一种航空发动机整体叶盘安全超转试验系统及方法
【专利说明】一种航空发动机整体叶盘安全超转试验系统及方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于航空发动机试验与测试领域，涉及一种航空发动机整体叶盘安全超转 试验系统及方法。 【【背景技术】】
[0002] 航空发动机整体叶盘是新型发动机的重大改进部件，不仅应用于在研型号，而且 还将在未来高推重比发动机上广泛应用。为了暴露整体叶盘在材质、设计和制造方面的问 题，安全超转试验是其中重要的一项内容。试验结果对航空发动机的安全、可靠使用或改进 改型非常重要。而整体叶盘安全超转试验方法与通常的不带叶片的盘类零件的试验方法应 有所区别，在达到盘心和盘缘的考核标准的同时，应考虑试验过程中叶片的振动、应力的变 化，避免叶片先于盘破坏而使试验被迫中止。 【
【发明内容】
】
[0003] 本发明提出一种航空发动机整体叶盘安全超转试验系统及方法，该方法用于验证 新航空发动机整体叶盘是否安全可靠，是否达到航空发动机研制任务书要求的指标。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0005] -种航空发动机整体叶盘安全超转试验方法，包括以下步骤：
[0006] 1)利用锤击法测量试验整体叶盘中每个叶片的一弯频率；
[0007] 2)确定不同类型航空发动机的最大工作转速；
[0008] 3)检测超转转速满足整体叶盘中所有叶片的一弯频率大于3倍的超转最高转速 所对应的频率；
[0009] 4)确定超转合格标准；
[0010] 5)将试验整体叶盘与试验转接轴、试验控制台进行连接，然后利用锁紧装置进行 锁紧，保证整体叶盘与试验器连接可靠；
[0011] 6)整体叶盘在进行安全超转试验时需对试验器的振动和叶盘叶片一弯处应力进 行监控，振动通过振动传感器监测，叶片应力通过中心轴将应变线引出，经过滑环引电器将 信号接到动态应变仪上；
[0012] 7)试验时，试验转速应逐步提高；
[0013] 8)试验卸载后，关闭试验器，分解试验整体叶盘，残余变形测量和无损检查及测量 尺寸，根据检查结果，给出试验结论，试验结束。
[0014] 本发明进一步的改进在于：
[0015] 所述步骤3)中，如果3倍的超转转频等于或小于叶片的一弯频率，则应重点监测 其中一弯频率等于或接近3倍超转转速对应频率的叶片。
[0016] 所述步骤4)中，超转合格标准为在超转转速条件下，盘心和盘缘径向残余变形小 于等于0. 1%，同时试验件荧光探伤无缺陷。
[0017] 所述步骤6)中，最大应力值小于叶盘材料的σ-l，整体叶盘叶片粘贴应变片为 2~6片，采用对称的方式粘贴，粘贴完成后整体叶盘进行动平衡。
[0018] 所述步骤7)中，超转转速下停留时间为2分钟或5分钟。
[0019] 本发明还公开了一种用于航空发动机整体叶盘安全超转试验方法的试验系统，包 括试验整体叶盘以及试验转接轴，试验整体叶盘通过锁紧装置与试验转接轴锁紧；试验转 接轴通过信号传输导线与监测控制系统相交互；试验转接轴的上端与试验控制台固定连 接。
[0020] 其进一步的改进在于：
[0021] 所述锁紧装置为套装在试验转接轴上、并配合使用的压板、锁紧螺母以及圆螺母。
[0022] 所述检测控制系统采用动态应变仪。
[0023] 所述试验整体叶盘为风扇、压气机整体叶盘中的一个或几个组合体。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0025] 本发明提供了航空发动机整体叶盘安全超转试验的试验方法，根据试验整体叶盘 中每个叶片的一弯频率、不同航空发动机的最大工作转速以及整体叶盘中所有叶片的一弯 频率大于3倍的超转最高转速所对应的频率，确定超转合格标准；试验时，整体叶盘在进行 安全超转试验时需对试验器的振动和叶盘叶片一弯处应力进行监控，振动通过振动传感器 监测，叶片应力通过中心轴将应变线引出，经过滑环引电器将信号接到动态应变仪上；本发 明根据超转转频与叶片一弯频率的控制关系、限制了试验过程中叶片最大动应力值，使整 体叶盘安全超转试验顺利进行，能够适用于各类型航空发动机整体叶盘安全超转试验的考 核。 【【附图说明】】
[0026] 图1为航空发动机整体叶盘安全超转试验系统简图；
[0027] 图2为航空发动机整体叶盘叶片一弯频率监测简图；
[0028] 图3为航空发动机整体叶盘安全超转试验方法流程简图。
[0029] 其中：1为试验整体叶盘；2为监测控制系统；3为试验控制台；4为试验转接轴；5 为压板；6为锁紧螺母；7为圆螺母；8为应变片；9为信号传输导线。 【【具体实施方式】】
[0030] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0031] 参见图1和图2,本发明航空发动机整体叶盘安全超转试验系统，包括试验整体叶 盘1以及试验转接轴4,试验整体叶盘1通过锁紧装置与试验转接轴4锁紧；锁紧装置为套 装在试验转接轴4上、并配合使用的压板5、锁紧螺母6以及圆螺母7。试验转接轴4通过 信号传输导线9与检测控制系统2相交互；试验转接轴4的上端与试验控制台3固定连接。 试验整体叶盘1可以是风扇、压气机整体叶盘中的一个或几个组合体。图2航空发动机整 体叶盘叶片一弯频率监测简图示出了应变片的粘贴方式。
[0032] 如图3所示，试验方法的步骤如下：
[0033] 1)利用锤击法测量试验整体叶盘中每个叶片的一弯频率；
[0034] 2)确定不同类型航空发动机的最大工作转速；
[0035] 3)检测超转转速满足整体叶盘中所有叶片的一弯频率大于3倍的超转最高转速 所对应的频率；如果3倍的超转转频等于或小于叶片的一弯频率，则应重点监测其中一弯 频率等于或接近3倍超转转速对应频率的叶片。
[0036] 4)确定超转合格标准，在超转转速条件下，盘心和盘缘径向残余变形满足要求，同 时试验件荧光探伤无缺陷；
[0037] 5)将试验整体叶盘与试验转接轴、试验控制台进行连接，然后利用锁紧装置进行 锁紧，保证整体叶盘与试验器连接可靠；
[0038] 6)整体叶盘在进行安全超转试验时需对试验器的振动和叶盘叶片一弯处应力进 行监控，振动通过振动传感器监测，叶片应力通过中心轴将应变线引出，经过滑环引电器将 信号接到动态应变仪上；最大应力值小于叶盘材料的σ-1，整体叶盘叶片粘贴应变片一般 为2~6片，采用对称的方式粘贴，粘贴完成后整体叶盘进行动平衡。
[0039] 7)试验时，试验转速应逐步提高；超转转速下停留时间为2分钟或5分钟。
[0040] 8)试验卸载后，关闭试验器，分解试验整体叶盘，残余变形测量和无损检查及测量 尺寸，根据检查结果，给出试验结论，试验结束。
[0041] 实施