CN102323962A - 航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法，首先对叶片型面和叶片缘板进行参数化造型，然后将叶片型面和叶片缘板曲面沿其法向方向向外偏置出叶片型面偏置面和叶片缘板曲面偏置面，采用叶片缘板曲面偏置面对叶片型面偏置面进行裁剪，并对叶片型面偏置面重新进行参数化造型，在叶片型面偏置面上构造沿v方向的等参数线组T_i，将每一条参数线T_i，离散为四条曲线：叶背流道线、叶盆流道线、前缘流道线和后缘流道线；在前缘流道线和后缘流道线上，1mm内的测量点数目不小于10个，在叶背流道线和叶盆流道线上，测量点间距δ应处于δ≤15mm范围内。本发明的测量路径线是一条封闭的曲线，易于在逆向工程中进行实体造型。

Description

航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法

技术领域

本发明涉及发动机叶片测量技术，具体为一种航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法。

背景技术

测量路径的规划是自由曲面测量中的一个关键问题，其目的就是使测量头能够以尽可能短的路径安全而又高效地遍历待测曲面的检测区域，达到测量目的。测量路径的好坏直接影响着测量效率和重构曲面的精度。

对曲面片测量路径进行规划时应考虑以下因素：(1)测量路径应能反映被测曲面的实际情况；(2)测量路径应符合CAD/CAM系统的曲面构造方式；(3)测量数据在CAD/CAM系统中重构的曲面应该易于延伸，以弥补测量不到的面片区域，且延伸面应能反映曲面片实际情况。

在叶片型面测量路径规划方面，为实现叶片的自动测量应根据叶片的CAD模型在CAD软件中实现测量点的自动生成。测量点的选择是影响测量精度和测量效率的关键因素。叶片测量最常用的三坐标测量机测量路径是等高测量路径，该方法的主要问题是由于叶片前缘长度和后缘长度的差异，经常会造成测量路径线断裂，不宜于在逆向工程中进行实体造型，难以进行后续CAD/CAM曲面构造，且采用等高路径测量方法，在测量点的数据处理上也是分布进行处理的，对后续CAD/CAM曲面构造造成计算量大等问题。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有采用等高测量路径作为航空发动机叶片型面测量路径而存在的问题，本发明提出了一种航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

一种航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据叶片理论截面数据对叶片型面和叶片缘板进行参数化造型；

步骤2：将步骤1中得到的参数化后的叶片型面沿其法向方向向外等距偏置出一个叶片型面偏置面，叶片型面与叶片型面偏置面之间的距离为测量机的测头半径R；

步骤3：将叶片缘板曲面沿其法向方向向外等距偏置出一个叶片缘板曲面偏置面，叶片缘板曲面与叶片缘板曲面偏置面之间的距离为r+R，其中r为叶片缘板曲面与叶片型面的过渡半径；

步骤4：采用叶片缘板曲面偏置面对叶片型面偏置面进行裁剪，对裁剪后的叶片型面偏置面重新进行参数化造型；

步骤5：步骤4得到的重新参数化的叶片型面偏置面表示为S₀，沿叶片型面偏置面的截面线方向定义为u参数方向，沿叶片型面偏置面的径向方向定义为v参数方向，参数u，v在S₀内的取值范围规范化为[0，1]；在S₀上构造沿v方向的等参数线组T_i：{T_i，i＝1，2，……，n}；

步骤6：将每一条参数线T_i，按照所处叶片型面偏置面的位置，离散为四条曲线：叶背流道线、叶盆流道线、前缘流道线和后缘流道线；

步骤7：在前缘流道线和后缘流道线上，1mm内的测量点数目不小于10个，在叶背流道线和叶盆流道线上，测量点间距δ应处于δ≤15mm范围内。

有益效果

采用本发明提出的航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法，能够避免测量路径曲线断裂，本方法中形成的测量路径线是叶片工作时气流流经叶片型面的近似路线，是一条封闭的曲线，如此易于在逆向工程中进行实体造型，而且该封闭流道线上测量点位置易于控制，在后续的测量点数据处理上也是整体处理的，使得后续的计算量大大减小。

