[发明专利]一种涡轮叶片涂层寿命多层级试验验证方法

说明书

本申请提供了一种涡轮叶片涂层寿命多层级试验验证方法，该方法包括：梳理航空发动机涡轮叶片的工程研制需求，将需求转化为设计输入，根据该设计输入的约束，确定涡轮叶片的涂层参数，其中，所述涂层参数包括涂层工艺、涂层厚度、涂层‑基体匹配度；开展试验影响因素敏感度分析，确定影响叶片涂层寿命的敏感参数和非敏感参数；针对敏感参数，开展带涂层的简易试验件热冲击试验，满足要求下进一步开展带涂层的单个叶片热冲击试验，满足要求下进一步开展带涂层的简易试验件隔热试验，满足要求下进一步开展带涂层的单个叶片隔热试验，满足要求下进一步开展带涂层的整机叶片隔热试验；在满足整机要求的基础上，固化涂层工艺参数。

技术领域

本申请属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种涡轮叶片涂层寿命多层级试验验证方法。

背景技术

近年来，随着航空发动机性能要求的提升，对涡轮叶片的承温能力有了更高的需求，传统的复合气膜冷却叶片已逼近工程设计的极限，无大幅度提升的空间，仅采用气膜冷却的涡轮叶片冷却技术已不能够满足高效率涡轮对进口温度的要求，因此叶片隔热涂层技术成为新的突破口。

目前，在叶片隔热涂层设计上主要集中在理论仿真设计和平板试片单项验证，理论仿真设计层面主要开展对涂层机理的仿真，对影响涂层功能性和耐久性的关键参数缺少梳理和甄别；在试验验证层面，主要集中在涂层的隔热效果上，缺乏对热冲击寿命的验证，忽略了对涂层耐久性的要求，且在验证时缺乏涂层影响因素敏感性分析的过程，导致诸多不敏感参数被带入验证过程，降低了验证效率，并增加了额外的不必要成本。此外，采用平板试片进行验证，严重脱离了叶片的特征结构，且涂层与基体的结合紧致性与构件的结构形式和服役环境息息相关，现有技术中缺乏涡轮叶片整机层面的试车验证，没有形成试件-构件-整机级的多层级验证流程。

因此，迫切需要一种有效的涡轮叶片涂层多层级试验验证方法，以满足隔热涂层在涡轮叶片上的工程应用。

发明内容

本申请的目的是提供了一种涡轮叶片涂层寿命多层级试验验证方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种涡轮叶片涂层寿命多层级试验验证方法，所述方法包括：

步骤1、梳理航空发动机涡轮叶片的工程研制需求，将需求转化为设计输入，根据该设计输入的约束，确定涡轮叶片的涂层参数，其中，所述涂层参数包括涂层工艺、涂层厚度、涂层-基体匹配度；

步骤2、开展试验影响因素敏感度分析，确定影响叶片涂层寿命的敏感参数和非敏感参数；

步骤3、针对敏感参数，开展带涂层的简易试验件热冲击试验，并判断试验结果是否达到指标要求，如果未达到指标要求，则对涂层参数进行调整优化，如果达到指标要求，进入下一步；

步骤4、在步骤3的基础上，开展带涂层的单个叶片热冲击试验，并判断试验结果是否达到指标要求，如果未达到指标要求，则对涂层参数进行调整优化，如果达到指标要求，进入下一步；

步骤5、在步骤4的基础上，开展带涂层的简易试验件隔热试验，并判断试验结果是否达到指标要求，如果未达到指标要求，则对涂层参数进行调整优化，如果达到指标要求，进入下一步；

步骤6、在步骤5的基础上，开展带涂层的单个叶片隔热试验，并判断试验结果是否达到指标要求，如果未达到指标要求，则对涂层参数进行调整优化，如果达到指标要求，进入下一步；

步骤7、在步骤6的基础上，开展带涂层的整机叶片隔热试验，并判断试验结果是否满足整机要求，如果未达到指标要求，则对涂层参数进行调整优化，如果达到指标要求，进入下一步；

步骤8、在满足整机要求的基础上，固化涂层工艺参数，形成满足工程使用需求的涂层工艺。

进一步的，所述简易试验件包括圆管试验件和/或平板试验件。