叶片前缘仿形涡流检测仿真与试验设计
2021-03-26张国才谢小荣刘永钊冯炎青游泳
航空学报 2021年2期
张国才,谢小荣,刘永钊,冯炎青,游泳
1. 北京理工大学珠海学院 数理与土木工程学院,珠海 519088 2. 珠海摩天宇航空发动机维修有限公司, 珠海 519030
叶片是航空发动机中重要部件之一,发动机工作时叶片经常受到冲击、摩擦,同时还要在很高的温度和很大的气动负荷、机械负荷下工作,承受高温燃气的氧化和热腐蚀[1],其工作环境十分恶劣,容易出现各种表面变形、疲劳裂纹、划伤、凹坑等缺陷,当损伤严重时甚至会导致机毁人亡[2-3]。因此对叶片的在役检测就显得尤为重要。
航空发动机叶片无损检测方法主要有目视检测、渗透检测[4-5]、涡流检测、超声相控阵检测[6-7]以及X射线检测方法[8]。在这几种方法中,由于涡流检测具有无需耦合剂、对表面及近表面缺陷检测灵敏度高、适合自动化检测而被广泛应用于叶片叶身、榫槽等部位的在役检测。
航空发动机叶片具有曲率复杂,厚度变化等特点[9],近几年国内外对叶片的涡流检测技术也得到了快速发展。为使叶片边沿原位检测时探头与叶片耦合更好,徐健[10]设计了“V”型结构探头。宋凯等[11]针对叶盘、叶背曲率变化特点,构建涡流有限元模型,研究了叶片凹面、平面及凸面的法向平面圆形线圈检测信号特征。张丽攀等[12]在ANSYS中研究了平面圆形线圈不同激励频率、激励信号电压、线圈平均半径和线圈匝数对叶片涡流检测线圈感应电动势的影响。于霞等[13]在开展平面叶片叶身微裂纹缺陷仿真分析后研制了一种尺寸小、灵敏度高的差激励探头,该探头由双激励线圈和单检测线圈组成。……
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