航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案設(shè)計(jì)

趙江偉，陳 博，吳正洪，馬 波，蘇曦之

(中國(guó)航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院，成都 610500；2.空軍裝備部 項(xiàng)目中心，北京 100843)

1 引言

強(qiáng)度驗(yàn)證與使用壽命評(píng)定一直是航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與改進(jìn)改型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障中60%～70%是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度故障，其中又以葉片故障比例最高、危害最大[1]。因此，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片開(kāi)展動(dòng)應(yīng)力測(cè)量，以獲得葉片動(dòng)頻-轉(zhuǎn)速圖，確定葉片在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的應(yīng)力-轉(zhuǎn)速特性、葉片工作時(shí)的振動(dòng)應(yīng)力等[2]。

低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承受著高溫度、高轉(zhuǎn)速、復(fù)雜氣動(dòng)力和較大離心力的復(fù)合作用[1-3]，其惡劣的工作環(huán)境和細(xì)長(zhǎng)型的結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致隨機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)問(wèn)題尤其突出，由高周問(wèn)題導(dǎo)致的裂紋、斷裂故障時(shí)有發(fā)生。因此要解決葉片高周問(wèn)題必須獲得相對(duì)準(zhǔn)確的振動(dòng)應(yīng)力。由于動(dòng)力學(xué)特性和激振因素的差異，試驗(yàn)件測(cè)量不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，仿真技術(shù)需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)支承，因此開(kāi)展整機(jī)環(huán)境下低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量勢(shì)在必行。

在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方面，國(guó)外早已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)能力和試驗(yàn)技術(shù)都比較成熟，在不同型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上開(kāi)展過(guò)渦輪葉片、壓氣機(jī)葉片、風(fēng)扇葉片的動(dòng)應(yīng)力測(cè)量[4-5]。國(guó)內(nèi)相關(guān)單位也開(kāi)展了渦輪葉片、壓氣機(jī)葉片的動(dòng)應(yīng)力測(cè)量[6-9]，但對(duì)于大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在整機(jī)環(huán)境下開(kāi)展低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量的研究較少，也未能在整機(jī)試車時(shí)對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)展動(dòng)應(yīng)力測(cè)量，主要原因是渦輪轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)速高、所處環(huán)境溫度高、整機(jī)環(huán)境下動(dòng)應(yīng)力測(cè)量改裝難度大、測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求高等。

為確定某型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的振動(dòng)特性，及其與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)之間的特性關(guān)系，本文提出一種基于應(yīng)變片和遙測(cè)技術(shù)的低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案，并在該型發(fā)動(dòng)機(jī)上成功完成低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量試驗(yàn)，為該型發(fā)動(dòng)機(jī)研制提供了數(shù)據(jù)支撐，可為其他發(fā)動(dòng)機(jī)低渦轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量和溫度場(chǎng)測(cè)量提供借鑒。

2 低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量總體方案

2.1 方案設(shè)計(jì)要求

受制于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪端溫度高、載荷復(fù)雜、轉(zhuǎn)子變形大、結(jié)構(gòu)空間有限等問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)改裝風(fēng)險(xiǎn)高、難度大。改裝過(guò)程中，需要解決的問(wèn)題有：整機(jī)結(jié)構(gòu)改裝問(wèn)題，轉(zhuǎn)子上測(cè)試系統(tǒng)布置、安裝和冷卻問(wèn)題，滑油腔密封、冷卻問(wèn)題，以及改裝方案的設(shè)計(jì)評(píng)估問(wèn)題等。為確保低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案滿足設(shè)計(jì)要求，且測(cè)量結(jié)果有效，在進(jìn)行測(cè)量方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮如下要求：

(1) 為準(zhǔn)確模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，在整機(jī)環(huán)境下開(kāi)展測(cè)量方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能減小對(duì)轉(zhuǎn)子葉片振動(dòng)特性的影響，且不能改變轉(zhuǎn)子葉片的激振因素，如發(fā)動(dòng)機(jī)流道結(jié)構(gòu)不允許改裝等；

