CN112414333B - 一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，首先通过刚性测量针获得所述航空发动机叶片的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，同时获得所述刚性测量针的测量影像。之后利用从所述气膜孔喷出的气柱的测量影像与所述刚性测量针的测量影像进行比对分析，从而计算出所述气膜孔加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，这样就可以直观的直接利用从所述气膜孔喷出的气柱进行影像测量，获知所述气膜孔是否满足加工要求。本发明所提供的一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，可快速直观的对所有叶片的气膜孔角度进行直接测量，获得真实的气膜孔角度数据，大大提升了测量效率。

Description

一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种利用气体作为光学测量介质，对航空发动机叶片上的小微孔的真实角度进行测量的方法。

背景技术

对现代航空发动机来说，随着性能的日益提升，各部件，特别是叶片的工作环境也越来越恶劣，因此需要利用各种技术手段来应对，例如，对于涡轮叶片来说，为保证其在高温、高压环境下还保有良好的力学性能，需要在将叶片铸造成空心结构，通过在内腔设置排气通道，并在叶片的叶身上，特别是叶身排气边上加工出多个气膜孔接通内腔，从而使得进入内腔的冷空气可以从叶身的气膜孔中喷出，在带走一定叶身热量的同时，在叶身上形成一层冷空气保护层，从而进一步降低叶身温度，保证叶片不被高温、高压的燃气烧蚀。因此，每一个气膜孔的角度均有严格要求，这样才能确保冷空气能均匀覆盖叶身所有区域，

图1a为一种航空发动机叶片的立体结构示意图；图1b为图1a的叶片的另一个视角的立体结构原理示意图；图1c为图1a的叶片的剖视结构原理示意图；图1d为图1a的叶片的叶身的剖面结构原理示意图；图1e为图1d的A-A剖面结构原理示意图；其中，图1c、图1d和图1e中标示的X、Y、Z为叶片测量坐标系，其依据中国航空工业部标准中的定义，在此不再赘述。参见图1a-1e所示，该航空发动机叶片100采用空心内冷结构，叶片底部设置铸造成型的与内腔连通的靠近前缘一侧的第一进气口11和靠近后缘一侧的第二进气口12，在叶尖设置有深2mm的叶尖槽30，所述叶尖槽30设置有出气口，所述后缘设置有Z轴平行的加工面20，所述加工面20上设置有多个与所述内腔连通的气膜孔21。

所述第一进气口11、所述第二进气口12以及所述叶尖槽30内的出气口均在铸造时直接成型，所述加工面20和所述气膜孔21在后继机加工序成型，其中先加工出所述加工面20，然后所述气膜孔21通过电火花加工方式在所述加工面20打孔成型后接通所述航空发动机叶片100的内腔。

所述气膜孔21的孔径一般为φ0.25mm～φ0.5mm之间，深度不小于6mm，所述加工面20至少设置有一组所述气膜孔21，每一组所述气膜孔21的孔径及倾斜角度相同。也就是说，所述加工面20可能会设置有不止一组的不同孔径的所述气膜孔21，在图1e中显示的是在所述加工面20上设置的是孔径相同的同一组所述气膜孔21的情况。

对于所述气膜孔21，在所述航空发动机叶片100的生产加工过程中，其与内腔的连通性可通过水流实验方式验证，也即是，利用一个可封闭的柔性接头与所述航空发动机叶片100的榫头部(也即是与所述第一进气口11和所述第二进气口12)密封连通，通过输入加压的水流，观察检测是否所有的所述气膜孔21能够排水，从而判断所述气膜孔21与内腔的连通与否。此外，如发明人在中国专利ZL2017112497983中提供的一种涡轮叶片机加孔空气流量测量方法所述，还可直接测量获得所述气膜孔21的流量数据。

但是，如图1d和图1e所示，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α和与Z轴的夹角β，在设计上也有一定的要求，例如，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α可设计为61.5°±30′，所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的Z轴的夹角β可设计为80°±30′。由于所述气膜孔21的孔径过小，目前，尚未有公开的技术方案可用于对所述气膜孔21的角度进行直接测量。

现有的生产工艺中，只能是通过在电火花加工设备的参数设定之后，在代加工的所述航空发动机叶片100上加工出φ1mm的大孔，使用φ1的标准量棒插入所加工的打孔中，再通过三坐标机测量标准量棒的角度，角度合格则表示机床和/或夹具调整角度合格，再加工要求图纸要求孔径的小孔。

