● 摘要
大涵道比涡扇发动机承力系统是整机系统支承转子和传递发动机所有载荷的重要组成部分,由于其刚度”弱”的结构特征,其在过载、大机动、轴向冲击、径向冲击等恶劣极限状态下容易发生变形,极易引起转静件碰摩、着火等安全性问题。国内外现有的结构评估方法主要是部件级的强度研究和性能要求,且主要进行常规载荷下的响应分析,缺少基于安全性的综合考虑各种极限载荷作用下承力系统整机变形响应规律的结构设计评估方法。
本文针对航空发动机承力系统的结构和力学特征,基于安全性设计要求,建立了整机承力系统抗变形能力的评估方法,分别从结构固有抗变形能力、稳态载荷下的抗变形能力以及瞬态载荷下的抗变形能力三方面提出了当量刚度、间隙匹配系数、冲击放大系数等评估参数。通过对发动机整机建模技术的研究,以典型高涵道比涡扇发动机承力系统为对象进行了抗变形能力评估,考察了过载、机动、鸟撞、叶片丢失等典型极限状态下的力学行为和结构响应特征,通过对结构当量刚度、 转静件间隙匹配系数和冲击响应放大系数的量化评估,表明这几类参数能较好地反映出 整机承力结构的危险位置和极限载荷下的响应特征。最终的评估结果可以为承力系统结构方案设计和优化提供参考。
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