(2) 為獲取真實(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)，應(yīng)考慮采用應(yīng)變片測(cè)量葉片動(dòng)應(yīng)力，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，受干擾較少；

(3) 測(cè)量方案應(yīng)考慮在發(fā)動(dòng)機(jī)低壓設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速及超轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)量低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)頻率和振動(dòng)應(yīng)力水平；

(4) 測(cè)量方案應(yīng)簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠，盡量減少對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的專用改裝等。

2.2 測(cè)量方案選擇

獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力的測(cè)量方式，目前主要有接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量?jī)煞N。接觸式測(cè)量獲取葉片動(dòng)應(yīng)力一般采用應(yīng)變片方式，非接觸式測(cè)量一般采用光纖方式。由于應(yīng)變片接觸式測(cè)量是直接獲取葉片的動(dòng)應(yīng)變信號(hào)，相比于非接觸式測(cè)量的間接獲取動(dòng)應(yīng)力(測(cè)量葉尖振幅)，其測(cè)量更加高效、準(zhǔn)確、可靠，受干擾較小，是目前旋轉(zhuǎn)部件動(dòng)應(yīng)力測(cè)量的主要方案。根據(jù)該型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量要求，本方案采用應(yīng)變片接觸式測(cè)量方式。

目前的動(dòng)應(yīng)力接觸式測(cè)量，通常采用“應(yīng)變+引電器”和“應(yīng)變片+遙測(cè)系統(tǒng)”兩種測(cè)量技術(shù)方案(以下分別簡(jiǎn)稱引電器方案和遙測(cè)方案)。從表1中兩種測(cè)量方案系統(tǒng)對(duì)比看，引電器方案在發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子上使用存在以下缺陷：①引電器耐溫能力低(使用溫度≯45 ℃)，一般布置在發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件位置(如風(fēng)扇、壓氣機(jī)端等)，需采用氟利昂進(jìn)行冷卻，且冷卻改裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在渦輪端的高溫環(huán)境下使用風(fēng)險(xiǎn)大；②引電器結(jié)構(gòu)尺寸大，受發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)空間限制，整機(jī)改裝難度大；③安裝引電器一般需要對(duì)流道件(支板、葉片等)進(jìn)行調(diào)整，改變了轉(zhuǎn)子葉片的激振因素，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力特性存在影響，測(cè)量結(jié)果存在誤差。而遙測(cè)方案結(jié)構(gòu)尺寸小、耐溫能力高，在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)上改裝應(yīng)用冷卻方案容易，結(jié)構(gòu)改裝較小，成本低，安全可靠。因此，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量要求和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)限制，采用遙測(cè)方案進(jìn)行測(cè)量。

表1 遙測(cè)方案與引電器方案測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比Table 1 Comparison of telemetry scheme and inductor scheme measurement system

2.3 遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遙測(cè)系統(tǒng)是一種非接觸式的信號(hào)采集傳輸設(shè)備，專用于旋轉(zhuǎn)件上參數(shù)信號(hào)測(cè)量，其工作原理如圖1 所示。

圖1 遙測(cè)系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖Fig.1 The composition of telemetry system

遙測(cè)系統(tǒng)由發(fā)射裝置、接收裝置和地面站三部分組成。發(fā)射裝置即是安裝在低壓軸上的部分，包含發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、次級(jí)感應(yīng)線圈等；接收裝置安裝在靜子改裝件上，包含接收天線、初級(jí)感應(yīng)線圈；地面站包含感應(yīng)電源、信號(hào)采集系統(tǒng)、采集控制計(jì)算機(jī)等。