上述现有工艺保障方法存在如下缺陷：

1、只能判断夹具和/或机床调整的角度(也即是加工参数)是否正确，例如，通过加工φ1的大孔配合量棒测量角度，角度合格后默认加工直径φ0.25的小孔角度合格，但实际φ1的大孔与直径φ0.25无直接关联(电火花加工设备的参数设置不同)，这种测量方法误差大，通常误差在1°～1.5°之间。

2、所述航空发动机叶片100的内腔均有复杂的回路和加强筋，量棒进入内腔后容易产生干涉，导致量棒向一边倾斜，测量角度不准确。

3、所述航空发动机叶片100均采用的是高温合金材料，因此加工难度大，加工时间长，通常加工一个φ1的孔需要15分钟左右。

4、加工完φ1孔的所述航空发动机叶片100只能报废，每批次叶片加工均需要报废2～3件叶片，每件叶片的价格均在1万到3万，造成的浪费极大。

发明人团队通过实验研究分析，在2019年11月13日提交了“2019111027142一种叶片小微孔角度测量方法”、“2019111032761用于叶片小微孔角度测量的测量针”以及“2019111032776用于叶片小微孔角度测量的测量针的使用方法”叁件发明专利申请，提供了一套完整的利用刚性测量针实现对叶片气膜孔角度的直接测量的技术方案，可获得真实的气膜孔角度数据，而且测量过程不会对叶片造成物理损伤。从而可对每一个叶片都进行检测，也就可以大大提高成品的合格率。

上述利用刚性测量针进行测量的方案，虽然数据准确性高，但在每一批次的每一片叶片上，要在每一组所述气膜孔21中的至少一个所述气膜孔21上装配测量针，而测量针的装配又比较繁琐，因此工人的劳动强度还是比较大，且由于测量针的装配耗时较长，因此整体的测量效率还有待提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，其用于对航空发动机叶片的气膜孔的实际角度进行直接测量，其包括如下步骤，

步骤A，对于每一批次的所述航空发动机叶片，选取至少一片所述航空发动机叶片，在每一组所述气膜孔中的至少一个所述气膜孔上装配刚性测量针，在光学测量设备上进行调试测量，从而一方面确定所述航空发动机叶片的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，另一方面获得所述刚性测量针的测量影像。

步骤B，取下所述刚性测量针，向所述航空发动机叶片供着色气体，调节供气压力，使靠近所述气膜孔的至少5mm范围内的气柱保持线性，采集从步骤A中装配刚性测量针的所述气膜孔喷出的气柱的测量影像数据，并与步骤A获得的所述刚性测量针的测量影像数据进行比对，获得气柱在光学测量中的影像数据与刚性测量针的测量影像数据的换算关系，从而可计算出所述气膜孔加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，对于其他没有装配刚性测量针的所述气膜孔以及其他的所述航空发动机叶片，只要喷出的气柱所获得的测量数据与步骤A中装配过刚性测量针的所述气膜孔喷出的气柱所获得的测量数据一致或者在加工公差对应的影像数据范围内，则可判断为符合加工要求。若不一致且超出加工公差对应的影像数据范围，则判断为不符合加工要求。

优选地，在步骤A中，用于装夹述航空发动机叶片的装夹结构可以包括一个与光学测量设备连接的底座以及一个与所述底座可拆卸连接的叶片夹座。

优选地，在步骤B中，所述着色气体为加压空气先进入一个装有大颗粒物质的容器，再通过管道携带大颗粒物质形成。

优选地，在步骤B中，所述大颗粒物质包括粉笔灰或打印机墨粉或水泥。

优选地，在步骤B中，所述着色气体为先向一个容器内充入一定压力的气溶胶，再使通过一个压力阀控制从该容器释放的气溶胶的压力之后，通过管道形成。

本发明所提供的一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，可快速直观的对所有叶片的气膜孔角度进行直接测量，获得真实的气膜孔角度数据，大大提升了测量效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1a为一种航空发动机叶片的立体结构示意图；

图1b为图1a的叶片的另一个视角的立体结构原理示意图；

图1c为图1a的叶片的剖视结构原理示意图；

图1d为图1a的叶片的叶身的剖面结构原理示意图；

图1e为图1d的A-A剖面结构原理示意图；

图2为根据本发明的一个具体实施例的一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法所使用的装夹底座的结构原理示意图；

