航空发动机轮盘标准载荷谱编制方法研究

【类型】学位论文

【作者】周楠 

【关键词】 航空发动机 冷端盘 标准载荷谱 疲劳试验 寿命评估

【摘要】轮盘是航空发动机的断裂关键件,其安全性和可靠性直接影响发动机和飞机的安全性和可靠性。有效评估轮盘材料性能、制造工艺、表面处理方法、结构细节设计以及发展可靠的寿命预测方法,对保证轮盘的安全性和可靠性具有重要意义。传统方法通常是采用等幅疲劳试验开展上述工作。但等幅疲劳试验无法反映轮盘实际使用载荷参量(如载荷次序、小幅循环等)对其疲劳损伤的影响等。因此,发展具有轮盘实际使用载荷特征的标准载荷谱,对上述工作的开展及最终提高轮盘的安全性和可靠性具有重要应用价值。本文主要开展了航空发动机冷端盘(如风扇和前几级压气机轮盘,主要考虑离心载荷)标准载荷谱编制方法的研究,主要工作包括:(1)对国内外标准载荷谱的发展现状进行了文献综述和分析,提出国内发展航空发动机轮盘标准载荷谱的必要性和重要意义。(2)对航空发动机冷端盘标准载荷谱编制方法进行了研究和分析,总结出冷端盘标准载荷谱编制的主要步骤和方法。要发展冷端盘的标准载荷谱,首先需要对航空发动机实测飞行载荷谱进行统计分析,主要内容包括:典型飞行任务剖面的选取和标准化处理、典型飞行任务剖面的任务段划分和载荷分类、确定性载荷的统计分析以及随机性载荷的统计分析。然后基于实测飞行载荷谱的统计分析结果生成冷端盘的标准载荷谱,主要内容包括:确定标准载荷谱长度和典型任务剖面的排列次序、单个任务剖面载荷序列的生成以及最终冷端盘标准载荷谱的生成。(3)基于上述航空发动机冷端盘标准载荷谱编制方法,对国内航空发动机实测飞行载荷谱进行了初步的统计分析,根据统计分析所选取的小载荷去除标准的不同,初步生成了几种不同的国内航空发动机冷端盘标准载荷谱。然后基于国内典型盘所使用的TC4合金的应力疲劳试验数据,对几种标准载荷谱及原始实测谱的疲劳损伤进行了分析,结果表明:小载荷去除标准选为3%最大载荷以内对标准载荷谱的疲劳损伤影响不大,由此生成的标准载荷谱可以较好地表征航空发动机冷端盘的实际使用载荷特征。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】宋迎东

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