叶片前缘仿形涡流检测仿真与试验设计

仿形涡流检测技术因其耦合性好可有效抑制检测过程晃动而特别适合对大曲率叶片前缘快速检测。针对涡轮叶片前缘仿形涡流检测建立前缘及仿形线圈有限元模型,运用有限元方法分析叶片前缘凹坑、长裂纹、边沿凹坑3种典型缺陷在内外两种激励、不同内径线圈、不同频率等模式下的检测信号特征。仿真结果表明：大曲率前缘实施仿形涡流检测,检测区域可有效覆盖整个前缘区域,检测频率越高,检测灵敏度越高。双线圈检测模式下,外激励内接收比内激励外接收灵敏高,当内检测线圈尺寸大于缺陷的尺度时,内接收线圈内径越小,其相对灵敏度越高。结合仿真结论,制作前缘缺陷试块,采用锁相放大及图形化编程技术,设计前缘仿形涡流检测系统,试验结果表明,仿形线圈可有效检出前缘典型缺陷,检测幅值相位输出结果与仿真结论相似。研究成果可用于指导大曲率叶片前缘的工程实践检测。     

热障涂层厚度涡流检测技术研究

利用涡流检测技术,确定了热障涂层(TBCs)中各部分材料的电磁特性.根据TBCs结构特点及材料的电磁特性,建立了TBCs理论模型,进行了模拟试验,分析了影响厚度测量的影响因素.制作了不同结构的TBCs试样,进行了测量试验,取得了较为满意的结果,并得到了涡流检测TBCs厚度的校准试样要求.     

热障涂层电磁/电容复合检测技术研究

热障涂层能显著提升发动机叶片的耐高温能力,但由于其工作环境恶劣,容易发生裂纹、烧结、界面开裂、涂层脱落等失效现象。针对单一检测手段获取的信息量有限、难以实现热障涂层全面准确评估的现状,根据电磁法适合检测导电材料、电容法适合检测非导电材料的特点,提出了热障涂层电磁/电容复合检测技术,研究了所涉及的检测机理、复合式传感器设计以及涂层参数检测等关键问题。仿真和试验结果表明:传感器电磁检测单元和电容检测单元对涂层厚度的最大检测灵敏度分别达到0.1Ω/mm和15pF/mm,为涂层厚度及介电常数、电导率等参数的定量检测奠定了基础,为热障涂层全面准确的评估提供了有效的解决方案。     

航空发动机叶片用热障涂层的现状

航空发动机性能的要求对叶片的涂层提出了技术及经济上的挑战。本文对发动机涡轮叶片热障涂层的发展作了综合叙述，重点对美、法及独联体国家不同涂层工艺及所用的涂层材料技术作了说明。最后指出了今后的研究及发展方向。     

涡轮叶片涂层制备技术的研究

随着航空发动机推重比的提高（大于１０）,涡轮进口温度达到１８５０～２０００Ｋ,要求热端部件采用具有抗高温抗腐蚀高性能的热障涂层（ＴＢＣ）保护。因此,ＴＢＣ涂层的研究和制备已成为新机研制的重要课题。１涂层制备的实践６０年代,我国某发动机涡轮叶片是在无涂...     

新型涡流检测(探伤)设备

利用导电材料在交变磁场中产生涡流的性质,通过检测导电材料叠加磁场的变化信号以表征材料缺陷的仪器称为涡流探伤仪.涡流探伤仪可用于检测金属材料的裂纹.表征材料的腐蚀情况、电导率以及涂层厚度等信息.     

热障涂层在航空发动机涡轮叶片上的应用

本文分析了热障涂层(TBCs)技术应用于发动机涡轮叶片上的必要性,介绍了热障涂层在国外发动机涡轮叶片上的应用情况及国内的发展状况,同时还比较了等离子喷涂和电子束物理气相沉积两种主要制备方法的优缺点,最后展望了热障涂层的应用前景.     