图3为一种气体回收装置的部分立体结构原理示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如背景技术所述，针对现有的孔径一般为φ0.25mm～φ0.5mm之间，深度不小于6mm，的所述气膜孔21的角度无法进行直接测量的问题，发明人对其原理进行了深入的分析，提供了一套完整的利用刚性测量针实现对叶片气膜孔角度的直接测量的技术方案，可获得真实的气膜孔角度数据，而且测量过程不会对叶片造成物理损伤。从而可对每一个叶片都进行检测，也就可以大大提高成品的合格率。该使用刚性测量针进行测量的方案，虽然数据准确性高，但由于单个叶片上可能会有不止一组所述气膜孔21，对于每一批次的每一片叶片，都要在每一组所述气膜孔21中的至少一个所述气膜孔21上装配测量针，而测量针的装配又比较繁琐，因此工人的劳动强度还是比较大，且由于测量针的装配耗时较长，因此整体的测量效率还有待提升。

发明人团队在加工制造所述航空发动机叶片100时，对于完成机械加工之后的所述航空发动机叶片100，需要测量所有的所述气膜孔21的流量数据，具体技术方案可参见发明人在先申请的中国专利ZL2017112497983一种涡轮叶片机加孔空气流量测量方法所记载的技术方案，在该技术方案中，使用了加压至0.09Mpa的空气对所述气膜孔21的流量进行测量，发明人所在团队发现，在利用加压空气对所述气膜孔21的流量，每个所述气膜孔21所产生的气流都是按照所述气膜孔21的轴向喷出，但加压空气无色，因此不能通过光学方式直接进行观测。如能使得从所述气膜孔21喷出的气柱带有一定的颜色，也即是能对光造成一定的反射或折射，能够在光线投射时产生投影，即可利用光学设备对气柱进行测量，从而可获得所述气膜孔21的参数。也即是获得所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α和与Z轴的夹角β的数据。

发明人通过测试、验证和优化，提供了本发明的如下具体方案。

具体来说，本发明提供了一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，其用于测量航空发动机叶片100的气膜孔21参数，所述航空发动机叶片100采用空心内冷结构，叶片底部设置铸造成型的与内腔连通的靠近前缘一侧的第一进气口11和靠近后缘一侧的第二进气口12，在叶尖设置有深2mm的叶尖槽30，所述叶尖槽30设置有出气口，所述后缘设置有Z轴平行的加工面20，所述加工面20上设置有多个与所述内腔连通的气膜孔21。其包括如下步骤，

步骤A，对于每一批次的所述航空发动机叶片100，选取至少一片所述航空发动机叶片100，在每一组所述气膜孔21中的至少一个所述气膜孔21上装配刚性测量针，在光学测量设备上进行调试测量，从而一方面确定所述航空发动机叶片100的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，另一方面获得所述刚性测量针的测量影像。

如发明人团队的在先申请“2019111027142一种叶片小微孔角度测量方法”中所述，所述气膜孔21通过电火花加工方式加工而成，因此，每一组所述气膜孔21的孔径及倾斜角度相同，这也就意味着，对于每一组所述气膜孔21，只需要测量其中一个所述气膜孔21即可。

此外，对于每个批次中所选取的利用刚性测量针获得样板参照影像的所述航空发动机叶片100，只要通过刚性测量针所测量的所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α和与Z轴的夹角β满足精度要求，则即可将通过刚性测量针获得的测量影像记录下来作为比较样板。

现有的光学测量设备包括数字式测量投影仪或者非接触式三坐标测量机。

对于数字式测量投影仪，按结构形式分为数字式立式投影仪(物镜光轴垂直于工作台面)；和数字式卧式投影仪(物镜光轴平行于工作台面)。以常用的数字式卧式投影仪为例，参见图2和图1e所示，只要能够使得所述加工面20(也即是Z轴)与数字式卧式投影仪的投射光线垂直，则可轻松的测量出所述刚性测量针与所述加工面20的夹角β。参见图1d所示，在测量所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α时，则需要使得叶片测量坐标系的X-Y平面与投射光线垂直，在现有的对所述刚性测量针的测量中，用于装夹所述航空发动机叶片100的基座只要在叶片测量坐标系的X-Y平面的投影不遮挡住所述加工面20以及所述刚性测量针的投影，即可直接测量获得所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α。也即是说，当使用数字式测量投影仪进行测量时，夹具的空间结构需要有一定的限定，才能确保测量获得所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α。

