李 進(jìn)

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造過(guò)程中，葉片是其中較為重要的組件，其型面復(fù)雜且尺寸跨度較大，且在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)受到較為嚴(yán)重的外力，從而使得其的工作情況較為惡劣。其中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的幾何形狀與其尺寸對(duì)于其工作性能有著重要的影響，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量則對(duì)二次流損耗有著十分重要影響，從而影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。在現(xiàn)今的航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率提出了更高的要求，從而對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的檢測(cè)精度與檢測(cè)效率提出了更高的要求。本文將對(duì)現(xiàn)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量檢測(cè)所采用的方法進(jìn)行對(duì)比分析。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容及方法

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的檢測(cè)主要是對(duì)葉片型面的輪廓的幾何尺寸（如葉型厚度、葉型彎扭以及葉片的前后緣位置等）進(jìn)行檢測(cè)。以往采用的主要測(cè)量方法主要有：標(biāo)準(zhǔn)樣板法、自動(dòng)繪圖測(cè)量法以及坐標(biāo)測(cè)量法等。同時(shí)隨著科技的發(fā)展以及高新技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量測(cè)量中的應(yīng)用，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的測(cè)量帶來(lái)了新的方法如機(jī)器視覺測(cè)量法以及四坐標(biāo)激光測(cè)量法和激光掃描測(cè)量法等。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量測(cè)量方法對(duì)比分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣板法。標(biāo)準(zhǔn)樣板法是較早應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量測(cè)量的方法，此種方法采用的原理主要是通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)樣板與實(shí)際需要檢測(cè)的葉片在相應(yīng)的檢測(cè)載面上相互靠近，同時(shí)采用照明燈光進(jìn)行光照照射，并根據(jù)樣板與待檢葉片之間的漏光縫隙的大小來(lái)檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片型面對(duì)應(yīng)型線的誤差，采用此種方法最主要的就是需要航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中的理論型線設(shè)計(jì)并制造相應(yīng)的型線母板量具。采用此種方法能夠較快的完成對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的檢測(cè)，具有檢測(cè)速度快且操作方便等特點(diǎn)，因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工制造過(guò)程中被廣為使用，但其不足的是此種方法僅能定性的檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量，同時(shí)在使用此種方法檢測(cè)的過(guò)程中一個(gè)量具僅對(duì)應(yīng)著航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片相應(yīng)截面中的一條型線，要完成對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的測(cè)量需要針對(duì)不同的型線采用多組量具，從而造成此種方法的檢測(cè)成本較高。

2.2 自動(dòng)繪圖測(cè)量法。相較于標(biāo)準(zhǔn)樣板法，自動(dòng)繪圖測(cè)量法是一種檢測(cè)精度較高的方法，此種方法采用的原理主要是依靠將待測(cè)葉片安裝到轉(zhuǎn)盤中，依靠測(cè)輪與葉片之間所保持的一個(gè)相對(duì)較為固定的高壓放電間隙來(lái)對(duì)葉片的型面數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量后所得數(shù)據(jù)繪制到圖紙上，通過(guò)對(duì)圖紙上的葉片型線的實(shí)際輪廓放大圖進(jìn)行測(cè)量即可得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。此種方法的不足之處是用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量測(cè)量的機(jī)器體積龐大其測(cè)速較慢，無(wú)法適應(yīng)于對(duì)于葉片的批量測(cè)量，因此多適用于零件的抽檢操作。

2.3 光學(xué)投影測(cè)量。此種方法的原理是通過(guò)采用上下兩組處于同一平面的光源分別對(duì)葉片截面上的葉盆和葉背進(jìn)行照射并產(chǎn)生散射，并依靠鏡頭對(duì)這些散射的光源進(jìn)行收集，從而在投影屏上產(chǎn)生該截面處的輪廓投影，通過(guò)對(duì)投影的測(cè)量即可得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。采用此種方法多用于對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量的定性測(cè)量，且便于操作，但檢測(cè)效率較低，同時(shí)，采用此種方法會(huì)受到較多的客觀因素的影響，從而影響測(cè)量的精度。

