航空发动机机匣螺栓连接结构力学特性影响因素

由于航空发动机机匣的不连续性,机匣的力学传递特性将受到影响。对传统静子机匣部件振动特性进行分析时,常不考虑机匣螺栓连接结构的影响,从而导致仿真计算的结果产生较大的偏差。基于国内外研究现状,建立螺栓连接结构的有限元分析模型,在力学传递特性方面研究了螺栓预紧力、螺栓分布和螺栓数量对机匣抗弯刚度和振动频率的影响。结果表明:航空发动机机匣螺栓连接结构会导致其结构刚度下降;螺栓预紧力、螺栓分布和螺栓数量是影响航空发动机机匣抗弯刚度和振动频率的主要因素。     

基于断裂力学理论的安装边泄漏特性分析

安装边泄漏对航空发动机的工作效率影响较大,现有文献关于发动机安装边泄漏特性的研究较少。基于断裂力学理论,推导了法兰安装边泄漏压力与安装边应力关系公式,建立了某型航空发动机安装边三维有限元模型,研究了安装边厚度、螺栓数量、螺栓直径以及螺栓预紧力对安装边泄漏压力的影响。研究表明:安装边的泄漏压力随着螺栓数量以及预紧力的增加而增大,随着安装边厚度的增加而减小,随着螺栓直径的增加先增大后减小。研究为航空发动机机匣安装边结构参数设计提供了参考。     

航空发动机盘轴连接结构螺栓组弹性相互作用的规律

螺栓连接是航空发动机转子盘轴结构最常用的1种连接方式,螺栓之间的弹性相互作用对螺栓残余预紧力往往具有显著影响,进而影响盘轴间预紧力及界面压力一致性。首先分析了螺栓组弹性相互作用基本原理,建立残余预紧力随预紧过程演化模型;结合航空发动机低压涡轮轴盘连接特征,建立螺栓组弹性相互作用简化分析模型,分析材料属性,盘轴厚度、螺栓孔中心距、螺栓孔大小、螺栓数量等盘轴尺寸,以及初始预紧力、拧紧顺序等工艺参数对螺栓组弹性相互作用的影响,并结合试验进行验证,研究结果为盘轴连接结构设计及工艺设计提供理论依据。     

航空发动机低压涡轮转子连接螺栓预紧力分析

螺栓连接是航空发动机常用的结构形式之一,预紧力的计算是螺栓结构设计的重要步骤.笔者基于有限元法发展了涡轮转子连接螺栓的预紧力确定方法.首先应用线弹性叠加原理建立了综合考虑紧度裕度和强度裕度的预紧力准则,然后建立涡轮转子的循环对称三维有限元模型,施加载荷并计算出螺栓的最大松弛力和最大压紧力,最后根据准则确定了连接螺栓的预...     

拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响

针对航空发动机装配过程中出现的螺栓预紧力误差大、控制精度低等问题,基于TC4钛合金单螺栓连接工艺实验,分析了不同拧紧策略对装配预紧力大小及稳定性的影响,具体包括扭矩法、扭矩-转角法等拧紧方法和拧紧速度。在扭矩法的基础上,研究了分步拧紧对预紧力的影响。以单螺栓连接结构和航空发动机典型的法兰螺栓连接结构为研究对象,探索了螺栓预紧力短时衰减规律。结果表明,重复拧紧时扭矩-转角法预紧力标准差大致是扭矩法的三分之一,使用扭矩-转角法、采用分步拧紧和提高拧紧转速均可使拧紧扭矩系数K值趋于平稳,降低预紧力分散程度,提高预紧力控制精度;预紧力在拧紧完成后的短时间内会发生衰减,前5～10min衰减最快,大致占总衰减量的80%,20～30min后预紧力保持稳定。     

发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,本文分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型,同时基于某型发动机试车数据计算了涡轮叶尖间隙,研究了发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律。结果表明:地面起动时涡轮叶尖间隙呈减小趋势,机匣形变量上升速率最大,叶片变化量对叶尖间隙变化影响最小,可为发动机地面起动时涡轮叶尖间隙控制策略的设计提供参考。     

航空发动机热态下不均匀叶尖间隙的热固耦合分析

涡轮叶尖间隙对发动机性能有很大影响。孔探图像显示高压涡轮叶片前缘与机匣衬套之间摩擦严重,且发动机排气温度裕度持续偏低。为了精确获得航空发动机在工作环境最恶劣工况下的叶尖间隙值,对涡轮盘与叶片进行热固耦合有限元分析。采用SolidWorks 2014建立高压涡轮盘与高压涡轮叶片模型,借助ANSYS Workbench获取工作状态下涡轮盘与叶片的温度场分布与结构变形量,得到高压涡轮叶尖前缘与后缘的实际间隙值,为改进高压涡轮单元体维修方案,提高发动机性能提供合理建议。     

[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

树脂基复合材料风扇机匣安装边连接强度研究

围绕航空发动机树脂基复合材料机匣安装边连接结构在温度环境和不同预紧力工况下的拉伸强度进行研究,针对此问题进行安装边模拟试验件单轴静拉伸试验和仿真分析.试验结果表明,室温情况下,螺栓预紧力会增加连接结构的刚度.200℃环境下,连接结构强度下降明显,且整个加载过程呈现出更强的塑性.有限元仿真结果与试验结果吻合较好,通过对仿真结果损伤形式的分析表明,连接结构承载能力主要取决于树脂基体的性能.     

九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。