遙測(cè)系統(tǒng)采用非接觸式電磁感應(yīng)方式供電，接收裝置和發(fā)射裝置中的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電壓經(jīng)整流后對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行供電，其中初級(jí)感應(yīng)線圈通過(guò)并聯(lián)的方式與感應(yīng)電源相連。

發(fā)射機(jī)模塊將測(cè)得的動(dòng)態(tài)應(yīng)變模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出去；接收裝置通過(guò)接收天線接收數(shù)字射頻信號(hào)并解調(diào)，然后將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集、分析和處理。

2.4 總體設(shè)計(jì)方案

低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量總體方案如圖2所示。在低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面安裝應(yīng)變片測(cè)量葉片動(dòng)應(yīng)力，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)流道等激振因素的情況下，將遙測(cè)系統(tǒng)布置在低壓渦輪端。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)變片獲取低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)信號(hào)，振動(dòng)信號(hào)經(jīng)穿過(guò)渦輪后擋板、低壓軸等的測(cè)試引線傳送至遙測(cè)系統(tǒng)后，再通過(guò)天線傳出(遙測(cè)系統(tǒng)通過(guò)軸向傳輸形式傳送信號(hào))。

圖2 低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案總體布局Fig.2 Overall layout of dynamic stress measurement scheme for low pressure turbine rotor blades

發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)環(huán)境下，低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量改裝困難很大，主要技術(shù)難點(diǎn)有：

(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪端結(jié)構(gòu)空間有限，測(cè)試改裝困難。

發(fā)動(dòng)機(jī)的流道、支板葉型等結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)特性存在影響，動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案不允許改變發(fā)動(dòng)機(jī)流道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)改裝結(jié)構(gòu)空間非常有限，而要在有限的結(jié)構(gòu)空間解決渦輪端測(cè)試系統(tǒng)的布置、支撐、冷卻和密封等，測(cè)試改裝非常困難。為此，國(guó)內(nèi)目前的測(cè)試改裝設(shè)計(jì)方案往往做出了妥協(xié)，允許通過(guò)改變機(jī)匣流道或?qū)~、支板葉型等實(shí)現(xiàn)動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案設(shè)計(jì)，但這樣會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在較大誤差。

低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量遙測(cè)方案改裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3 所示。在低壓渦輪轉(zhuǎn)子上設(shè)置支撐軸，支撐軸安裝在低壓渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)腔靠近后支點(diǎn)位置，以減少對(duì)整機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的影響。支撐軸采用擋圈固定在低壓渦輪軸上，遙測(cè)模塊安裝在支撐軸上，同時(shí)對(duì)后承力機(jī)匣進(jìn)行改裝，以滿足接收模塊安裝、測(cè)試引線布置、遙測(cè)模塊冷卻等要求。

圖3 低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量遙測(cè)方案改裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.3 Design of modif ied structure for low pressure turbine rotor blades telemetry scheme

(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪端工作環(huán)境溫度高、載荷復(fù)雜、轉(zhuǎn)子變形大，測(cè)量改裝及遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難。

在發(fā)動(dòng)機(jī)中間狀態(tài)，低壓渦輪端內(nèi)錐腔內(nèi)溫度一般達(dá)到400 ℃，而遙測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期工作溫度≯90 ℃，因此需對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。由于動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案不允許對(duì)渦輪后承力機(jī)匣支板、后錐等流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，所以冷卻方案及結(jié)構(gòu)改裝非常困難。

綜合考慮葉片動(dòng)應(yīng)力激振因素和結(jié)構(gòu)限制，本測(cè)試方案采用空氣冷卻+滑油冷卻的方式冷卻遙測(cè)系統(tǒng)，冷卻方案如圖4 所示。在后承力機(jī)匣設(shè)置1處引氣支板，通過(guò)臺(tái)架供氣冷卻遙測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)另1 處排氣支板排出。同時(shí)，考慮到后腔滑油與遙測(cè)模塊之間有熱傳導(dǎo)效應(yīng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)上增設(shè)滑油冷卻裝置，通過(guò)冷卻后軸承腔滑油，降低后軸承腔滑油供油溫度，從而進(jìn)一步降低遙測(cè)模塊溫度。

