针对发动机叶尖间隙测量的复杂应用环境,设计了基于多光束叶尖定时原理的叶尖间隙测量方案,通过提取叶片到达按一定夹角排布的不同光束时间差计算间隙值。模型分析表明,其测量精度主要取决于定时精度,受转子转速、反射光强弱变化、光源不稳和漂移等环境因素影响小。采用超小型光纤准直器,在0.5~3.5mm工作距离内将光束直径缩小至100μm以下,使系统具备了小于15μm高精度测量能力。三棱锥布局的测头改进设计提供了在线参数校正功能,且便于现场安装和检测。

本文对涡轮平面叶栅中叶尖间隙泄漏对涡轮叶栅流动的影响进行了实验研究。在出口马赫数分别为0.10,0.14和0.19时利用五孔探针在叶栅出口40%弦长处对总压损失系数进行了测量,并在每个出口马赫数下详细考虑叶尖间隙高度带来的影响,即1.0%H,1.5%H,2.0%H,2.5%H和3.0%H(H为叶片高度),最后对在展向上不均匀的叶尖间隙高度所带来的影响进行了研究。实验结果表明:在当前实验条件下,对于给定叶尖间隙高度,总体上出口马赫数对总压损失系数影响不大;当马赫数给定时,增大叶尖间隙高度,叶尖间隙泄漏流带来的总压损失几乎按比例地增加;增大相邻叶片叶尖间隙高度会增大中间叶片叶尖间隙泄漏损失;在当前实验条件下相对叶尖间隙高度变化带来的影响,相邻叶片叶尖间隙高度和出口马赫数的影响显得不重要。