某型航空发动机涡轮叶片涡流探伤干扰信号的鉴别与排除

某型航空发动机涡轮叶片涡流探伤工艺开发过程中,检测中出现异常检测信号,分析和验证证明是由对比试样制作不当及渗铝层残留引起的,属于干扰信号。通过调整对比试样、加强探伤前检查等手段消除了干扰信号,优化了检测工艺。     

直升机涡轴发动机叶片损伤检测与定量评估

针对某型舰载直升机涡轴发动机第1级压气机叶片无法实现损伤原位检测与定量评估的技术难题,结合实际工况,选 取涡流检测作为原位无损检测方法,进行涡流检测定量评估方法研究。通过设计专用传感器和预制人工裂纹的试块,根据传感器 检测情况,利用相位转化法得到人工缺陷的涡流检测幅值。采用正态概率分布和一元线性回归分析进行定量评估,得到涡流检测 阻抗平面缺陷与检测信号的定量关系,解决了涡流检测仪阻抗平面显示标定定量评估的难题。对定量关系进行了检验,结果表 明：所设计的专用传感器可有效解决第1级压气机叶片裂纹缺陷的检测问题;得到的定量关系y=585.29x-51.531符合实际情况,将 该定量方法用于涡流检测仪进行定量评估,可实现自动评估,对实际应用具有指导意义。     

压气机叶片防护涂层的研究

含低钼的钛钼合金复合涂层具有耐冲刷和抗腐蚀的特性，用多弧离子镀工艺制造这种涂层可以满足航空发动机压气机叶片在海上工作的防护需要。海上飞机发动机和舰船动力机的压气 机叶片受环境影响较为严重，为解决其防腐问题和进而带来的涂层耐冲刷能力问题，必须精心选择涂层材料。采用氟橡胶保护叶片，虽然可以较好地解决腐蚀问题，但该材料常因气体的冲刷而成片起皮，从而失去保护作用。所以抗蚀能力强的钛及钛合金成为所研究的涂层材料的候选材料。压气机叶片防护涂层的研制 １．氮化钛防护涂层的选择 压气机叶片防护涂层的设计原则是抗蚀…     

涡轮叶片冷却气膜孔及涂层缺陷检测技术研究进展

为满足现代燃气涡轮发动机长寿命、高可靠性的需求,高性能涡轮叶片呈现出气膜冷却结构和热障涂层热防护一体化设计与制造的发展趋势。然而气膜孔制备过程产生的显微组织缺陷和涂层涂覆过程导致的尺寸偏差会影响气膜结构及其冷却效率,先涂层后飞秒激光制孔也会引起涂层局部烧结甚至开裂。叶片服役过程中,受到温度梯度和边缘效应的影响,孔边涂层更易产生应力集中进而导致裂纹的萌生扩展,成为失效的薄弱环节。目前,包括塞规法、流量法和微小探针法等传统测量手段均无法有效评估气膜孔尺寸参数、形状特征和加工缺陷。在各类用于叶片及其涂层质量评价的无损检测方法中,主动红外热成像法具有快捷、多功能和有效质量控制等优势。基于上述研究背景,本文综述了快速、高精度的气膜孔参数测量和孔边合金及涂层缺陷的评估方法,论述了燃气涡轮发动机涡轮叶片常见气冷结构及其制备工艺的发展,详细列举了主动式红外热成像技术用于气膜孔质量评价的研究进展,同时总结了现有技术的不足和发展方向,对提升涡轮叶片冷却结构和气膜孔加工质量控制水平具有重要意义。     

薄壁扁平不锈钢管的涡流检测工艺

针对航天专用不锈钢薄壁扁平管涡流检测过程中存在的工艺难题,通过分析管材扁平成型工艺特点,采用涡流检测线圈的等效填充系数计算方法,结合涡流分布特性制作异型外穿过式涡流检测线圈,根据型面检测灵敏度差异制定合理的检测工艺,有效实现了不锈钢薄壁扁平管的涡流检测。通过破坏性试验及飞行试验,对检测工艺的可靠性进行了验证。该检测工艺已成功应用于各型号不锈钢薄壁扁平管的涡流检测中。     

航空涡轮发动机叶片的表面失效及涂层防护技术

分析了涡轮发动机叶片表面失效的几种主要形式,介绍了国外叶片涂层制备方法和材料体系的最新发展,对高能束表面改性技术的特点及应用于叶片涂层制备的可能性进行了探讨。     

发动机叶片无损检测的可靠性

提出了一种发动机叶片无损检测可靠性分析方法,利用该方法可以有效地提高叶片中裂纹(缺陷)的检出概率(POD),并能对裂纹的漏检概率(POM)进行准确地评估和控制,使因叶片裂纹漏检而引起发动机故障的可能性降至最低程度,从而确保发动机的安全运行;该方法简单方便,易于工程实施和应用。      

