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航空发动机叶片进排气边缘形状自动评价方法

陈雷 李大力 王婧雯 张旭

陈雷, 李大力, 王婧雯, 等. 航空发动机叶片进排气边缘形状自动评价方法[J]. 航空动力学报, 2023, 38(4):986-993 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210461
引用本文: 陈雷, 李大力, 王婧雯, 等. 航空发动机叶片进排气边缘形状自动评价方法[J]. 航空动力学报, 2023, 38(4):986-993 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210461
CHEN Lei, LI Dali, WANG Jingwen, et al. Automatic shape evaluation method of aeroengine blade inlet and exhaust edges[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(4):986-993 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210461
Citation: CHEN Lei, LI Dali, WANG Jingwen, et al. Automatic shape evaluation method of aeroengine blade inlet and exhaust edges[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(4):986-993 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210461

航空发动机叶片进排气边缘形状自动评价方法

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210461
详细信息
    作者简介:

    陈雷(1978-),男,研究员级高级工程师,硕士,主要从事整体叶盘先进制造工艺方面的研究

    通讯作者:

    王婧雯(1997-),女,硕士生,主要从事视觉检测方面的研究。E-mail:jingwen_wang@shu.edu.cn

  • 中图分类号: V263.1+4;TB9

Automatic shape evaluation method of aeroengine blade inlet and exhaust edges

  • 摘要:

    针对目前对航空发动机叶片进排气边缘形状的评价主要依赖人工目测,主观性强、效率低等问题。提出一种叶片进排气边缘形状自动评价方法,通过非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合、最小二乘椭圆拟合、等半径法等算法拟合叶型并提取相关型面参数,针对5类叶片进排气边缘不合格形状给出了定性的定义,根据叶片进排气边缘在不同形状时的曲率特征以及偏差值变化特征对其形状做出评价。通过实例验证表明:该方法能够实现对尖头、钝头、歪头、缩颈及大小大/小大小(LSL/SLS)5类叶片进排气边缘形状的自动判读,对于不同叶片型号和验收标准的应用场景具有较好的通用性,有效提高了叶片进排气边缘形状评价的效率。

     

  • 图 1  叶片前/后缘的5种不合格工艺形状

    Figure 1.  Five nonconforming process shapes at the front/back edge of the blade

    图 2  叶片型面参数计算流程图

    Figure 2.  Flow chart of blade profile parameter calculation

    图 3  叶型轮廓拟合结果

    Figure 3.  Fitting results of blade profile

    图 4  等半径法

    Figure 4.  Equal radius method

    图 5  叶型中弧线与前/后缘点计算结果

    Figure 5.  Calculation results of the camber line of blade profile

    图 6  叶型前/后缘点计算结果

    Figure 6.  Calculation results of the front/trailing edge points of blade profile

    图 7  尖头形状

    Figure 7.  Cusp shape

    图 8  钝头形状

    Figure 8.  Blunt shape

    图 9  歪头形状

    Figure 9.  Inclined shape

    图 10  缩颈形状

    Figure 10.  Necking shape

    图 11  大小大/小大小形状

    Figure 11.  LSL/SLS shape

    图 12  航空发动机叶片进排气边缘评价软件界面

    Figure 12.  Aeroengine blade inlet and exhaust edge evaluation software interface

    表  1  尖头叶缘评价结果

    Table  1.   Evaluation results of cusp edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘2叶缘3阈值
    ${\,\rho (V') }/{ {\rho (V) } }$0.620.670.660.7
    本文方法评价结果尖头尖头尖头
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    表  2  钝头叶缘评价结果

    Table  2.   Evaluation results of blunt edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘2叶缘3阈值
    ${\,\rho (V') }/{ {\rho (V)} }$2.032.081.951.8
    $({d_{ {\text{blunt} } } }/{ {T} }) /\text{%}$362.86346.91331.86300.0
    本文方法评价结果钝头钝头钝头
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    表  3  歪头叶缘评价结果

    Table  3.   Evaluation results of inclined edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘1叶缘1阈值
    $({d_{\text{v} } } /{ {T} }) /\text{%}$47.7755.3246.3740.0
    $[ ({e_A} + |{e_B}|) /{ {T} }]/\text{%}$54.5361.6459.0150.0
    本文方法评价结果歪头歪头歪头
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    表  4  缩颈叶缘评价结果

    Table  4.   Evaluation results of necking edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘2叶缘3阈值
    ${[ ({e_A} + |{e_B}|) _{ {\text{cc} } } }/{ {T} }]/\text{%}$56.5161.1858.8250.0
    ${[ ({e_A} + |{e_B}|) _{ {\text{cv} } } }/{ {T} }]/\text{%}$58.6061.2957.4650.0
    本文方法评价结果缩颈缩颈缩颈
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    表  5  大小大/小大小叶缘评价结果

    Table  5.   Evaluation results of LSL/SLS edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘2叶缘3阈值
    $(|{e_A}|/{ {T} }) /\text{%}$50.83|−31.59|41.2130.0
    $(|{e_B}|/{ {T} }) /\text{%}$|−35.55|37.53|−41.56|30.0
    $(|{e_C}|/{ {T} }) /\text{%}$47.82|−46.28|48.2930.0
    本文方法评价结果大小大小大小大小大
    注:表中的正值代表正偏差,负值代表负偏差。
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    表  6  合格叶缘评价结果

    Table  6.   Evaluation results of qualified edges

    特征值及评价结果叶缘1叶缘2叶缘3
    ${\,\rho (V') }/{ {\rho (V)} }$1.091.141.29
    $({d_{ {\text{blunt} } } }/{ {T} }) /\text{%}$
    $({d_{\text{v} } } /{ {T} }) /\text{%}$0.299.286.07
    ${[ ({e_A} + |{e_B}|) _{ {\text{cc} } } }/{ {T} }]/\text{%}$
    ${[ ({e_A} + |{e_B}|) _{ {\text{cv} } } }/{ {T} }]/\text{%}$28.16
    $(|{e_A}|/{ {T} }) /\text{%}$10.8523.72|−13.32|
    $(|{e_B}|/{ {T} }) /\text{%}$|−8.83||−6.28|8.64
    $(|{e_C}|/{ {T} }) /\text{%}$12.8714.21|−20.23|
    本文方法评价结果合格合格合格
    注:各项特征值的单位和阈值同表1表5
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-08-20
  • 网络出版日期:  2022-11-15

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