[发明专利]一种航空发动机叶片前后缘形状数字化评价方法

说明书

本发明公开的一种航空发动机叶片前后缘形状数字化评价方法，属于航空发动机叶片评价领域。本发明实现方法为：基于坐标测量得到的叶片等高截面点云数据，进行前缘、叶盆、叶背和后缘的划分和样条曲线插值。建立叶片前、后缘曲线弧长曲率模型，并进行平滑滤波和归一化处理。根据相应曲率特征，判断前后缘形状是否为缩颈、平头、尖边和圆弧。计算前、后缘部分多个偏置距离叶盆、叶背方向单向厚度，根据特征指标(最大厚度偏差、最大厚度偏差比值和指数曲线拟合系数阈值)判断前后缘形状是否为削边。综合以上两点判断叶片前后缘的实际形状。本发明具有曲线形状判断效率高、重复性好的优点。

技术领域

本发明属于航空发动机叶片评价领域,具体涉及一种航空发动机叶片前、后缘形状的自动判断方法。

背景技术

叶片前后缘的几何参数对叶片的气动性能具有重要影响，尤其是叶片的前缘形状。理论上叶片前后缘形状设计为圆弧或者椭圆弧，但由于叶片的加工工艺误差，往往导致叶片前后缘为非理想的圆弧状态。HB 5647-98《叶片叶型的标注、公差与叶身表面粗糙度》标准明确规定了叶片的前后缘不允许出现削边、尖边、缩颈和平头等不合格加工工艺形状。因此，叶片前后缘形状的评价是叶片质量保障中的重要环节之一。但现有的商用的叶片参数评价软件，仅能够对叶片的弦长、最大厚度、轮廓度等参数进行合格性判定，无法给出前后缘形状的判定结果。现有叶片前后缘形状的评价是基于叶片不合格工艺标准图样，利用叶型前后缘形状的局部放大图，通过目视判断，确定叶片前后缘形状是否合格。这种判断因局部放大标准不唯一，导致主观因素影响大，效率低，重复性差，不能满足叶片批量大、检测截面多的需求。

发明内容

为解决现有采用人工目视方法进行叶片前后缘形状判定存在的问题，本发明公开的一种航空发动机叶片前后缘形状数字化评价方法目的是：实现自动判断航空发动机叶片前后缘形状，具有效率高、重复性好的优点，能满足叶片批量大、检测截面多的检测需求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种航空发动机叶片前后缘形状数字化评价方法，基于坐标测量得到的叶片等高截面点云数据，进行前缘、叶盆、叶背和后缘的划分和样条曲线插值。建立叶片前、后缘曲线弧长曲率模型，并进行平滑滤波和归一化处理。根据相应曲率特征，判断前后缘形状是否为缩颈、平头、尖边和圆弧。计算前、后缘部分多个偏置距离叶盆、叶背方向单向厚度，根据特征指标(最大厚度偏差、最大厚度偏差比值和指数曲线拟合系数阈值)判断前后缘形状是否为削边。综合以上两点判断叶片前后缘的实际形状。本发明具有曲线形状判断效率高、重复性好的优点。

本发明公开的一种航空发动机叶片前后缘形状数字化评价方法，包括以下步骤：

步骤1：根据叶片理论将所测得叶片截面离散点云数据，分割为前缘部分、叶背部分、后缘部分和叶盆部分。

步骤2:使用N次B样条插值算法分别重构叶盆、叶背、前缘和后缘曲线。

步骤3：根据曲线曲率定义，建立叶片前、后缘部分弧长曲率模型，计算叶片前、后缘部分曲线曲率。

步骤4：对前、后缘的弧长曲率模型进行平滑滤波和归一化处理。

步骤5：如果曲率中间部分图像有负的谷值，根据谷的宽度和谷值阈值，对前、后缘是否为缩颈形状做出判断。

步骤6：判断曲率中间部分图像是否为峰谷峰形状，如果是，计算峰谷峰包络面积，根据面积阈值，对前、后缘是否为平头形状做出判断。

步骤7：如果曲率图像只有一个主峰，提取主峰的峰值和峰宽度，根据峰值和峰宽度阈值，初步判定前后缘为尖边或者削边形状。

步骤8：根据叶盆叶背曲线，计算叶盆叶背中弧线端点处切线与在前后缘圆心处切线的夹角。