一种航空发动机气动轴向力防错分析方法技术

本申请提供了一种航空发动机气动轴向力防错分析方法，所述方法包括：步骤一、零组件级气动轴向力计算；步骤二、零组件级界面参数一致性确认；步骤三、单元体级气动轴向力计算；步骤四、单元体气动轴向力一致性确认；步骤五、单元体间界面参数一致性确认；步骤六、整机级气动轴向力计算；步骤七、整机级气动轴向力一致性确认。本申请的方法通过采用全程双向闭环工作模式，以零组件/单元体界面两侧结构尺寸和气动参数取值一致性为目标，以两种算法的气动轴向力一致性为检验准则，对整机气动轴向力进行逐级计算、逐级校验，确保消除整机轴向力计算过程中的人为失误。算过程中的人为失误。算过程中的人为失误。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机气动轴向力防错分析方法


[0001]本申请属于航空发动机设计
，特别涉及一种航空发动机气动轴向力防错分析方法。

技术介绍

[0002]航空发动机工作过程中，从风扇前进气端到喷管排气端，气流压力、流量、流速和结构特征都在不断变化，产生了各零部件气动轴向力的分布。气动轴向力可分为外力和内力，其中，外力即发动机推力，产生于发动机进口、出口和外壁面气流的动量和压力变化；内力来源于发动机零部件之间，以及零部件与气体之间的相互作用力。各零部件所受气动轴向力是外力和内力共同作用的结果。从强度及寿命分析角度，需要考虑气动轴向力载荷，其计算结果的正确性至关重要。
[0003]如0所示，在发动机整机气动轴向力计算过程中，由于发动机工作过程的复杂性，需要处理多种数据，包括典型装配剖面(转子叶尖、篦齿封严等)和转静子安装边位置的结构尺寸数据、部件性能参数、空气系统腔压数据等。这些数据又涵盖总体结构、部件结构和性能、空气系统、滑油系统多个专业。由于输入数据来源广泛、数据格式多样、数据量庞大，人为环节多、处理流程繁琐，在现有技术中，经常出现各专业计算得到的气动轴向力相加后与整体气动轴向力存在较大误差的情况。为避免上述问题，需要建立一种符合发动机工作原理、简便可行的操作流程或方法，确保发动机气动轴向力计算的准确性，提高工作效率。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种航空发动机气动轴向力防错分析方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
[0005]本申请的技术方案是：一种航空发动机气动轴向力防错分析方法，所述方法包括：
[0006]步骤一、确定零组件轴向力防错分析所需中间过程数据，根据发动机各零组件的气动轴向力计算方法进行零组件级气动轴向力计算；
[0007]步骤二：对发动机零组件中各转子
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静子、转子
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转子、静子
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静子界面进行检查，确保界面两侧选用的结构和气动参数符合一致性要求；
[0008]步骤三、将发动机按照部件划分为若干个由一个或多个零组件构成的单元体，根据各单元体的结构及气动参数分别得到各单元体轴向力基准值；
[0009]步骤四、将各单元体内一个或多个零组件的轴向力进行叠加得到各单元体轴向力合成值，判断各单元体轴向力基准值与合成值的差值是否满足要求，若满足要求，则判断单元体轴向力计算中人为失误消除；若不满足要求，则返回步骤二、步骤三和步骤四，复查相应单元体轴向力基准值、合成值的计算过程，排除人为失误；
[0010]步骤五、完成各单元体轴向力基准值与单元体轴向力合成值校验后，确保各单元体之间的界面参数符合一致性要求：
[0011]步骤六：将发动机整体视为一个气动控制体，根据发动机进气端、排气端、外壁面
气动和结构参数计算发动机推力基准值；
[0012]步骤七：按照发动机传力路径，将步骤一中各零组件气动轴向力叠加至主安装节所在的机匣，并叠加该机匣自身的轴向力，得到发动机推力合成值；
[0013]若发动机推力合成值与基准值的误差满足要求，则判断所有过程已消除人为失误；若发动机推力合成值与基准值的误差不满足要求，则返回步骤四重新检查，定位并修正相应人为失误后，重新完成步骤五、步骤六、步骤七。
[0014]在本申请优选实施方式中，所述零组件中各转子
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静子、转子
‑
转子、静子
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静子界面两侧选用的结构和气动参数一致性要求为：
[0015]对于转子
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静子界面：
[0016]1)转子侧与静子侧选用的结构尺寸一致，均为转子侧结构尺寸；
[0017]2)转子侧与静子侧气动参数一致，均为转子侧气动参数；
[0018]3)转子侧与静子侧轴向力受力大小相等、方向相反。
[0019]对于转子
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转子界面：
[0020]1)两侧结构尺寸一致，均为其中一侧的结构尺寸；
