一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法及系统

本发明涉及发动机测试，特别是涉及一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法及系统。

背景技术：

1、航空发动机是飞机的动力组件。飞机在起飞着陆过程中，高速旋转的发动机叶片会吸入金属、砂石等异物。此类异物撞击到发动机内的叶片时，会造成叶片的外物损伤。为了研究外物损伤对叶片性能的影响，测试人员会通过在发动机叶片上复现真实外物损伤，来评估航空发动机叶片在损伤后的性能。

2、然而目前，在复现航空发动机叶片上的真实外物损伤时，存在复现精度低的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法及系统，本发明能够高精度地复现航空发动机叶片上的真实外物损伤。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法，包括：

3、叶片损伤特征获取：基于发动机叶片上的真实外物损伤，获取所述发动机叶片的外物损伤特征数据；

4、模拟叶片制作：提取所述发动机叶片的损伤位置处的叶片形状特征数据，并基于所述叶片形状特征数据制作模拟叶片；

5、仿真实验模型建立：基于预设的所述模拟叶片的损伤实验方法，建立所述损伤实验方法对应的三维仿真模型；

6、仿真实验模型测试：基于预设的外物损伤条件参数，采用所述三维仿真模型进行仿真测试，以获取所述外物损伤条件参数对应的仿真损伤特征数据；

7、外物损伤条件参数确定：基于所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据之间的差异数据，对所述外物损伤条件参数进行优化，以获取目标损伤条件参数；

8、真实损伤特征复现：基于所述目标损伤条件参数，利用所述损伤实验方法对所述模拟叶片进行外物损伤实验，以使所述真实外物损伤复现于所述模拟叶片上。

9、在本发明一实施例中，所述基于发动机叶片上的真实外物损伤，获取所述发动机叶片的外物损伤特征数据的步骤包括：

10、对航空发动机进行外物吸入实验，以使发动机叶片上形成真实外物损伤；

11、采集所述发动机叶片的叶片图像，并识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据，其中，所述外物损伤特征数据包括损伤位置数据、损伤形貌数据以及损伤尺寸数据。

12、在本发明一实施例中，所述采集所述发动机叶片的叶片图像，并识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据的步骤包括：

13、采集所述发动机叶片的叶片图像；

14、基于预设的目标检测算法，识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据。

15、在本发明一实施例中，所述基于所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据之间的差异数据，对所述外物损伤条件参数进行优化，以获取目标损伤条件参数的步骤包括：

16、判断所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据的差异数据与预设的拟合目标是否匹配；

17、若所述差异数据与所述拟合目标不匹配，重复优化所述外物损伤条件参数，直至所述差异数据与所述拟合目标匹配时为止；

18、若所述差异数据与所述拟合目标匹配，将当前的外物损伤条件参数确定为目标损伤条件参数。

19、本发明还提供一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，包括：

20、损伤特征获取模块，用以基于发动机叶片上的真实外物损伤，获取所述发动机叶片的外物损伤特征数据；

21、模拟叶片制作模块，用以提取所述发动机叶片的损伤位置处的叶片形状特征数据，并基于所述叶片形状特征数据制作模拟叶片；

22、仿真模型建立模块，用以基于预设的所述模拟叶片的损伤实验方法，建立所述损伤实验方法对应的三维仿真模型；

23、仿真模型测试模块，用以基于预设的外物损伤条件参数，采用所述三维仿真模型进行仿真测试，以获取所述外物损伤条件参数对应的仿真损伤特征数据；

24、损伤条件优化模块，用以基于所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据之间的差异数据，对所述外物损伤条件参数进行优化，以获取目标损伤条件参数；以及

25、真实损伤复现模块，用以基于所述目标损伤条件参数，利用所述损伤实验方法对所述模拟叶片进行外物损伤实验，以使所述真实外物损伤复现于所述模拟叶片上。

26、在本发明一实施例中，所述损伤特征获取模块包括：

27、实际测试单元，用以对航空发动机进行外物吸入实验，以使发动机叶片上形成真实外物损伤；

28、图像识别单元，用以采集所述发动机叶片的叶片图像，并识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据。

29、在本发明一实施例中，所述外物损伤特征数据包括损伤位置数据、损伤形貌数据以及损伤尺寸数据。

30、在本发明一实施例中，所述图像识别单元包括：

31、摄像设备，用以采集所述发动机叶片的叶片图像；以及

32、特征识别单元，用以基于预设的目标检测算法，识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据。

33、在本发明一实施例中，所述损伤条件优化模块判断所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据的差异数据与预设的拟合目标是否匹配，并基于判断结果对外物损伤条件参数进行优化。

34、在本发明一实施例中，所述判断结果为不匹配时，所述损伤条件优化模块重复优化所述外物损伤条件参数，直至所述差异数据与预设的拟合目标匹配时为止，当所述判断结果为匹配时，所述损伤条件优化模块将当前的外物损伤条件参数确定为目标损伤条件参数。

35、如上所述，本发明提供一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法及系统，本发明能够高精度地复现航空发动机叶片上的真实外物损伤。

技术特征：

1.一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法，其特征在于，所述基于发动机叶片上的真实外物损伤，获取所述发动机叶片的外物损伤特征数据的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法，其特征在于，所述采集所述发动机叶片的叶片图像，并识别所述叶片图像中的外物损伤特征数据的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法，其特征在于，所述基于所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据之间的差异数据，对所述外物损伤条件参数进行优化，以获取目标损伤条件参数的步骤包括：

5.一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，所述损伤特征获取模块包括：

7.根据权利要求5所述的一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，所述外物损伤特征数据包括损伤位置数据、损伤形貌数据以及损伤尺寸数据。

8.根据权利要求6所述的一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，所述图像识别单元包括：

9.根据权利要求5所述的一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，所述损伤条件优化模块判断所述仿真损伤特征数据与所述外物损伤特征数据的差异数据与预设的拟合目标是否匹配，并基于判断结果对外物损伤条件参数进行优化。

10.根据权利要求9所述的一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现系统，其特征在于，所述判断结果为不匹配时，所述损伤条件优化模块重复优化所述外物损伤条件参数，直至所述差异数据与预设的拟合目标匹配时为止，当所述判断结果为匹配时，所述损伤条件优化模块将当前的外物损伤条件参数确定为目标损伤条件参数。

技术总结
本发明提供一种航空发动机叶片外物损伤特征的复现方法及系统，包括基于发动机叶片上的真实外物损伤，获取发动机叶片的外物损伤特征数据；提取损伤位置处的叶片形状特征数据，并基于叶片形状特征数据制作模拟叶片；建立损伤实验方法对应的三维仿真模型；基于预设的外物损伤条件参数，采用三维仿真模型进行仿真测试，以获取对应的仿真损伤特征数据；基于仿真损伤特征数据与外物损伤特征数据之间的差异数据，对外物损伤条件参数进行优化，以获取目标损伤条件参数；基于目标损伤条件参数，利用损伤实验方法对模拟叶片进行外物损伤实验，以使真实外物损伤复现于模拟叶片上。本发明能够高精度地复现航空发动机叶片上的真实外物损伤。

技术研发人员：聂祥樊,王亚洲,李阳,何卫锋,罗思海,周鑫,何光宇,焦阳
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14