涡轮叶片热障涂层在CMAS 环境下的失效分析

对于多台份某型发动机在试车后出现的带热障涂层涡轮叶片表面附着较多环境沉积物CMAS进而导致热障涂层脱落 失效的故障,通过宏观形貌观察、化学成分分析、微观结构分析等方法对CMAS分布规律、成分特征和失效模式进行了分析。结果 表明：CMAS沉积物在叶盆面较厚、叶背面较薄,靠近缘板处较厚、叶身中部位置较薄,进气边较厚、排气边较薄;厚度较薄处的附 着物颗粒细小、分布均匀,较厚处的附着物结构较疏松,大多呈块状不均匀分布;涡轮叶片热障涂层表面沉积物及气膜孔堵塞物的 成分以CMAS为主,同时还有中低温部件碰摩磨屑生成的Fe2O3、TiO2和NiO;由CMAS腐蚀引发的热障涂层失效模式主要有气膜孔 堵塞引发周围涂层烧结失效、涂层表面和内部应力失配、陶瓷层柱状晶被冲击撞断以及8YSZ热障涂层被溶解。     

涡轮叶片热障涂层三维成像研究进展

热障涂层是涡轮叶片高温防护关键技术,具有典型的层状结构特征,且热障涂层服役过程中高温氧化产生热生长氧化物结构,迫切需要利用三维成像方法无损探知热障涂层内部结构.由于计算机断层成像技术能提供三维立体图像,准确再现物体内部三维结构,是热障涂层层状结构最佳分析手段之一,在热障涂层喷涂质量评价和高温氧化监测方面具有很好的前景....     

吸波涂层缺陷的锁相法红外检测

利用有限元仿真和试验研究相结合的方法,对方形和圆形模拟缺陷的吸波涂层试件开展检测研 究。从而探索红外锁相热波技术检测吸波涂层内部缺陷的参数范围和检测能力。研究结果表明,通过有限元 仿真分析为检测试验提供理论依据,使用5 ~10 mHz 调制频率的锁相法可有效检测到3 mm×3 mm 面积当量的 缺陷,缺陷处的相位比无缺陷处的相位滞后,并且缺陷面积越大,相位滞后越大。     

基于POD方法的跨声速轴流压气机转子叶顶间隙流场分析

以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 36为对象,研究了叶顶间隙流场的非定常流动特性。在数值模拟结果的基础上,采用本征正交分解(POD)方法获取POD模态和时间系数分布规律,进一步分析了近失速工况下叶顶间隙流场的流动特性。结果表明:在近失速工况下,叶顶间隙流场的主导频率为叶顶泄漏涡频率,约为0.6倍转子通过频率;能量较高的POD模态决定了叶顶泄漏涡的波动频率和幅值,低能量的高阶涡则影响流场的细微结构;同时发现,前5阶POD模态就可以很好地重构流场,这为低阶模型的应用提供了一定的理论指导。      

基于BP神经网络的叶片损伤度评估方法

将叶片简化为悬臂梁模型,根据振动力学理论推导出了叶片损伤度与固有频率变化量以及损伤位置两个参数的内在关系,将其抽象为一种从损伤的位置及固有频率的变化量到损伤度的映射.在此基础上,将具有自学习能力和逼近非线性映射能力的人工神经网络引入到损伤度的预测中,构建了一种基于BP(back-propagation)神经网络的叶片损...     

具有热障涂层的导向叶片耦合数值研究

利用气固耦合换热方法,对具有热障涂层（TBC）的、高度一体化的一级透平导向叶片的流动和换热特性进行了数值研究。结果表明:在接近真实透平高温高压运行的环境下,TBC对于叶栅通道的气动特性影响可以忽略不计;在冷气流量被减少的情况下,TBC在叶片前缘依然可以明显降低叶片金属表面温度和传热系数;但是,随着冷气流量的减少,TBC的作用在压力面尾缘急剧下降,在吸力面尾缘缓慢下降。对3个高度截面的平均金属温度定量比较得出:在同等冷却效率的条件下,厚度为0.15mm的TBC可以节约20%~30%的冷气流量。