[发明专利]高压涡轮实时叶尖间隙的计算方法和控制方法

说明书

本发明提供了一种高压涡轮的实时叶尖间隙的计算方法和控制方法，该计算方法包括获取实时发动机数据和所述高压涡轮的冷态叶尖间隙；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的叶尖位移值；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的机匣位移值；以及根据所述叶尖位移值、所述机匣位移值和所述冷态叶尖间隙获得所述实时叶尖间隙。该控制方法比较期望叶尖间隙和实时叶尖间隙，根据比较结果调整实时发动机数据，以使实时叶尖间隙接近期望叶尖间隙期望。本发明的计算方法和控制方法具有简单有效，计算结果精度高的有益效果。

技术领域

本发明主要涉及航空发动机的技术领域，尤其涉及发动机高压涡轮实时叶尖间隙的计算和控制领域。

背景技术

发动机涡轮叶尖间隙是指发动机涡轮叶片的叶尖与其相邻的外环块之间的距离。随着发动机的运转，涡轮叶尖间隙会发生一定的变化。涡轮叶尖间隙值增加，会使叶尖处的燃气泄漏增加，使涡轮效率下降，影响发动机的性能和可靠性。如果能够获得涡轮叶尖间隙的实时值，则可以通过一些技术手段将涡轮叶尖间隙控制在一定范围内。目前获得发动机涡轮的实时叶尖间隙值的方法包括两种，其一是通过查表法，首先根据发动机数据和实验环境下获得的实时叶尖间隙值，建立起二者之间的对应关系，形成查找表，在实际飞行时，在该查找表中寻找对应于当前发动机数据的叶尖间隙值。由于实际飞行时的环境远远比实验环境要复杂，因此，查表法的精度并不高。其二是可以在发动机系统的热气路径中安装专门的间隙传感器，实时测量涡轮叶尖间隙值。然而，在发动机运转时，热气路径上的温度非常高，能够耐受极端温度又能提供准确测量结果的传感器造价昂贵，并且使用寿命短，提高了发动机的整体成本和维护要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单有效的间接计算涡轮叶尖实时间隙值的计算方法和控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压涡轮的实时叶尖间隙的计算方法，其特征在于，包括获取实时发动机数据和所述高压涡轮的冷态叶尖间隙；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的叶尖位移值；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的机匣位移值；以及根据所述叶尖位移值、所述机匣位移值和所述冷态叶尖间隙获得所述实时叶尖间隙。

在本发明的一实施例中，根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的叶尖位移值包括：计算高压涡轮盘位移；计算高压涡轮叶片位移；计算高压涡轮盘杨氏模量修正值；以及根据所述高压涡轮盘位移、所述高压涡轮叶片位移和所述高压涡轮盘杨氏模量修正值计算所述叶尖位移值。

在本发明的一实施例中，所述计算高压涡轮盘位移包括：根据高压涡轮盘腹板瞬态温度计算高压涡轮盘腹板位移；根据高压涡轮盘孔瞬态温度计算高压涡轮盘孔位移；以及根据所述高压涡轮盘腹板位移和所述高压涡轮盘孔位移获得所述高压涡轮盘位移。

在本发明的一实施例中，根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的机匣位移值包括：计算机匣热位移；计算机匣支架位移；以及根据所述机匣热位移和所述机匣支架位移获得所述机匣位移值。

在本发明的一实施例中，所述计算机匣热位移包括：根据机匣瞬态温度计算所述机匣热位移。

在本发明的一实施例中，所述计算机匣瞬态温度包括：根据机匣稳态温度计算所述机匣瞬态温度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如上所述的方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种高压涡轮的实时叶尖间隙的控制方法，其特征在于，包括：获取历史发动机数据、实时发动机数据和所述高压涡轮的冷态叶尖间隙；根据所述历史发动机数据计算所述高压涡轮的期望叶尖间隙；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的叶尖位移值；根据所述实时发动机数据计算所述高压涡轮的机匣位移值；根据所述叶尖位移值、所述机匣位移值和所述冷态叶尖间隙获得所述实时叶尖间隙；以及比较所述期望叶尖间隙和所述实时叶尖间隙，根据比较结果调整所述实时发动机数据，以使所述实时叶尖间隙接近所述期望叶尖间隙。