使用ARAMIS加速风扇叶片完整性测试

使用ARAMIS加速风扇叶片完整性测试

飞机维护、维修和整修(MRO)工作确保着飞机在整个使用寿命期内安全飞行。发动机的维修与整修是任何飞机维护计划里都不可或缺的组成部分。 

特别是现代飞机推进涡轮机的风扇叶片需要在服役期间承受极端的操作条件。为了保证最高的安全水平,风扇叶片的完整性会受到持续检查。另外,闪电、冰雹、飞鸟袭击等突发事件还可能导致叶片进入所谓的长期服役检测,在这段时间内,检修人员会识别和更换有缺陷的风扇叶片。这个过程成本高,而且耗时,它涉及对整个涡轮机做彻底的拆卸。因此在叶片检修期间,需要用到昂贵的替换涡轮来保持飞机的正常运行。显然,航空公司想把喷气发动机的停机时间降到最低。 

如果不需要拆卸整个涡轮机即可快速检查每个风扇叶片,那将节省大量时间和金钱。想象一下,维修技术人员可以对每个风扇叶片进行测量,并对组件的状态做出快速响应,判断它是否可以安全飞行。

使用ARAMIS加速风扇叶片完整性测试

目标和愿景:ARAMIS 在服务检查期探测风扇叶片裂纹 

GOM的三维测试测量头ARAMIS在这里派上了用场。使用 ARAMIS的点跟踪技术,可以评估风扇叶片对锤击测试的反应,并用于计算单个风扇叶片的 ODS(运行挠度形状)。将实际测量的运行偏转形状与模拟模式形状或来自过去风扇叶片测量的实际状态进行比较,可以得出关于组件完整性的结论。如果测量模态振型和模拟模态振型之间存在偏移,或者特征共振发生了完全变化(例如,在使用寿命期间),则叶片中的某处可能存在裂纹,需要更换。 

GOM对单个风扇叶片进行了研究,以证明该概念的总体可行性。让我们仔细看看这个过程的步骤。

第1步:准备测量对象 

ARAMIS使用超轻的粘贴型参考点标记来测量和跟踪空间上的3D坐标。由于系统采用非接触式测量,与传统加速度计相比,完全不需要测量头接线。每个参考点标记提供所有三个空间方向的位移信息以及速度和加速度的测量数据。因为贴点使用起来快速、简单而且轻,通常情况下,测试对象上可以用到数百个参考点。这为后续的振动分析提供了高密度的数据。

第2步:ARAMIS用于锤击试验

锤击试验广泛用于振动分析。锤击事件以瞬态振动激发风扇叶片,并允许识别其共振频率。从数值模拟可知,风扇叶片应该在高达1500 Hz的频率范围内显示出最重要的共振。因此,ARAMIS系统以每秒15000帧的十倍采样频率进行测量。

第3步:振动分析 

光学测量系统ARAMIS可提供有关三维位移的准确数据。集成的分析工具使用此数据计算频率响应函数,从而识别风扇叶片的共振频率。此外,ARAMIS计算包含在激发频谱中的每个频率的风扇叶片的工作偏转形状。这允许提取数百个测量点的振幅值。这些测量点均在振动衰减测量期间被同时捕获。

ARAMIS 操作偏转形状

ODS X@73.0Hz

ARAMIS 操作偏转形状

ODS X@312.9Hz

ARAMIS 操作偏转形状

ODS X@512.9Hz

ARAMIS 操作偏转形状

ODS X@728.8Hz

ARAMIS 操作偏转形状

ODS X@1168.7Hz

第4步:与模态形状和决策的数值模拟进行比较,了解飞行安全与否 

一旦在ARAMIS Professional软件中确定了ODS(操作偏转形状),它们就可以与模拟的振型进行比较。如果模式形状和测得的ODS之间的特征共振频率存在显着差异,则表明风扇叶片有缺陷,需要更换。

ARAMIS 数值模拟