[0021]2)两侧气动参数一致，均为其中一侧的气动参数；
[0022]3)两侧轴向力受力大小相等、方向相反。
[0023]对于静子
‑
静子界面：
[0024]1)两侧结构尺寸一致，均为其中一侧的结构尺寸；
[0025]2)两侧气动参数一致，均为其中一侧的气动参数；
[0026]3)两侧轴向力受力大小相等、方向相反。
[0027]在本申请优选实施方式中，各单元体轴向力基准值与合成值的差值与基准值的比值小于1％，则满足要求；反之，则不满足。
[0028]在本申请优选实施方式中，当单元体轴向力基准值与合成值的差值不满足要求，且单元体内多个零组件所形成的安装边数量多于3个时，对单元体进行再次细化，直到所述单元体内的安装边数量为2～3个。
[0029]在本申请优选实施方式中，各单元体之间的界面参数一致性要求判据包括：
[0030]1)两个单元体界面两侧的结构尺寸一致；
[0031]2)两个单元体界面两侧的气动参数一致；
[0032]3)两个单元体界面两侧的轴向力方向相反；
[0033]如果满足上述3项判据，则判断相邻单元体界面参数一致；如果存在不满足的情况，则修正相应位置结构或气动参数，重新按顺序开展防错分析。
[0034]在本申请优选实施方式中，所述发动机推力合成值与基准值的误差满足要求为：
[0035]发动机推力合成值与基准值的误差与基准值的比例小于1％。
[0036]本申请的方法能够完全杜绝整机轴向力计算过程中的人为失误，并且大大缩短误差源定位时间周期，大幅提高工作效率。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0038]图1为现有技术中典型的航空发动机结构示意图。
[0039]图2为本申请的航空发动机气动轴向力防错分析流程图。
[0040]图3为本申请中的零组件级“转子
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静子”界面参数选取方法示意图。
[0041]图4为本申请中的单元体划分过程示意图。
[0042]图5为本申请中的单元体轴向力合成值计算过程示意图。
[0043]图6为本申请中的中介机匣受力示意图。
具体实施方式
[0044]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。
[0045]为了克服现有技术中，航空发动机整机气动轴向力计算中，输入数据量、，来源庞杂、处理环节多，容易产生人为失误，且缺乏有效的误差源定位，使得误差源排查工作陷入无休止的重复计算过程，最终也难以达到理想的计算精度到问题，本申请中提出了一种将轴向力计算与误差源排查全程融合的防错分析方法，以消除人为失误，提高发动机气动轴向力工作效率和计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机气动轴向力防错分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、确定零组件轴向力防错分析所需中间过程数据，根据发动机各零组件的气动轴向力计算方法进行零组件级气动轴向力计算；步骤二：对发动机零组件中各转子
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静子、转子
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转子、静子
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静子界面进行检查，确保界面两侧选用的结构和气动参数符合一致性要求；步骤三、将发动机按照部件划分为若干个由一个或多个零组件构成的单元体，根据各单元体的结构及气动参数分别得到各单元体轴向力基准值；步骤四、将各单元体内一个或多个零组件的轴向力进行叠加得到各单元体轴向力合成值，判断各单元体轴向力基准值与合成值的差值是否满足要求，若满足要求，则判断单元体轴向力计算中人为失误消除；若不满足要求，则返回步骤二、步骤三和步骤四，复查相应单元体轴向力基准值、合成值的计算过程，排除人为失误失误；步骤五、完成各单元体轴向力基准值与单元体轴向力合成值校验后，确保各单元体之间的界面参数符合一致性要求：步骤六：将发动机整体视为一个气动控制体，根据发动机进气端、排气端、外壁面气动和结构参数计算发动机推力基准值；步骤七：按照发动机传力路径，将步骤一中各零组件气动轴向力叠加至主安装节所在的机匣，并叠加该机匣自身的轴向力，得到发动机推力合成值；若发动机推力合成值与基准值的误差满足要求，则判断所有过程已消除人为失误；若发动机推力合成值与基准值的误差不满足要求，则返回步骤四重新检查，定位并修正相应人为失误后，重新完成步骤五、步骤六、步骤七。2.如权利要求1所述的航空发动机气动轴向力防错分析方法，其特征在于，所述零组件中各转子
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静子、转子
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转子、静子
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑茂军，张勇，丛佩红，宋洋，程荣辉，曹茂国，许丽叶，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：