当使用非接触式三坐标测量机进行测量时，例如OGP(Optical Gaging Products,Inc)所生产的非接触式三维坐标测量仪时，由于其Z轴方向(也即是垂直上方)有个摄像头，待测工件通过摄像头在电脑显示器上成像，然后通过电脑中的软件对待测尺寸进行测量。因此对于装夹所述航空发动机叶片100的基座即可没有像使用数字式测量投影仪的基座那样的限制。

在所述航空发动机叶片100的生产过程中，加工坐标系和测量坐标系的保障均通过对所述航空发动机叶片100的榫头部的夹持来完成。正如发明人团队的在先申请“2019111027142一种叶片小微孔角度测量方法”中所述，如何对装配刚性测量针的所述航空发动机叶片100进行装夹，方式有多种，具体可见发明人团队的若干在先申请专利文献，如201610873006.9、201811495958.7等文献记载的现有的叶片装夹方式和技术方案。例如，现有的用于装夹所述航空发动机叶片100的基座可以是包括设置在一个分度盘上的榫齿装夹结构，这样通过榫齿装夹结构可以在装夹后保障所述航空发动机叶片100的Z轴方向，通过分度盘可以调整所述航空发动机叶片100的X-Y轴方向。

为了能够利用气体进行测量，发明人团队在现有装夹结构的基础上进行了改造，图2为根据本发明的一个具体实施例的一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法所使用的装夹底座的结构原理示意图；参见图2所示，改造的核心是在榫齿装夹结构处要提供一个连接有进气接头的可密封的缓冲腔，这样就可以在测量时向所述航空发动机叶片100供给恒定压力的气体。具体来说，本发明所使用的装夹结构可以包括一个与光学测量设备连接的底座41以及一个与所述底座41可拆卸连接的叶片夹座42，所述底座41可以是设置有分度盘结构也可以设置有多轴系统，只要能够方便的调整所述叶片夹座42的空间位置即可，所述叶片夹座42用于夹持所述航空发动机叶片100的榫头部分，其可以如图2所示，叶片夹座42包括一个定榫齿面和一个动榫齿面，当定榫齿面和动榫齿面夹持住所述航空发动机叶片100的榫齿后，在所述航空发动机叶片100的榫齿底部形成有一个封闭的缓冲腔43，所述叶片夹座42设置有与所述缓冲腔43连通的进气接头44，所述定榫齿面和所述动榫齿面的轴向长度要略大于所述航空发动机叶片100的榫齿的长度，当所述定榫齿面和所述动榫齿面夹持住所述航空发动机叶片100的榫齿后，榫齿轴向(即长度方向上)两端的空间可以利用黄蜡或者橡胶块进行封闭，这样可以保障所述缓冲腔43的密封性。所述叶片夹座42的用于与所述底座41连接的结构可以是设置为柱状(图中未示出)，这样，所述底座41就可以设置一个市售的“3R工装夹具”结构，从而可以对于每个待测的所述航空发动机叶片100，在外部完成所述叶片夹座42的装夹后，很容易的装配到所述底座41上。

步骤B，取下所述刚性测量针，向所述航空发动机叶片100供着色气体，调节供气压力，使靠近所述气膜孔21的至少5mm范围内的气柱保持线性，采集从步骤A中装配刚性测量针的所述气膜孔21喷出的气柱的测量影像数据，并与步骤A获得的所述刚性测量针的测量影像数据进行比对，获得气柱在光学测量中的影像数据与刚性测量针的测量影像数据的换算关系，从而可计算出所述气膜孔21加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，对于其他没有装配刚性测量针的所述气膜孔21以及其他的所述航空发动机叶片100，只要喷出的气柱所获得的测量数据与步骤A中装配过刚性测量针的所述气膜孔21喷出的气柱所获得的测量数据一致或者在加工公差对应的影像数据范围内，则可判断为符合加工要求。若不一致且超出加工公差对应的影像数据范围，则判断为不符合加工要求。

在步骤A获得了所述航空发动机叶片100的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，以及所述刚性测量针的测量影像之后，即可取下所述刚性测量针，向所述航空发动机叶片100供给着色气体，也即是通过进气接头向所述航空发动机叶片100供给着色气体，从而使得具有恒定压力的气体能够从所述气膜孔21喷出。

如发明人团队的在先申请“2019111027142一种叶片小微孔角度测量方法”中所述，根据发明人团队的实践经验，在测量中，只要靠近所述气膜孔21的5mm范围内的气柱保持轴向线性，即可用于精确测量。

此外，参见发明人团队的在先申请“2017112497983一种涡轮叶片机加孔空气流量测量方法”，在该技术方案中，利用黄蜡封堵所述叶尖槽30的出气口之后，所述航空发动机叶片100的内腔即可承受0.09Mpa的空气压力。

