基于先进激光加工技术的下一代航空发动机跨尺度整体式承力薄壁构件设计方法与应用

【类型】期刊

【作者】张少平  郭会明  高彤  张卫红 

【刊名】航空学报

【关键词】 中介机匣,激光加工,增材制造,拓扑优化,点阵结构,多尺度结构

【摘要】由宏观骨架-细观点阵-微观表面构成的多尺度整体式结构是一类极具高性能、多功能、轻量化潜力的新型结构形式，日渐成熟的先进激光加工技术不仅极大提升了高性能结构的制造能力，也为新型复杂结构的制造提供了可能。在简要总结宏观骨架、细观点阵、微观表面设计与制造现状基础上，提出了以先进激光加工技术为制造手段的多尺度整体式结构设计方法。以中介机匣为例，采用拓扑优化技术设计了主承力骨架结构，通过在拓扑优化低密度区域或低应力区域填充可制造点阵的方式完成了轻量化点阵设计，与实壁铸造件相比减重20%以上；在流道表面设计了导流减阻微沟槽结构，采用超快激光表面刻蚀加工，仿真模拟表明微沟槽减阻效果超过10%。采用先进激光加工技术开展了多尺度整体式结构设计的应用探索，为下一代航空发动机结构研制提供了可供借鉴的新途径。

【年份】2024

【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院;西北工业大学机电学院;

【期号】13

【页码】162-174