一种机匣包容试验装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机匣包容试验装置及其设计方法。该设计方法包括步骤：S1，对带有静子叶片的机匣进行包容试验，经动力学分析，获得转子叶片飞出穿透机匣时机匣的关键点的变形量及转子叶片飞出的初速度和飞出角度；S2，按照刚度接近原则设计加强环的初始模型；S3，用加强环的初始模型替换静子叶片，对机匣进行包容试验并进行动力学分析；S4，比较步骤S1和S3的动力学分析结果，若两者差异超过5％，则修正加强环的尺寸，执行步骤S3。本发明专利技术提出了一种机匣包容试验装置及其设计方法，能在降低包容试验成本的同时保证试验的准确性，为机匣包容性设计与适航取证工作提供支持。设计与适航取证工作提供支持。设计与适航取证工作提供支持。

【技术实现步骤摘要】
一种机匣包容试验装置及其设计方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机压气机制造
，尤其涉及一种机匣包容试验装置及其设计方法。

技术介绍

[0002]航空发动机转子叶片旋转速度高，工作环境恶劣，转子叶片有发生断裂飞出的风险。虽然概率很低，但一旦发生，就会对飞行安全造成重大威胁，特别是如果转子叶片碎片穿过机匣发生非包容失效，击穿机身、燃油箱等，更有可能导致灾难性事故，造成经济损失和人员伤亡。因此，发动机机匣需要具有足够的包容性以防范转子叶片飞出对飞机造成损伤。
[0003]目前在发动机机匣的包容性问题的研究和验证领域已有很多工作开展，主要使用数值模拟、试验等手段进行，如采用动力学分析得出机匣包容区域的包容性能，并通过一定的等效手段开展机匣包容性试验等。然而目前对机匣包容试验多采用直接使用完整机匣直接进行试验的方法，成本较高。特别是，考虑到部分机匣包容区域前后带有静子叶片的情况，如增压级机匣、高压压气机内机匣，对于这种机匣来说，静子叶片及内环虽不直接影响包容性能，但其对整个机匣刚度会造成影响，从而间接改变叶片碎片穿出的方向和轨迹。但若在试验件中包括包容区前后级静子叶片，势必提高整个试验件的制造成本，延长试验件制造周期，造成浪费。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述问题，本专利技术提出了一种机匣包容试验装置及其设计方法，能在降低试验成本的同时保证试验的准确性，为机匣包容性设计与适航取证工作提供支持。
[0005]具体地，本专利技术提出了一种机匣包容试验装置的设计方法，包括步骤：S1，对带有静子叶片的机匣进行包容试验，经动力学分析，获得转子叶片飞出穿透所述机匣时所述机匣的关键点的变形量及所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度；S2，按照刚度接近原则设计所述加强环的初始模型；S3，用所述加强环的初始模型替换所述静子叶片，对所述机匣进行包容试验，经动力学分析，获得所述转子叶片飞出穿透所述机匣时所述机匣的关键点的变形量及所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度；S4，比较步骤S1和S3的动力学分析结果，若两者差异超过5％，则修正所述加强环的初始模型的尺寸，执行步骤S3。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，所述刚度接近原则是使所述加强环的初始模型与所述静子叶片的质心轴向位置一致，所述初始模型的环形半径不超过所述静子叶片的前缘到尾缘距离，所述初始模型的最大最小半径差与所述静子叶片一致。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，在步骤S4，判断差异超过5％的步骤包括，比较在步骤
S1中所述关键点的变形量与所述步骤S3中所述关键点的变形量，两者的差异超过5％。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述关键点的变形量的差异是指在步骤S1和S3中所述关键点的位移差超过5%。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，在步骤S4，判断差异超过5％的步骤包括，比较步骤S1中所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度与所述步骤S3中所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度，所述初速度或角速度的差异不超过5％。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，在步骤S4，修正所述加强环的初始模型的尺寸包括调整所述加强环的环形半径的数值以及调整所述加强环的厚度。
[0011]本专利技术还提供了一种机匣包容试验装置，包括转子鼓筒、转子叶片和机匣，所述转子叶片固定设置在所述转子鼓筒上，在所述机匣内所述转子鼓筒带动所述转子叶片转动，所述机匣包容试验装置还包括用以替换静子叶片的加强环，所述加强环固定设置在所述机匣内壁，且与所述转子叶片和转子鼓筒保持间隔。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述加强环包括一环状件和安装环，所述安装环设置在所述环状件的外缘并沿所述环状件的轴线方向延伸。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述安装环上设有第一安装孔，所述机匣内壁设有定位凹槽及与所述第一安装孔对应的第二安装孔，所述安装环与所述定位凹槽形状配合。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述第一安装孔沿所述安装环的周向均布。
[0015]本专利技术提供的一种机匣包容试验装置及其加强环的制造方法，用加强环来替换静子叶片，能在降低试验成本的同时保证试验的准确性，为机匣包容性设计与适航取证工作提供支持。
[0016]应当理解，本专利技术以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本专利技术提供进一步的解释。
附图说明
[0017]包括附图是为提供对本专利技术进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本专利技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本专利技术原理的作用。附图中：图1示出了本专利技术的一个实施例的机匣包容试验装置的设计方法的流程框图。
[0018]图2示出了本专利技术的一个实施例的机匣包容试验装置的结构示意图。
[0019]图3是图2中的加强环的结构示意图。
[0020]图4是图3中的加强环的局部放大示意图。
[0021]图5是图2中的机匣的局部示意图。
[0022]图6是图5中的机匣的局部放大示意图。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使
用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0027]在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机匣包容试验装置的设计方法，包括步骤：S1，对带有静子叶片的机匣进行包容试验，经动力学分析，获得转子叶片飞出穿透所述机匣时所述机匣的关键点的变形量及所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度；S2，按照刚度接近原则设计加强环的初始模型；S3，用所述加强环的初始模型替换所述静子叶片，对所述机匣进行包容试验，经动力学分析，获得所述转子叶片飞出穿透所述机匣时所述机匣的关键点的变形量及所述转子叶片飞出的初速度和飞出角度；S4，比较步骤S1和S3的动力学分析结果，若两者差异超过5％，则修正所述加强环的初始模型的尺寸，执行步骤S3。2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述刚度接近原则是使所述加强环的初始模型与所述静子叶片的质心轴向位置一致，所述初始模型的环形半径不超过所述静子叶片的前缘到尾缘距离，所述初始模型的最大最小半径差与所述静子叶片一致。3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，在步骤S4，判断差异超过5％的步骤包括，比较在步骤S1中所述关键点的变形量与所述步骤S3中所述关键点的变形量，两者的差异超过5％。4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述关键点的变形量的差异是指在步骤S1和S3中所述关键点的位移差超过5%。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏铭瑛，张辉，刘文，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：