圖4 低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量遙測(cè)模塊冷卻方案Fig.4 Cooling scheme of telemetry module for low pressure turbine rotor blades dynamic measurement

航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪設(shè)計(jì)點(diǎn)工作轉(zhuǎn)速高、離心負(fù)荷大，在這樣的工作環(huán)境下遙測(cè)系統(tǒng)只能采用軸向感應(yīng)供電和軸向傳輸信號(hào)的形式。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜的載荷環(huán)境和過(guò)渡態(tài)工況，使渦輪端轉(zhuǎn)靜子相對(duì)變形復(fù)雜、變形評(píng)估困難，導(dǎo)致遙測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)距離感應(yīng)供電設(shè)計(jì)困難。為此，在該發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案設(shè)計(jì)中，綜合遙測(cè)系統(tǒng)信號(hào)傳輸距離和發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)情況，來(lái)確定遙測(cè)系統(tǒng)裝配間隙范圍。

首先，開(kāi)展遙測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)，確定遙測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)靜子的工作間隙范圍。若工作間隙過(guò)小，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中容易導(dǎo)致遙測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)靜子接觸碰磨，影響試驗(yàn)安全；若工作間隙過(guò)大，測(cè)量信號(hào)存在丟失數(shù)據(jù)等失效風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。

然后，對(duì)試驗(yàn)工況下轉(zhuǎn)靜子軸向間隙進(jìn)行估算，特別是過(guò)渡態(tài)變形的估算，確定了遙測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)靜子工作間隙。

最后，通過(guò)對(duì)改裝發(fā)動(dòng)機(jī)軸向間隙、葉片軸向竄動(dòng)、石墨跑道工作痕跡(圖5)等情況進(jìn)行分析，設(shè)置了合理的遙測(cè)系統(tǒng)裝配間隙范圍。

圖5 低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案遙測(cè)模塊工作間隙設(shè)計(jì)Fig.5 The telemetry module working gap evaluation of low pressure turbine rotor blades dynamic stress measurement

3 貼片及走線方案

低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案中，應(yīng)變片采用火焰噴涂工藝固定在轉(zhuǎn)子葉片上，高溫測(cè)試引線采用全程點(diǎn)焊固定在轉(zhuǎn)子上。應(yīng)變片貼片和測(cè)試引線走線方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮動(dòng)應(yīng)力測(cè)量要求和測(cè)試引線及應(yīng)變片易損壞等潛在風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)目前貼片工藝及試驗(yàn)驗(yàn)證情況，應(yīng)變片貼片及測(cè)試引線走線方案設(shè)計(jì)需注意如下要求：

(1) 應(yīng)變片布置位置應(yīng)便于貼片及走線，如葉片中部平滑位置；

(2) 考慮葉片自身工作載荷分布，優(yōu)先選擇溫度相對(duì)較低、溫度梯度相對(duì)較小的位置，并根據(jù)應(yīng)變片可能的工作溫度選取合適的應(yīng)變片；

(3) 貼片位置和貼片方向?qū)φ駝?dòng)應(yīng)力敏感，貼片位置應(yīng)選擇振動(dòng)應(yīng)力值相對(duì)較大、應(yīng)力梯度較平緩處；

(4) 貼片過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)渦輪葉片氣膜孔，不得堵塞氣膜孔；

(5) 測(cè)試引線走線應(yīng)避開(kāi)無(wú)法點(diǎn)焊懸空位置，如果確實(shí)難以避開(kāi)，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)改進(jìn)或走線路徑優(yōu)化等方式盡量減小懸空段長(zhǎng)度；

