振动的环境，并且由于一体式外壳以及双侧固定的设计，具有极强的稳定性以及气密性。

发明内容

本发明针对背景技术的不足，改进设计一种高稳定性、体积小、耐高温高压、高气密性的航空发动机涡轮盘辐射信息采集探头。

本发明技术方案为一种航空发动机涡轮盘的高稳定性辐射测温微型探头，该探头包括：一体式外壳、固定板固定螺母、光纤固定螺母，所述一体式外壳上设置一处外形为螺母状的结构，该螺母状结构将一体式外壳划分为光纤连接段和机壳固定段，所述光纤固定段和机壳固定段上都设置有外螺纹，分别啮合光纤固定螺母和固定板固定螺母；光纤固定段内设置有用于放置光纤的光纤腔，机壳固定段内从光纤腔的依次开始一次设置有相互连通的光束腔、透镜腔、外隔圈固定腔、窗片腔、压圈腔；光束腔与光纤腔之间通过光束聚焦腔连通；所述透镜腔内设置哟透镜，透镜与光束腔之间的内壁上设置有内隔圈，外隔圈固定腔内设置外隔圈，窗片腔内设置窗片、压圈腔内设置压圈；所述固定板固定螺母和一体式外壳上螺母状结构上各开设置有两个穿孔，这两个穿孔不与一体式外壳的其余结构接触；当该微型探头固定于机壳上时，各穿孔内穿过一根固定绳，再将固定绳的两头固定在机壳上。

进一步的，所述压圈腔的侧壁上设置有冷气孔，左右两端各一个冷气孔，冷气自一侧流入另一侧流出，起到降温作用。