航空发动机高压涡轮叶片表面红外发射率测量及应用

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1、第4l卷第2期2015年4月航空发动机AeroengineV01．41No．2Apr．2015航空发动机高压涡轮叶片表面红外发射率测量及应用徐春雷，薛秀生，朴成杰，杨宝兴，刘白海(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：在使用RotamapⅡ红外测试系统前需要已知被测涡轮叶片的表面发射率。阐述了1种使用电涡流加热涡轮叶片，从而获得较大温度范围内的涡轮叶片表面发射率的方法。试验测试了某型航空发动机的新、旧2种高压涡轮叶片的表面发射率。试验结果表明：不同温度下叶片的发射率数值会发生变化，新叶片的表面发射率随温度的升高而明显增大，当叶片表面发生严重氧化后发射率变化较小

2、，在±0．02之间。采用RotamapⅡ系统测试某型发动机高压涡轮叶片温场时，发射率数值可以取O．893，其测温误差小于被测物体温度的1％。同时结合试验得出的发射率造成的测温误差曲线可以对红外测温结果进行修正。关键词：高压涡轮叶片；发射率；温度场；测量；红外测温；电涡流加热；航空发动机中图分类号：V263．44文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkj．aeroen91ne．2015．02．019MeasurementandApp¨catjOn0ntheSurfaceEmissiVityforAeroengineTurbineBIadesxuChun-1ei，xuE

3、)(iu—sheng，PIAoCheng-jie，YANGBao—x．mg，uuz卜hai(AVICShenyangEn百neDesi朗andResearchIm曲】te，shenyang110015，Chma)Abstract：ItisnecessarytoknowthesurfaceemissivityofsometurbinebladesbeforeusingtheRot砌印Ⅱpymmetersystem．Byusingtheeddycurrentheatingtechnologycanobtainthesud’aceemissivityinalargetemperat

4、urerange．Thenewandmeoldturbinebladesweretestedintheexperiment．Theexpedmentalresultshowsthattheemissivitywillbechangedindi饪brenttemperatures，andtheemissivityofthenewtu小inebladewillbeincreasedwithtlle五singoftempemture．0nce山ebladesud：aceisoxidized，theemissivityvadationvalueissmaU，andisinthemng

5、eof±o．02．IntIleRot啪apⅡpyr0Inetersystem，theemissiVityvaluecanadoptO．893，theerrorthatcausedbyemissivityislessthan1％ofthesubjecttemperature．ThetemperaturecanbeupdatedusingthetemperatureenDrcausedbyemissivityen．orcurve．KeywOrds：highpressuretubineblades；emissivity；temperaturefikd；measurement；ird

6、hredtemperaturemeasurement；eddycun．entheating；aemen西ne0引言航空发动机的发展以高温为主要特征，提高涡轮工作温度是发展先进航空发动机的重要途径。如果能够掌握在发动机真实工作状态下高压涡轮叶片的表面温度场分布，将对发动机性能研究和涡轮气冷叶片的设计与优化提供很大帮助【1】。因此，涡轮叶片表面温度测量成为1个研究热点。红外测温技术作为1种先进的测温方法，在国外航空发动机研制过程中得到了大量应用【2】。红外测温法属于非接触式测温，相比传统测试方法具有以下优点p】：(a)不会破坏被测物体的表面；(b)响应时间短，能实时测量不断变化的

7、温度值；(c)测温范围广，灵敏度高。因此，红外测温法在发动机热端部件测温领域具有十分广阔的应用前景。但红外测温实际测量的是物体的辐射能量，需要已知表面发射率才能得到温度收稿日期：2014一03一04基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：徐春雷(1986)，男，硕士，从事航空发动机测试工作；E—mail：best2111@163JD0m。弓＼甩格式：徐春雷，薛秀生，朴盛杰．等．航空发动机高压涡轮叶片表面红外发射率测量及应用【n航空发动机，2015，4l(2)：89—92．XUChunlei，XUEⅪ