外物形状对航空发动机压气机转子叶片撞击损伤的影响

为研究外物形状对航空发动机压气机转子叶片撞击损伤的影响,以某型航空发动机一级转子叶片为研究对象,采用塑性随动硬化本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA通用商业软件模拟了飞机滑跑过程中相同体积的圆柱体钢钉和钢球对叶片进气边同一部位的撞击损伤情况。在研究过程中,以发动机的最大工作状态为初始状态,外物以相对速度438.36m/s、与发动机轴线夹角为65.5o的方向撞击叶片进气边,并将相对速度每递减10%作为一个模拟状态。研究发现:相同速度(动能)下,圆柱体钢钉和钢球导致叶片产生不同形状、不同大小的缺口;对于缺口深度来说,当相对动能rE≤16 J时,钢球的撞击深度小于钢钉的撞击深度,但当rE>16 J时,情况正好相反;对于缺口宽度来说,当rE≤11 J时,钢球的撞击宽度小于钢钉的撞击宽度,但当rE>11 J时,钢球和钢钉的撞击宽度相等且保持恒定;钢球、钢钉导致叶片产生缺口的最小动能分别是6.6J和2.4J,钢钉的撞击持续时间总是大于钢球的撞击持续时间。

基于Solidworks的飞机发动机叶片造型

本文介绍了基于三维机械设计软件——Solidworks2000的航空发动机叶片造型,指出了造型过程中的难点和重点问题是:如何使与叶片剖面对应的样条曲线经放样后成为光滑曲面。以某型发动机压气机叶片造型为例,利用所得造型计算了叶片的自振频率,计算结果表明:本文的造型方案可行,造型结果可靠、准确。

航空发动机压气机叶片振动频率与温度的关系

以某型航空发动机压气机第六级叶片为例 ,研究了温度对叶片振动频率的影响。发现由于温度的升高导致了材料弹性模量的下降 ,而弹性模量的下降又导致了叶片在发动机一定的转速范围内 ,除一阶振动外 ,其余各阶振动的动频均小于静频 ,因此与通常的工程处理方法不同 ,研究压气机叶片的动频时 ,应考虑温度的影响。

钢珠对某型发动机压气机一级转子叶片撞击损伤研究

基于钢珠撞击钛合金平板叶片进气边的试验数据,通过模拟撞击过程与撞击结果,确定了仿真所需要的材料参数与计算参数。此后,以某型航空发动机一级转子叶片为研究对象,采用塑性随动硬化本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了飞机起飞、降落过程中,叶片最大工作状态下,不同速度钢珠对叶片进气边同一部位的撞击损伤。为定量描述损伤规律,提出了相对能量和临界损伤能量的概念,发现:相对能量不仅能够反映外物质量(大小)及相对速度对叶片损伤的总效果,而且就文中研究的叶片而言,相对能量与损伤深度及损伤宽度呈指数关系,叶片的临界损伤能量值为6.6J。

航空发动机压气机叶片振动疲劳裂纹扩展规律研究

以某型航空发动机压气机2级转子叶片为例,研究了叶片的振动疲劳裂纹扩展规律。研究过程中,首先利用有限元方法分别计算了试验状态与工作状态下叶片振动导致的裂纹尖端应力强度因子范围随裂纹长度的变化;试验研究了裂纹扩展速率与裂纹长度的关系。之后,综合计算结果和试验结论,得出叶片试验状态与工作状态下的裂纹扩展规律,并与Paris公式进行了比较,发现叶片的振动疲劳裂纹扩展速率dad N是与裂纹长度a和裂尖应力强度因子范围IΔK相关的多项式,而Paris公式不能描述叶片的振动疲劳裂纹扩展现象。研究结论可进一步确定叶片的损伤容限、确定合理的叶片检修周期,为保障飞行安全奠定基础。

固支状态对压气机叶片自振频率计算结果的影响

以某型发动机压气机四、六级叶片为例,采用有限元数值计算方法,探讨了固支状态对叶片自振频率计算值的影响。得到的结论是:对于叶片的前七阶振动,通常的叶片固支状态对叶片自振频率计算值几乎没有影响。

机场道面外来物撞击航空发动机转子叶片速度估算

针对机场道面外来物对航空发动机转子叶片的撞击损伤规律进行研究。以试验结果为基础,研究了空气旋流使外来物从地面加速运动至飞机进气道口的速度,然后利用动量定理推导了外来物从飞机进气道口至发动机转子叶片的速度方程;以叶片为参考系,建立了外来物撞击速度及撞击角度的表达式。最后,以某型飞机及其发动机为例,研究了外来物到达发动机一级转子叶片的速度变化规律,实验结果发现:外来物的运动速度不仅与外来物的材质、形状、大小有关,而且与飞机进气道距地面高度、进气道长度、发动机工作状态密切相关;外来物撞击叶片的方向与叶片表面不垂直。

航空发动机压气机叶片工作状态下的自振频率

以某型发动机压气机四、六级叶片为例 ,研究了叶片自振频率的地面测量值 (或计算值 )与空中“真实值”之间的关系 ,利用该关系能将叶片自振频率的地面台架测量值 (或计算值 )转换到叶片空中工作状态下的对应值 ,从而为恰当地抑制叶片故障 。

外物撞击航空发动机转子叶片速度估算

以飞机进气道为参照系,利用动量定理推导了外物在飞机进气道内运动的速度方程;以叶片为参照系,建立了外物撞击速度及撞击角度的表达式。为直观显示不同因素对速度变化的影响,以某型飞机及其发动机为例,研究了飞机离地时,发动机100%设计转速下,外物在飞机进气道内运动速度的变化规律。结果表明:影响运动速度的因素不仅包括外物的材质、形状、大小及姿态,而且涉及飞机进气道长度、发动机工作状态等;外物撞击方向与叶片表面不垂直。