2.4 電感測(cè)量法。采用電感測(cè)量法能夠?qū)娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的形狀誤差、角度誤差等進(jìn)行精確、高效的測(cè)量。此種方法的測(cè)量原理是通過(guò)將航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片分為多個(gè)待測(cè)的截面，并使得每個(gè)截面對(duì)應(yīng)于一組電感傳感器，從而使得傳感器對(duì)應(yīng)于被測(cè)截面上的一個(gè)點(diǎn)。在測(cè)量之初需要在待測(cè)型面的葉片處預(yù)先設(shè)置機(jī)組傳感器的位置和測(cè)量的方向，同時(shí)先進(jìn)行葉片位置的對(duì)零。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，傳感器靠近葉片并測(cè)量數(shù)據(jù)并與標(biāo)準(zhǔn)葉片的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)后得出相應(yīng)的偏差值。采用此種方法進(jìn)行葉片型面質(zhì)量的測(cè)量具有測(cè)量效率以測(cè)量精度較高的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于周邊測(cè)量環(huán)境的要求較低，可以適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量，但是不足之處是在對(duì)于不同規(guī)格的葉片進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要對(duì)葉片進(jìn)行配置，且準(zhǔn)備的時(shí)間較長(zhǎng)，因此，此種方法適合于對(duì)統(tǒng)一規(guī)格的葉片進(jìn)行大批量的檢驗(yàn)。

2.5 坐標(biāo)測(cè)量法。隨著科技的進(jìn)步以及坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)在空間測(cè)量中的應(yīng)用，使得坐標(biāo)測(cè)量法在葉片型面質(zhì)量的測(cè)量中得以應(yīng)用。此種方法的測(cè)量原理是通過(guò)使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)來(lái)對(duì)葉片輪廓上的各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)依靠軟件計(jì)算的方式得出被測(cè)葉片的幾何尺寸與形狀誤差等。應(yīng)用此種方法能夠得出較為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)其測(cè)量時(shí)要求處于恒溫的環(huán)境下，從而造成測(cè)量的成本較高，僅適用于成品環(huán)境下的測(cè)量。

2.6 激光測(cè)量法。隨著科技的進(jìn)步以及對(duì)于葉片測(cè)量精度要求的不斷提高，出現(xiàn)了一種采用激光進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量測(cè)量的方法，其中四坐標(biāo)激光法與激光掃描法是其中較為典型的方法，其中四坐標(biāo)激光測(cè)量法是在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)上添加了一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，同時(shí)通過(guò)激光測(cè)頭來(lái)對(duì)葉片進(jìn)行測(cè)量，從而得到葉片截面的輪廓線。而激光掃描法則是依靠激光束來(lái)對(duì)葉片進(jìn)行高速的掃描，并通過(guò)掃描頭來(lái)獲取航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面上的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并依靠這些空間的點(diǎn)所所組成的點(diǎn)云圖來(lái)表達(dá)系統(tǒng)對(duì)葉身型面的采樣結(jié)果。采用激光測(cè)量法進(jìn)行葉片型面的測(cè)量具有測(cè)量速度快以及測(cè)量采樣頻率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于采用的是非接觸式的測(cè)量方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于小而薄的葉片的測(cè)量。同時(shí)激光掃描測(cè)量具有快速準(zhǔn)確的三維空間掃描能力，且測(cè)量精度較高，不足之處就是設(shè)備的成本較高。

結(jié)語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的型面質(zhì)量對(duì)于確保發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有十分重要的意義。本文對(duì)各種葉片型面測(cè)量方法進(jìn)行了對(duì)比分析。

[1]王軍.航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片三維輪廓測(cè)量方法研究[J].長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，2004（02）.

[2]陳非凡，等.汽輪機(jī)葉片葉型測(cè)量綜述[J].航空計(jì)測(cè)技術(shù)，1995（02）.