附图说明

图1：采用本发明得到的测量路径曲线和测量点示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明。

实施例：

本实施例为采用本发明提出的叶片型面流道线测量路径规划方法对某型航空发动机叶片型面进行测量路径规划。

步骤1：采用CAD造型软件，根据叶片发动机叶片的理论截面数据对叶片型面和叶片缘板进行参数化造型；

步骤2：将步骤1中得到的参数化后的叶片型面沿其法向方向向外偏置出一个等距的叶片型面偏置面，叶片型面与叶片型面偏置面之间的距离为测量机的测头半径R，本实施例中采用的是三坐标测量机，测头半径R为1mm；

步骤3：将叶片缘板曲面沿其法向方向向外等距偏置出一个叶片缘板曲面偏置面，叶片缘板曲面与叶片缘板曲面偏置面之间的距离为r+R，其中r为叶片缘板曲面与叶片型面的过渡半径，本实施例发动机叶片的叶片缘板曲面与叶片型面的过渡半径r为2mm；

步骤4：在CAD造型软件中，采用叶片缘板曲面偏置面对叶片型面偏置面进行裁剪，并对裁剪后的叶片型面偏置面重新进行参数化造型；

步骤5：将步骤4得到的重新参数化的叶片型面偏置面表示为S₀，叶片型面偏置面的截面线方向定义为u参数方向，叶片型面偏置面的径向方向定义为v参数方向，参数u，v在S₀内的取值范围规范化为[0，1]；在CAD造型软件中，在S₀上构造沿v方向的等参数线组Ti：{Ti，i＝1，2，……，n}，本实施例中n取9；

步骤6：将9条参数线中的每一条参数线T_i，均按照其所处叶片型面偏置面的位置：叶背、叶盆、叶片前缘和叶片后缘，离散为四条曲线：叶背流道线、叶盆流道线、前缘流道线和后缘流道线；

步骤7：叶片缘头与叶身部分分开测量，其中前缘流道线线长1.8mm，离散的测量点为20个，后缘流道线线长为2.1mm，离散的测量点为20个，叶背流道线线长为150mm，离散的测量点为10个，叶盆流道线线长为142mm，离散的测量点为10个。

由此，采用本发明提出的叶片型面流道线测量路径规划方法完成了对该航空发动机叶片型面的测量路径规划。

图1为本实施例得到测量路径曲线和测量点，按照这些测量点测量并匹配后，与理论模型的叶型误差为0.075，位置度误差0.092，扭转误差为-7.72’。此三项误差都在图纸要求的范围内时，证明本方法是可行的。

Claims (1)

1.一种航空发动机叶片型面流道线测量路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据叶片理论截面数据对叶片型面和叶片缘板进行参数化造型；

步骤2：将步骤1中得到的参数化后的叶片型面沿其法向方向向外等距偏置出一个叶片型面偏置面，叶片型面与叶片型面偏置面之间的距离为测量机的测头半径R；

步骤3：将叶片缘板曲面沿其法向方向向外等距偏置出一个叶片缘板曲面偏置面，叶片缘板曲面与叶片缘板曲面偏置面之间的距离为r+R，其中r为叶片缘板曲面与叶片型面的过渡半径；

步骤4：采用叶片缘板曲面偏置面对叶片型面偏置面进行裁剪，对裁剪后的叶片型面偏置面重新进行参数化造型；

步骤5：步骤4得到的重新参数化的叶片型面偏置面表示为S₀，叶片型面偏置面的截面线方向定义为u参数方向，叶片型面偏置面的径向方向定义为v参数方向，参数u，v在S₀内的取值范围规范化为[0，1]；在S₀上构造沿v方向的等参数线组T_i：{T_i，i＝1，2，……，n}；

步骤6：将每一条参数线T_i，按照所处叶片型面偏置面的位置，离散为四条曲线：叶背流道线、叶盆流道线、前缘流道线和后缘流道线；

步骤7：在前缘流道线和后缘流道线上，1mm内的测量点数目不小于10个，在叶背流道线和叶盆流道线上，测量点间距δ应处于δ≤15mm范围内。

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