在本发明中，依然可以采用发明人团队的在先申请“2017112497983一种涡轮叶片机加孔空气流量测量方法”中的黄蜡封堵方案对所述叶尖槽30的出气口进行封堵。

发明人团队尝试了不同的气体着色方式，也即是尝试了多种使气体能够在光线投射时产生投影的方法，并在对所述叶尖槽30的出气口封堵后，在所述航空发动机叶片100上做了实验，包括，

1、使加压空气先进入一个装有大颗粒物质的容器，再通过管道携带大颗粒物质进入所述航空发动机叶片100，大颗粒物质包括粉笔灰、打印机墨粉、水泥，当空气压力不小于0.3Mpa时，所述气膜孔21喷出的烟柱可以在至少5mm的距离上保持轴向线性，且凝聚性较好，但距离远了之后粉尘即会散落。

2、先向一个容器内充入一定压力的气溶胶，再使通过一个压力阀控制从该容器释放的气溶胶的压力之后，通过管道进入所述航空发动机叶片100，所述气溶胶可以是干粉灭火器喷出，也可以是由例如美国ATI公司的TDA-5C气溶胶发生器这样的设备生成。在与上一种方案相同的压力下，气溶胶从所述气膜孔21喷出形成的烟柱的凝聚性更好，且轴向线性会长至少1mm。

也就是说，至少上述两种方法都可以生成用于光学测量所需的着色气体。

在实际应用中，由于上述两种方式所产生的气柱均需要集中回收处理，因此必然需要设置有带有一定负压的收集装置，这样一来，在气柱压力和收集装置的负压在恒定值的情况下，气柱在光学测量时，可能会有一定的影像偏差，为解决这个问题，在本发明中，待从所述气膜孔21喷出的气柱稳定后，采集从步骤A中装配刚性测量针的所述气膜孔21喷出的气柱的测量影像数据，并与步骤A获得的所述刚性测量针的测量影像数据进行比对，即可获知特定条件下(气柱压力和收集装置的负压在恒定值的情况下)，气柱在光学测量中的影像数据与刚性测量针的测量影像数据的差别，也即是可以获知，气柱在光学测量中的影像数据与刚性测量针的测量影像数据的换算关系，从而可计算出所述气膜孔21加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，也即是可以获得气柱在光学测量中的影像数据的范围。对于每个批次的所述航空发动机叶片100，可以选取3-5片所述航空发动机叶片100来装配刚性测量针进行测量后，记录刚性测量针的测量数据，再对这些装配过刚性测量针的所述气膜孔21喷出的气柱进行测量，这样可以用3-5组对比数据获得更加准确的换算关系。

对于其他没有装配刚性测量针的所述气膜孔21以及其他的所述航空发动机叶片100，只要喷出的气柱所获得的测量数据与步骤A中装配过刚性测量针的所述气膜孔21喷出的气柱所获得的测量数据一致或者在加工公差对应的影像数据范围内，则可判断为符合加工要求。若不一致且超出加工公差对应的影像数据范围，则判断为不符合加工要求。

考虑到如果是采用数字式测量投影仪进行测量，如对每个所述气膜孔21进行精确测量需要进行对焦操作，在对批量所述航空发动机叶片100进行测量时，也可以是按照发明人团队在2019年11月13日提交了“2019111027142一种叶片小微孔角度测量方法”、“2019111032761用于叶片小微孔角度测量的测量针”以及“2019111032776用于叶片小微孔角度测量的测量针的使用方法”等方案中的记载，对于每一组所述气膜孔21，仅测量其中的一个所述气膜孔21，测量时对其他所述气膜孔21进行封堵，当然，也可以是不封堵，但对于每一组所述气膜孔21，仅测量其中特定位置的所述气膜孔21。

由于本发明是通过气体从所述气膜孔21喷出的气柱进行测量，因此，必须要能够对喷出的气柱进行收集，才不会影响测量设备的工作且不会造成环境污染。

发明人通过提供一个可移动的气体回收装置来解决气柱回收的问题，图3为一种气体回收装置的部分立体结构原理示意图，参见图3所示，所述气体回收装置可以是一个连接有负压装置的U型腔体，所述U型腔体的开口处的宽度可以略大于所述加工面20的宽度，所述U型腔体在供气之前，可以使所述U型腔体的开口处贴近所述加工面20，待供气压力稳定后，使所述U型腔体的开口处远离所述加工面20至少6mm，这样一来，从所述气膜孔21喷出的气柱即可在负压作用下全部进入所述U型腔体，并通过管路被负压装置集中汇集，所述U型腔体的开口处远离所述加工面20至少6mm，也就不会影响光学测量设备对靠近所述气膜孔21的5mm范围内的气柱的测量。

