基于中子衍射技术的涡轮后机匣内部残余应力评估

针对某航空发动机斜支板涡轮后机匣试车后出现的裂纹故障，利用中子衍射技术对后机匣进行了内部残余应力测试分 析。建立了后机匣K4169合金中子应力快速测量方法，实现了应力测量精度≤20 MPa，最短单点测量时间≤5 min，1维空间分辨率≤1 mm。建立了K4169合金部件表层应力梯度的中子测量与解析方法，并限定入射束尺寸。利用近表面处衍射强度与质心的关系对衍射信息进行矫正，实现了具有0.1 mm 1维空间分辨率的应力表征能力。开展了后机匣周向和轴向的残余应力分布研究，结果表明：涡轮后机匣基体存在粗大晶粒组织，后机匣外壳存在平均300 MPa的周向压应力，后机匣斜支板存在400～500 MPa的拉应力。裂纹故障与粗晶/细晶组织之间残余应力分布差异有一定关系。     

典型光学窗口流场的气动光学效应数值模拟

采用延迟脱体涡模拟方法计算共形光学窗口转塔和平面光学窗口转塔的绕流流场，并根据绕流流场定量分析在转角0°、90°和180°下两种光学窗口的气动光学效应和远场衍射结果。采用Zernike多项式拟合波前，并结合自适应光学分析两种光学窗口所发射光线的传输性能。结果表明：在无自适应光学矫正下，平面光学窗口在0°和180°转角下的光线传输性能优于共形光学窗口，90°则相反；在自适应光学矫正平移、倾斜、离焦和像散等低阶项时，共形光学窗口在90°和180°转角下其光线传输性能都优于平面光学窗口；而在0°转角下，两种光学窗口的光线传输性能相近。随着转角的增大，两种光学窗口气动光学效应中的高阶项不断减小。值得注意的是，近场畸变的光线在远场衍射后的光强峰值可能会大于未畸变光线远场衍射的光强，且其光强峰值位置会严重偏移。