(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210673124.0 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 姬田园　楚武利　郭正涛　张皓光　 何旭东　刘铠烨　 (74)专利代理 机构 西安凯多 思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61290 专利代理师 云燕春 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种叶片截面几何特 征参数的获取方法 (57)摘要 本发明一种叶片截面几何特征参数的获取 方法， 属于发动机叶片技术； 该方法步骤为， 根据 坐标点的最大值和最小值调整叶片截面大小并 设定叶片 截面位置； 切除叶片的前、 尾缘， 调整切 除后的离散点至初始位置， 得到调整后的叶片 吸、 压力面型线； 初次拟合叶片压力面型线和吸 力面型线， 获取叶片前、 尾缘近似点； 根据叶片 前、 尾缘近似点， 求得叶片前、 尾缘与吸、 压力面 型线的交界点， 进而获取真实的吸、 压力面型线； 精确拟合叶片压力面型线和吸力面型线， 得到叶 片的精确前、 尾缘点； 获得叶片截面几何特征参 数。 本发明可以快速的计算叶片 截面的几何特征 参数， 并保证计算结果的精度， 同时计算过程简 单、 适用范围广， 从而完成对叶片截面几何特征 参数的精准获取。 权利要求书1页 说明书6页 附图8页 CN 115168986 A 2022.10.11 CN 115168986 A 1.一种叶片截面几何特 征参数的获取 方法,其特 征在于具体步骤如下： 步骤1： 输入叶型截面上各离散点的三维坐标， 根据各坐标点的最大值和最小值调整叶 片截面大小并设定叶片截面 位置； 步骤2： 切除叶片的前、 尾缘， 调整切除后的离散点至初始位置， 得到调整后的叶片吸、 压力面型线； 步骤3： 初次拟合叶片压力面型线和吸力面型线， 获取叶片前、 尾缘近似点； 步骤4： 根据步骤3得到的叶片前、 尾缘近似点， 求得叶片前、 尾缘与吸、 压力面型线的交 界点， 进而获取真实的吸、 压力面型线； 步骤5： 精确拟合步骤4得到的叶片压力面型线和吸力面型线， 得到叶片的精确前、 尾缘 点； 步骤6： 获得叶片截面几何特 征参数。 2.根据权利要求1所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述步骤2中， 根据叶片前、 尾缘在叶片弦长方向所处的相对位置， 将叶片前、 尾缘进行切除。 3.根据权利要求2所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述步骤2中， 切除叶片尾缘时应切掉弦长95％之后的区域， 切除压气 机叶片前缘则大约切掉弦长前5％， 切除涡轮叶片前缘应切掉弦长前10％～15％。 4.根据权利要求1所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述步骤3 中， 根据叶片前、 尾缘的切除位置得到叶片吸、 压力面型面的离散点集合， 并分别对叶片吸、 压 力面型线进 行曲线拟合， 再在所得曲线 上等距插点； 利用吸、 压力面型线 上的插点计算得到 叶片中弧线， 并将中 弧线延长， 得到叶片的前、 尾缘 点。 5.根据权利要求1所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述步骤4中， 根据叶片截面各离散点与步骤3得到的叶片前、 尾缘近似点的距离判定叶片前、 尾缘与吸、 压力面型线的各交界点。 6.根据权利要求1所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述步骤5 中， 根据所述交界点得到叶片吸、 压力面型面的离散点集合， 并分别对叶片吸、 压力面型线进 行 曲线拟合， 再在所得曲线上等距插点； 利用吸、 压力面型线上的插点计算得到叶片中弧线， 并将中弧线延长， 得到叶片的前、 尾缘 点。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述 步骤6中， 根据步骤5得到的前、 尾缘 点计算得到叶片弦长及安装角。 