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大飞机“心脏”卫士长沙造

  湖南日报记者 刘银艳 通讯员 孙晨晖 陈倩

  5月19日,在2018中国(北京)国际科技产业博览会湖南展厅,由省贸促会牵头组织的“湖南军民融合领域高科技成果展”精彩亮相。

  展会上,一台重量不超过4千克、笔记本大小的测量装置,引起了人们的关注。这是由地处长沙的华自科技股份有限公司(以下简称“华自科技”)研制的“航空发动机叶尖间隙测量装置”,可为航空发动机这一飞机“心脏”部件提供在线智能监测服务。

  业内人士透露,目前,从可查到的资料看,在波音、空客等成型的飞机上,还没有对航空发动机的叶尖间隙进行在线监测的装置。

  长期以来,测试航空发动机的叶尖间隙,只有在飞机停下检修时进行。当飞机在天上飞,如何在地面就能实时监测?这道世界性的技术难题,一直是各国科学家的攻关对象。

  “可靠的叶尖间隙测量技术及装置,被认为是下一代航空发动机的重要技术标志。我们研发的叶尖间隙测量装置,是华自科技与天津大学进行合作的产学研项目。”华自科技硬件研发部经理桂勇华介绍。

  飞机在飞行时,工作中的航空发动机,处于高温高压高速的特殊环境中,其核心温度在1700摄氏度以上;叶片高速旋转,每分钟可达1.7万转以上;而叶尖所承受的离心力,相当于40吨重卡车的拉力。在这样的复杂环境下,叶尖与发动机内壳之间的间隙会发生细微变化,将直接影响航空发动机的安全和油耗。

  若能在飞机飞行时,就能在线监测航空发动机的叶尖间隙,并采取相应的措施,使叶尖与发动机内壳之间一直处于稳定的安全的间隙距离,无疑为大飞机的“心脏”部件增加一个站岗的“卫士”。

  华自科技院士工作站首位进站院士叶声华,近年来带领团队在实验室里完成了航空发动机叶尖间隙测量技术的相关研究,并与华自科技进行项目研发合作,将成果转化成实实在在的产品。

  中国工程院院士叶声华,是天津大学精密仪器系教授,我国测试计量技术及仪器顶尖专家。2012年12月,他成为华自科技院士工作站首位进站院士。2015年1月,他的团队与华自科技的项目研发合作正式签约。

  “几年来,项目组做了大量的试验,而且每次都是按军工级的要求生产出样品后,才能做试验。”华自科技副总工程师刘伟告诉记者,实验室技术转化为可具备实用条件的产品,要进行二次开发,既需要高昂的开发经费,也同样要攻克开发中出现的一道道难题。

  试验中面临的最大挑战是高温。

  叶尖间隙测量装置,主机安装在飞机控制室,通过几米长的电缆连接到安装于发动机上的传感器探头。

  由于传感器采用的金属材料与绝缘材料特性不一样,高温下膨胀度不一样,第一次试验,金属材料把绝缘材料给挤裂了。项目组通过不断试验,最终找到了高温下膨胀特性一致的两种材料。

  “在高温高压高速的特殊环境中,传感器传回主机的测量到的叶尖间隙信号较微弱,而干扰信号会比较强,我们研发出‘微弱信号动态测量技术’,就能把干扰信号与实际需要的信号分离出来。”刘伟说。

  “华自科技关注军民融合项目已有多年,‘航空发动机叶尖间隙测量装置’是公司进入民参军序列的首个项目。”桂勇华告诉记者。

  今年,该装置完成了由中国航发商用航空发动机有限责任公司组织的《设计保证试验大纲》的评审,计划6月完成设计保证试验。

  这意味着,由我国自主研发的“航空发动机叶尖间隙测量装置”,将成为我国今后研制的大客机的机载设备。

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