(6) 應(yīng)變片貼片及測(cè)試引線走線應(yīng)盡量均勻布置；

(7) 應(yīng)變片和測(cè)試引線的粘貼必須牢靠并被有效保護(hù)，以防止被高速氣流沖刷導(dǎo)致剝離失效[10]。

4 設(shè)計(jì)評(píng)估

由于發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)改裝方案風(fēng)險(xiǎn)較大，為確保低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案有效實(shí)施，在方案設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí)，需對(duì)改裝方案進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容考慮如下：

(1) 對(duì)測(cè)試方案改裝件和新增測(cè)試件的強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行評(píng)估，確保測(cè)試方案滿足強(qiáng)度要求；

(2) 對(duì)改裝方案的空氣系統(tǒng)、低壓渦輪動(dòng)應(yīng)力測(cè)量轉(zhuǎn)子及遙測(cè)系統(tǒng)溫度場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估，確定空氣系統(tǒng)冷卻引氣量，確保動(dòng)測(cè)轉(zhuǎn)子及遙測(cè)系統(tǒng)溫度滿足試驗(yàn)要求；

(3) 對(duì)轉(zhuǎn)子軸向力、遙測(cè)系統(tǒng)工作間隙等進(jìn)行評(píng)估，確保發(fā)動(dòng)機(jī)改裝滿足試驗(yàn)安全要求；

(4) 對(duì)貼片工藝進(jìn)行評(píng)估，確保高溫噴涂對(duì)葉片性能無(wú)影響且不會(huì)堵塞氣膜孔；

(5) 對(duì)測(cè)試方案的裝配性等進(jìn)行評(píng)估，確保測(cè)試改裝方案的裝配空間、裝配精度及裝配性滿足裝配要求；

(6) 對(duì)監(jiān)控測(cè)點(diǎn)、試驗(yàn)條件、遙測(cè)系統(tǒng)使用條件等進(jìn)行評(píng)估，確保滿足試驗(yàn)要求。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

在試車臺(tái)架上對(duì)按上述方案改裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展了全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行了多次掃頻，并在共振轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行了停留。試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，遙測(cè)系統(tǒng)工作正常，應(yīng)變片存活率較好。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，動(dòng)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果滿足測(cè)試要求。圖6 為某發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片動(dòng)應(yīng)變?nèi)唐俨紙D。目前，該型發(fā)動(dòng)機(jī)已完成了多輪低壓渦輪動(dòng)應(yīng)力專項(xiàng)測(cè)量試驗(yàn)，獲取了低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)特性，為該型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力和阻尼效果評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支撐。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片動(dòng)應(yīng)變?nèi)唐俨紙DFig.6 Waterfall diagram of vibration strain of low pressure turbine rotor blades

6 結(jié)論

(1) 采用基于應(yīng)變片和遙測(cè)技術(shù)的動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)展動(dòng)應(yīng)力測(cè)量，從遙測(cè)系統(tǒng)布置、支撐、冷卻、走線等方面完成了總體方案設(shè)計(jì)，并對(duì)改裝的發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展了整機(jī)試車，驗(yàn)證了動(dòng)應(yīng)力測(cè)量方案的正確性。相對(duì)于應(yīng)變片+引電器測(cè)量方案，本文測(cè)量方案結(jié)構(gòu)改裝小，冷卻方案簡(jiǎn)單，驗(yàn)證成本低，應(yīng)變片存活率高，安全可靠。

(2) 該型發(fā)動(dòng)機(jī)已完成多輪低壓渦輪動(dòng)應(yīng)力專項(xiàng)測(cè)量試驗(yàn)，為低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片動(dòng)應(yīng)力和阻尼評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支撐。

(3) 該總體設(shè)計(jì)方案還可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)測(cè)量等試驗(yàn)，其驗(yàn)證過(guò)程也可為開(kāi)展整機(jī)環(huán)境下高壓轉(zhuǎn)子的動(dòng)應(yīng)力、溫度場(chǎng)測(cè)量提供重要參考。