航空发动机风扇叶片与机匣刮蹭分析及结构设计

论文摘要

针对异常载荷下,航空发动机宽弦风扇叶片的叶尖与机匣刮蹭变形及损伤特征缺乏数据支持,而传统理论计算方法存在较大的误差问题,建立了宽弦风扇叶片叶尖刮蹭显式动力学分析模型,采用宽弦风扇叶片与机匣刮蹭试验数据,对分析模型的计算精度进行了验证。基于分析模型进行了仿真参数的敏感度分析,得到了叶片与机匣刮蹭后叶片变形及机匣损伤规律。研究结果表明:叶尖伸长量对转子转速非常敏感,叶尖径向伸长量增加速率远大于转速增加值,因此在叶片设计中应考虑到风扇叶片极限转速下叶尖伸长量。同时需要选取合理的扭转角度以满足叶片安全性和气动性能的要求。在风扇机匣包容区设计中应主动考虑异常载荷的影响,增大安全性设计域度;设计合理的耐磨层材料参数,减小风扇叶片对其冲击损伤。采用该方法可以提高叶尖间隙控制精度,减小刮蹭对叶片和机匣造成的损伤。

论文目录

• 1 风扇叶片与机匣刮蹭显式动力学分析
•   1.1 风扇叶片叶尖刮蹭理论模型
•   1.2 风扇叶片与机匣刮蹭仿真模型
• 2 风扇叶片与机匣刮蹭分析方法试验验证
•   2.1 风扇叶片与机匣刮蹭试验
•   2.2 风扇叶片与机匣刮蹭过程仿真分析
•   2.3 叶片运动、变形及损伤规律分析
• 3 风扇叶片与机匣刮蹭参数敏感度分析
• 4 风扇叶片与机匣防刮蹭结构设计
•   4.1 风扇叶片叶尖间隙模型
•   4.2 风扇叶片设计
•     4.2.1 风扇叶片静力学特性
•     4.2.2 风扇叶片扭转角度及响应分析
•   4.3 机匣包容区域设计
•   4.4 机匣耐磨层设计
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 柴象海,史同承,王少辉,张执南

关键词: 涡扇发动机,宽弦风扇叶片,风扇机匣,刮蹭,结构设计

来源: 航空动力学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 中国航空发动机集团有限公司商用航空发动机有限责任公司,中国航空研究院上海分院,上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

基金: 国家重点研发计划(2018YFB1106400),上海科委项目(17DZ1120000),机械系统与振动国家重点实验室项目(MSVZD201912)

分类号: V232

DOI: 10.13224/j.cnki.jasp.2019.09.004

页码: 1879-1887

总页数: 9

文件大小: 724K

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