上述气体回收装置仅举出了一个例子，在实际中，只要能够在负压作用下收集从所述气膜孔21喷出的气柱的结构，均可以用于气柱的收集。

所述气体回收装置处的负压不能太大，否则会大大干扰所述气膜孔21近端5mm内的气柱的轴向线性，通常情况下，需要以连通的所述气膜孔21的总面积与叶片底部的所述第一进气口11和所述第二进气口12的面积之和的比值为依据，根据输入的着色气体的压力进行调整，例如，当只连通一个所述气膜孔21(即其他的气膜孔21均封堵住)，一个气膜孔21的面积与叶片底部两个进气口面积之和的比值为1:30，则所述气体回收装置处的负压可调整为进气压力的10倍左右，当然，负压数值的设定还与所述气体回收装置与所述气膜孔21的距离，所述气体回收装置的结构有关，在此不一一列举。

此外，在测量过程中，从所述气膜孔21喷出的气柱的方向调整为在水平方向上，或者向下的方向时，测量过程中，重力对气柱方向的影响会最小。

例如，当使用数字式立式投影仪测量所述气膜孔21相对于Z轴的夹角β时，可通过调整所述底座41以及所述叶片夹座42的位置，使得所述气膜孔21喷出的气流在水平平面上。

当使用数字式卧式投影仪测量所述气膜孔21相对于叶片测量坐标系的X轴的夹角α时，则可通过调整所述底座41以及所述叶片夹座42的位置，使得所述气膜孔21喷出的气流在X-Y平面的投影为垂直向下。

本发明与现有技术的最大区别在于，在光学测量设备上，首先通过刚性测量针获得所述航空发动机叶片100的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，同时获得所述刚性测量针的测量影像。之后利用从所述气膜孔21喷出的气柱的测量影像与所述刚性测量针的测量影像进行比对分析，从而计算出所述气膜孔21加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，这样就可以直观的直接利用从所述气膜孔21喷出的气柱进行影像测量，获知所述气膜孔21是否满足加工要求。

本发明所提供的一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，可快速直观的对所有叶片的气膜孔角度进行直接测量，获得真实的气膜孔角度数据，大大提升了测量效率。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种利用气体进行叶片小微孔角度测量的方法，其用于对航空发动机叶片的气膜孔的实际角度进行直接测量，其特征在于，其包括如下步骤，

步骤A，对于每一批次的所述航空发动机叶片，选取至少一片所述航空发动机叶片，在每一组所述气膜孔中的至少一个所述气膜孔上装配刚性测量针，在光学测量设备上进行调试测量，从而一方面确定所述航空发动机叶片的测量坐标系在光学测量设备上的准确位置，另一方面获得所述刚性测量针的测量影像，

步骤B，取下所述刚性测量针，向所述航空发动机叶片供着色气体，调节供气压力，使靠近所述气膜孔的至少5mm范围内的气柱保持线性，采集从步骤A中装配刚性测量针的所述气膜孔喷出的气柱的测量影像数据，并与步骤A获得的所述刚性测量针的测量影像数据进行比对，获得气柱在光学测量中的影像数据与刚性测量针的测量影像数据的换算关系，从而可计算出所述气膜孔加工所允许的公差范围与气柱在光学测量中的影像数据的对应关系，对于其他没有装配刚性测量针的所述气膜孔以及其他的所述航空发动机叶片，只要喷出的气柱所获得的测量数据与步骤A中装配过刚性测量针的所述气膜孔喷出的气柱所获得的测量数据一致或者在加工公差对应的影像数据范围内，则可判断为符合加工要求，若超出加工公差对应的影像数据范围，则判断为不符合加工要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，用于装夹述航空发动机叶片的装夹结构包括一个与光学测量设备连接的底座以及一个与所述底座可拆卸连接的叶片夹座。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述着色气体为加压空气先进入一个装有大颗粒物质的容器，再通过管道携带大颗粒物质形成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述大颗粒物质包括粉笔灰或打印机墨粉或水泥。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述着色气体为先向一个容器内充入一定压力的气溶胶，再使通过一个压力阀控制从该容器释放的气溶胶的压力之后，通过管道形成。

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