航空发动机风扇叶片爆破飞断主动控制技术

为了实现在风扇机匣包容性试验中对叶片飞断转速的精确控制,开展了叶片飞断主动控制技术研究。提出了一种风扇叶片爆破切割飞断的方法,进行了风扇叶片榫头的装药结构设计以及应用爆破技术的可行性分析;设计了遥控起爆系统,确保了试验安全;根据静、动态双重验证的技术研究路线提出了详细的技术指标,使叶片飞出姿态满足试验器条件下包容性试验的技术要求。结果表明:采用风扇叶片爆破切割飞断的方法顺利完成了某大涵道比发动机叶片在风扇机匣包容性试验指定转速下的爆破飞断,叶片飞出的附加动能小于叶片飞失动能的0.05%,叶片飞断转速的控制精度在0.1%以内。验证了该项技术在试验器条件下完成风扇机匣包容性试验的有效性,并为整机包容性试验奠定了基础。

航空发动机机匣包容性试验研究

为了研究某型发动机机匣的包容性,在立式旋转试验器上进行了包容性试验。在进行叶片飞断转速控制时,提出1种改进的预置切口的方法,并通过拉伸试验和有限元法确定了切口预留面积。考虑了相邻叶片对飞断叶片的影响,制定了试验方案,获得了叶片的飞断转速、断叶与机匣的撞击影像、转子的冲击载荷、试验过程中的轴心轨迹和机匣受到撞击后的动态响应。结果表明:涡轮叶片在5620 r/min转速下飞断,准确控制在预定范围内,该型机匣能够包容失效叶片,测试方案合理有效,可为航空发动机机匣包容性试验提供参考。

航空发动机包容试验研究综述

从试验目的、试验方法、研究内容 3 个方面对航空发动机研制过程中的机匣及机匣模拟件打靶试验、试验器旋转状态下的包容试验以及整机包容试验进行详细阐述,介绍了包容试验过程的复杂非线性瞬态动力学特征,总结了国内外研究进展情况与差距;依据包容试验的特征和测试目的综述了试验所需关键技术的研究进展,并对关键技术进行总结与分析;指出国内目前关键技术发展的不足之处,简要论述了中国航空发动机包容试验技术的发展重点。

高压涡轮盘疲劳载荷分析与试验

针对航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命受交变热应力影响的问题,对某型高压涡轮盘服役过程的温度场变化情况进行了研究。根据某型发动机高压涡轮盘试车过程中实测的随时间变化的温度分布,采用有限元方法分析了轮盘温度变化对不同考核部位应力水平的影响,对发动机工作状态下各考核部位的循环应力进行了计算。制定了试验方案,设计了试验装置,在旋转试验器上进行了涡轮盘在高温状态下的低循环疲劳试验,按照安全寿命法确定了盘心和螺栓孔部位的安全寿命。结果表明:温度变化对轮盘考核部位应力的影响明显,瞬态温度沿径向呈“V”型分布,导致螺栓孔部位应力水平比稳态温度分布下的提高了25.9%,使其成为涡轮盘的限寿部位;轮盘失效模式为低循环疲劳破坏,裂纹起源于螺栓孔的6、12点钟方向,沿径向扩展导致轮盘失效。

蝶阀管路不同开度下流动特性的仿真与试验验证

为研究蝶阀在不同开度下的流动性能,利用FloEFD流体仿真软件对DN65蝶阀管路在多个典型开度下的流动特性进行了仿真分析与试验验证,得到了各个开度工况下的流场分布与压力分布情况,绘制了不同开度工况下的压力损失系数特性曲线,拟合回归了压力损失系数随开度变化的单值函数经验关系式并进行了验证。仿真与试验结果表明,该蝶阀管路在开度小于60°后流通性能明显下降,本研究内容可为试验装置设备的选型提供理论与数据支撑。