基于测量数据的航发叶片型面快速重构方法研究

发布时间：2020-03-26 03:19

【摘要】：叶片是航空发动机的核心部件,其型面高性能设计与精确制造是保证叶片空气动力学性能、可靠性、稳定性的关键技术。研究叶片型面逆向重构技术,构建精确的叶片型面实际三维模型,对叶片型面的逆向设计验证、自适应加工以及损伤叶片型面的修复评估具有重要的指导意义。在目前的航空叶片型面重构的实际过程中,仍存在重构型面精度低、操作繁琐等问题,难以满足当前航空叶片的高性能设计与批量制造要求。为缩短叶片型面设计开发周期、提高型面加工精度、改善航空发动机动力性能,本文针对航空发动机叶片型面重构中的数据处理、插值重构、重构系统开发等多项关键技术展开研究,为实现航发叶片型面快速、高精度、高质量的重构奠定技术基础。本文的主要研究工作包括:(1)分析了目前航空叶片型面型值点的主要获取方法,在对比分析的基础上确立了航发叶片型面三坐标测量方案。研究了叶片型面三坐标测量数据结构特征,提出了对应的测量数据去噪、测头半径补偿处理以及数据对齐处理方法,为后续的叶片型面几何形状重构研究提供了精准的测量数据。(2)研究了自由曲线和曲面的基本数学模型,分析比较了Bezier、B样条、NURBS曲线曲面的定义与主要性质,同时结合实际叶片型面重构要求,确立了叶片型面NURBS插值重构方案。此外,在此基础上,基于小波分解理论对叶片截面型线、整体型面进行了光顺处理,有效提高了叶片重构模型的构建精度和光顺性能,实现了叶片型面的高质量重构。(3)基于OpenGL开放几何图形库设计并开发了一个专用于叶片型面重构与质量分析的软件系统,开发了专用的CMM测量数据读取接口和对应的叶片型线型面重构功能模块,能够基于CMM测量数据快速实现对叶片型面的高质量重构。并且基于叶片型面重构模型提出了一种叶片型面加工误差的可视化分析方法,实现了对叶片型面轮廓度误差以及各项位置度误差全面、直观地显示。最后通过与传统的逆向工程软件进行了系统功能验证对比实验,结果表明了本文开发系统的叶片模型重构与质量分析功能均具有更好的针对性与准确性。
【图文】：

航空发动机,结构示意图

电子科技大学硕士学位论文部机械结构高度复杂，如图 1-1 所示。从图中可以航空发动机的主要部件，其数量众多，，分布复杂决定了发动机的外形和大小。叶片的研制是航空需要通过叶片对空气进行压缩和膨胀，其叶身型叶盘的空气动力学性能，很大程度上决定了发动率[3]，因此设计制造高气动性能、高精度、高可靠与保证飞机可靠性的关键技术之一。

模型图,扭曲叶片,三维设计,模型

图 1-2 扭曲叶片三维设计模型技术研究现状述的发展复杂模型的基本组成单元，其数学曲面之间的连续性、光顺程度等，数。自由曲面数学描述的快速发展阶研人员们提出了很多曲线曲面的数线曲面的参数化表达方法，奠定了目s[11]提出了一种更具普遍性的曲面数学条边界条件上显性地插值来定义自殊形式—Coons 双三次曲面片仍然样，都存在形状控制和连接问题。1连接问题，提出来样条函数理论，
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V232.4

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