一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置

：本发明涉及应变测量领域，尤其涉及一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变力测量装置。

背景技术：

1、叶片是发动机内部最关键的零件之一，其中涡轮叶片更是被称为“皇冠上的明珠”。在航空发动机内部，低压涡轮叶片长期工作在高温、高离心力的情况下，会产生三维复合变形，甚至会造成疲劳断裂事故，严重威胁发动机的正常工作。航空发动机低压涡轮叶片应变测量是航空发动机检测、诊断和预防故障的重要手段。应变测量可以帮助评估叶片的加载情况，检测叶片疲劳或损坏的早期信号，以便及时采取预防措施，避免严重的故障。另外，应变测量还可以帮助评估叶片的设计性能和寿命，提高航空发动机的可靠性和安全性。

2、现有技术下的产品和解决方案主要是高温应变片结合滑环引线器的测量方式，通过滑环引线器同步导线与转动的叶片。但一方面，定制耐高温和高转速的滑环引线器价格非常昂贵；另一方面，现有的技术方案都需要在测试现场配备数据接收设备进行通信和显示，没有数据接收设备的情况下应变测量装置无法独立测量与存储数据。

3、本发明设计了一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，由数据采集模块、数据存储转换模块、无线通信模块、处理器模块、电源模块组成。本装置根据发动机的工况以及现场有无数据接收设备设定了不同的数据处理策略，并将模块进行分组，通过将各模块组集成到耐高温气凝胶复合材料中对装置进行隔热保护，各模块组与叶片之间通过高强度耐高温粘附剂粘贴，并通过夹具进行辅助固定。该装置可完成对航空发动机低压涡轮叶片的应变数据的测量、存储与传输。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，能够实现对应变数据的无线采集和存储。

2、该发明技术方案为：一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，该装置包括：应变片、数据采集模块、数据转换存储模块、无线通信模块、处理器模块、电源模块；所述应变片紧贴于航空发动机低压涡轮叶片上；

3、所述电源模块给应变片、数据采集模块、数据存储转换模块、无线通信模块、处理器模块供电；所述数据采集模块、数据存储转换模块、无线通信模块、处理器模块、电源模块都包覆于耐高温气凝胶复合材料中；所述应变片与数据采集模块连接；数据采集模块、数据存储转换模块、无线通信模块都由处理器模块控制；所述数据转换存储模块包括：存储卡和模数转换器；所述各模块之间以及应变片与数据采集模块之间都采用耐高温线缆进行数据连接；

4、所述包覆各模块的耐高温气凝胶复合材料包括基座和盖体两部分，基座和盖体之间设置有空腔，用于放置各模块；包覆有各模块的耐高温气凝胶复合材料粘贴于涡轮叶片上并采用夹具固定；

5、当发动机工作转动时，处理器模块控制数据采集模块采集应变片的数据信息，然后存储于存储卡中，带发动机停止转动后通过无线收发模块将存储卡上的信息发送出来。

6、进一步的，所述固定耐高温气凝胶复合材料的夹具结构为一种一体式的不锈钢夹具，包括底板和与底板垂直的n组夹持部，n大于等于2，其中每组夹持部都包括左右两个夹指，分别位于涡轮叶片的两侧；每个夹指都设置有螺孔和螺丝，通过旋转螺丝，使螺丝末端夹紧涡轮叶片，螺丝末端设置有夹片，该夹片用于压紧耐高温气凝胶复合材料；其中一组夹持部加紧于涡轮叶片叶缘处的凹槽。

7、进一步的，将各模块分成了3个模组，处理器模块与电源模块为一个模组，数据采集模块与数据转换存储模块为一个模组，无线通信模块单独为一个模组；一个模块采用一个耐高温气凝胶复合材料包覆。

8、进一步的，所述无线通信模块包括：蓝牙芯片和天线。

9、本发明具有以下优点：

10、1.本发明可以完成对航空发动机低压涡轮叶片的应变无线检测，“无线”是指：本发明无需将检测设备与外部数据收集设备进行有线连接，可将应变数据通过无线蓝牙的方式进行传输或者存储于其自带的存储卡中。传统测量方式需将应变片的线缆通过滑环引线器进行连接，并将线缆引出与数据接收设备相连进行数据接收。航空发动机涡轮叶片内部工况复杂，引线工作复杂且线缆容易被损坏，本发明有效避免了这个问题。

11、2.本发明自带存储模块，通过与无线蓝牙传输互相补充的策略进行数据传输。在测试现场有数据接收设备且数据传输正常的情况下直接通过蓝牙传输应变数据，否则先将数据存储到存储卡中，待采集结束再进行数据传输。该策略能够应对测试现场无数据接收设备以及蓝牙连接或数据无线传输失败的情况，具有很好的适配性。

技术特征：

1.一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，该装置包括：应变片、数据采集模块、数据转换存储模块、无线通信模块、处理器模块、电源模块；所述应变片紧贴于航空发动机低压涡轮叶片上；

2.如权利要求1所述的一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，其特征在于，所述固定耐高温气凝胶复合材料的夹具结构为一种一体式的不锈钢夹具，包括底板和与底板垂直的n组夹持部，n大于等于2，其中每组夹持部都包括左右两个夹指，分别位于涡轮叶片的两侧；每个夹指都设置有螺孔和螺丝，通过旋转螺丝，使螺丝末端夹紧涡轮叶片，螺丝末端设置有夹片，该夹片用于压紧耐高温气凝胶复合材料；其中一组夹持部加紧于涡轮叶片叶缘处的凹槽。

3.如权利要求1所述的一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，其特征在于，将各模块分成了3个模组，处理器模块与电源模块为一个模组，数据采集模块与数据转换存储模块为一个模组，无线通信模块单独为一个模组；一个模块采用一个耐高温气凝胶复合材料包覆。

4.如权利要求1所述的一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，其特征在于，所述无线通信模块包括：蓝牙芯片和天线。

技术总结
本发明提供了一种用于航空发动机低压涡轮叶片的无线应变测量装置，该装置包括处理器模块、数据采集模块、数据转换存储模块、无线通信模块、电源模块；对于采集到的应变数据，该装置通过无线蓝牙传输与存储卡互相补充的策略对数据进行处理：当涡轮叶片转速较高，涡轮叶片内部的气流干扰、温度、压力较高而导致无线通信模块无法进行数据传输，或现场没有数据采集设备时，将数据存储至数据转换与存储模块；当涡轮叶片转速较低，其内部的干扰较小时，则直接通过无线通信模块将数据及时传输给现场的数据接收设备。本发明的技术方案能够实现对航空发动机低压涡轮叶片的应变数据的测量、数据存储和传输。

技术研发人员：王超,杜家乐,姜晶,牛夷,喻培丰,张泽展
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13