廖涛 董一巍 张赛涛 毕超 房建国

摘要：气膜冷却是在涡轮叶片的表面轮廓上设计大量孔径0.1～0.8mm、孔深3mm以上的微小通孔，通过微小孔内对流，在部件表面形成薄层冷气膜，以达到隔离高温燃气流保护部件的目的。气膜孔具有孔径小、数量多、深径比高、空间角度复杂、质量要求高等特点，目前尚未有其精确检测的理想方案。本文面向叶片气膜孔精确测量需求，提出了基于虚拟测量的气膜孔误差分析方法，在对叶片型面分析的基础上，建立了气膜孔形位参数模型，在基于虚拟测量误差分析的基础上，建立了气膜孔形位参数的误差修正方法。经数值仿真与试验验证，气膜孔定位误差分别为1.34μm和4.25μm，均小于定位精度誤差范围±10μm；气膜冷却介质流通面积误差为0.038mm2，证明本文提出的气膜孔误差分析与预测方法能够满足气膜孔测量与加工要求。

关键词：涡轮叶片；气膜孔；虚拟测量；误差分析

中图分类号：V232.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.04.008

为提高航空发动机空心涡轮叶片热端部件的抗高温蠕变能力，使其能够长期可靠服役在强烈热冲击与复杂循环热应力的工况条件下，必须采用有效的冷却措施[1-2]。其中气膜冷却技术作为一种提高叶片承温承载能力的有效手段得到了广泛应用[3]。如图1所示，气膜冷却是在涡轮叶片的表面轮廓上设计大量孔径0.1～0.8mm、孔深达3mm以上的微小通孔，利用部件内部释放的冷空气，通过微小孔内对流，在部件表面形成薄层冷气膜以达到隔离高温燃气流保护部件的目的[4]。……