8.根据权利要求1 ‑6任一项所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述 步骤6中， 根据步骤5得到的前、 尾缘点以及步骤4得到的交界点计算得到叶片前、 尾缘半径 及前、 尾缘圆心。 9.根据权利要求1 ‑6任一项所述叶片截面几何特征参数的获取方法,其特征在于： 所述 步骤6中， 根据步骤5得到的叶片吸、 压力面型线 上插点获得叶片厚度分布， 叶片最大厚度以 及最大厚度位置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115168986 A 2一种叶片截面 几何特征参数的获取方 法 技术领域 [0001]本发明属于发动机叶片技术领域， 具体涉及一种叶片截面几何特征参数的获取方 法。 背景技术 [0002]叶片是航空发动机中数量最多、 生产量最大的零部件， 其中压气机叶片的弯、 扭、 掠程度较大， 导致其加工难度更大。 而受到加工过程中如加工振动、 工件内部应变等因素的 影响， 实际加工得到的叶片会与设计的基准叶片之间存在一定的几何偏差， 因此需要通过 获取叶片几何特 征参数的方式来对叶片的加工质量进行检测。 [0003]同时， 大量的研究表明叶片的加工偏差会对压气机乃至整台发动机的性能造成影 响。 文献 【1】 (Wu  C Y.Arbitrary  Surface Flank Milling and Flank SAM in the Design  and Manufacturing  of Jet Engine Fan and Compressor  Airfoils， ASME  Turbo  Expo2012,2012)发现某大型风扇叶片中某些区域0.0254 mm‑0.0762mm的加工偏差就足以对 叶片的服役性能和寿命造成影响。 而构建叶片的加工偏差概率分布模型则首先需要获得大 量实际加工叶片的几何特征参数， 因此， 获得叶片各截面的几何特征参数不仅是叶片加工 质量检测的重要一环， 在对加工偏差影响压气机气动性能的研究中也具有重要的实际价 值。 [0004]目前大部分的方法均是以迭代的方式调整叶片截面上控制点位置并对截面进行 拟合， 从而获得叶片截面的几何参数(盖荣丽， 高守传， 李明霞.粒子群优化算法求解最优控 制点的非均匀 有理B样条曲线拟合， 计算机应用， 2022)。 以NUMECA软件包 中的Autob lade模 块为例， 其提供的Fitting模块通过对叶片模型进行拟合并不 断优化以得到最接近目标几 何的各项参数值。 然而， 由于叶片在前、 尾缘附近曲率变化较大， 其提供的大多数拟合方法 均会在叶片前、 尾缘处存在 “偏头”情况， 导致 获取的叶片前、 尾缘半径 误差较大。 相较之下， 该模块提供 的模拟退火法拟合方法可以获得较为精确的拟合结果， 但该方法更为复杂， 拟 合所需花费时间较长， 难以应用于大批量截面几何参数的获取。 [0005]同时， 受限于 “过拟合”现象(Laube  P,Franz M O,Umlauf  G.Deep learning   parametrization  for B‑spline curve approximation,IEEE,2 018.)， 叶片截 面上控制点 数不能过多。 同样以Autoblade模块为例， 当型线上控制点数超过30时， 会在前、 尾缘与吸、 压力面型线交界位置附近出现 “颈缩”现象。 有限的控制点数也会对叶片最大厚度及最大厚 度相对位置的获取 带来误差。 [0006]在以往对于叶片截面几何特征参数的获取 中， 通过现有技术难以实现大批量截面 几何参数的获取， 同时往往会受到软件获取渠道的 限制， 适用范围并不广泛。 而由于难以获 取真实加工叶片的几何参数， 因此在大部 分针对叶型偏差影响压气机气动性能的研究中往 往是通过行业内的叶片加工标准， 根据经验假设叶片某一类加工偏差的概率分布来进 行展 开。 这种研究方法具有一定的理论价值， 但由于难以对叶片截面的几何特征参数进 行提取， 无法建立真实的叶片加工偏差概率分布模型， 因此这种研究难以对叶片的加工过程直接产说　明　书 1/6 页 3 CN 115168986 A 3