滕 飞，张小栋,2，谢思莹

（1.西安交通大学机械工程学院；2.现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室：西安710049）

涡轮3维叶尖间隙对典型故障特征的响应特性分析

滕 飞1，张小栋1,2，谢思莹1

（1.西安交通大学机械工程学院；2.现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室：西安710049）

为了有效地克服传统叶尖间隙在航空发动机涡轮叶盘的健康监测中传递信息能力有限的不足，充分考虑了在航空发动机运行过程中涡轮叶片叶尖的3维特征，提出包含径向间隙、叶片叶尖端面轴向偏转角和周向偏转角在内的涡轮3维叶尖间隙的概念，并将3维叶尖间隙特征参量作为叶片故障信号载体，通过有限元方法分析了3维叶尖间隙特征参量对高压涡轮叶片典型裂纹故障的响应特性。结果表明：3维叶尖间隙特征参量对高压涡轮叶片尾缘裂纹的故障特征信息有良好的反映效果。

高压涡轮；3维叶尖间隙；故障信息；航空发动机

0 引言

航空发动机涡轮叶尖间隙是指涡轮叶片叶尖与发动机机匣之间的空间距离[1]。涡轮叶尖间隙对于航空发动机具有重要的意义，较小的叶尖间隙可以减少高温高速燃气在经过涡轮时叶尖的泄露损失、提高涡轮的工作效率、降低油耗、延长涡轮的使用寿命、降低噪声和减少有害气体的排放等。研究数据显示，涡轮叶尖间隙减小0.25 mm，涡轮的效率将会提升1%[2]。但涡轮叶尖间隙又不能过小，因为过小的叶尖间隙在发动机运行状态改变时容易导致高速旋转的涡轮叶片与机匣发生碰撞和摩擦，引起故障[3]。……