微波葉尖間隙測試技術(shù)研究.pdf

1、發(fā)動機是飛行器的核心部件，它是用來產(chǎn)生動能的一種的機械裝置。發(fā)動機的壓氣機和渦輪機的耗油率正比于發(fā)動機的效率，從而提高發(fā)動機的效率顯得尤為重要。采用氣動設(shè)計等提高發(fā)動機效率的傳統(tǒng)方法已快到瓶頸。為了更進一步提高發(fā)動機的效率，現(xiàn)今主要從如何降低流道中的端壁損失著手；而端壁損失主要由發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片的葉尖與機匣內(nèi)壁之間的間隙（葉尖間隙）引起。有關(guān)研究表明：葉尖間隙越小，則發(fā)動機效率越高。但是，間隙太小又可能引起葉片與機匣的磨碰，危及發(fā)動機的安

2、全。因此，可以通過對間隙進行實時檢測，從而達到對間隙的動態(tài)控制，以使發(fā)動機始終處在最佳的工作狀態(tài)。
　　現(xiàn)今用于發(fā)動機中的葉尖間隙測量技術(shù)主要有放電探針法、渦電流法、電容法、光纖法以及微波葉尖間隙測量法。而本文討論的是基于相位調(diào)制原理的微波測量法，通過分析反射波信號相對于入射波信號的相移，從而得到測量間隙值。
　　微波傳感器系統(tǒng)的核心是安裝在機匣中的高溫微波探針。本文分析了微波探針應(yīng)具有的特性及其設(shè)計方法。在現(xiàn)有微波探針結(jié)構(gòu)

3、的基礎(chǔ)上，嘗試并設(shè)計了幾種其他結(jié)構(gòu)的微波探針；通過仿真和實驗，驗證了這幾種結(jié)構(gòu)的可行性。其次，鑒于微波探針需要工作在上千度的高溫環(huán)境，高溫條件又會給測試帶來諸多問題；對此，本文還嘗試設(shè)計了耐高溫探針結(jié)構(gòu)和耐高溫同軸線結(jié)構(gòu)。最后，在旋轉(zhuǎn)測試的基礎(chǔ)上，用理論分析了旋轉(zhuǎn)測試時所需采用的采樣頻率的計算公式，并提出了采用這一系統(tǒng)同時進行發(fā)動機葉片轉(zhuǎn)速的測試。
　　經(jīng)過仿真和實驗，發(fā)現(xiàn)相位隨間隙的增大而減小，這一結(jié)果與采用傳輸線模型得到的結(jié)果

4、一致。當(dāng)將間隙固定在一定值，使葉片掃過探針前端時；對不同寬度葉片，在探針和葉片的作用區(qū)域，相位和幅度關(guān)于位移量有相同的變化趨勢；若葉片較窄，在探針和葉片的作用區(qū)域內(nèi)相位受位移量的影響很大；若葉片較寬，中心位置附近相位受位移量的影響相當(dāng)小。即使葉尖間隙和葉片相對于微波探針的位置相同，葉片尺寸不同，得到的相位不同；即使葉尖間隙和葉片尺寸相同，葉片相對于微波探針的位置相同不同，得到的相位也不同；這一結(jié)果對空間濾波效應(yīng)做出了一定的解釋。對不同寬