李其 马毅力 张丽

中国航发西安航空发动机有限公司 陕西 西安 710021

引言

航空发动机发展中，提高涡轮前温度一直是改进发动机性能的重要途径，然而，受金属材料耐热性能的制约，该温度却不能无限提高，随着涡轮叶片冷却技术的发展，才允许该温度有较高数值，从而使发动机性能得到提高。为了不断提高发动机性能，设计者对冷却效果的追求从未停止，随着机械制造与模拟实验技术的提升，对气膜孔的排列、孔径、方向等提出了更高的要求，因此，准确检测成为冷却效果提升的基础要求。

1 发动机设计对涡轮叶片冷却的要求

发动机设计者一直在孜孜追求优越的发动机性能，在材料未获得突破的前提下，航空发动机涡轮叶片上加工气膜冷却孔，可降低叶片表面温度（约400～500℃），从而提升涡轮叶片的温度裕度，使提高涡轮前温度来获得较大的推重比得以实现。航空发动机叶片气膜孔直径和坐标位置尺寸是保持叶片在高温高速状态下机械性能的重要参数，是发动机故障点之一，已引起业界专家和工程技术人员的高度关注。在加工冷却气膜孔的叶片中，高压涡轮叶片是结构最复杂、气膜孔角度最多、最具有代表性的叶片。为了提高叶片的承温能力，有的叶片除叶身上设计了气膜孔之外，在缘板上也设计了形状和角度不同的气膜孔。实践证明：叶片的冷却效果与叶身曲面气膜孔的数量、直径和实际空间角度有着极其重要的关系[1]。……