航空发动机叶片加工变形因素分析及控制

航空发动机是一个国家工业实力的重要体现,同时也是科学技术的结晶。做好航空发动机的加工制造对于提升一个国家的航空实力有着极为重要的意义。在航空发动机的制造过程中,叶片是航空发动机中极为重要的一环。航空发动机叶片对于加工精度和叶片的稳定性要求极高,由于航空发动机叶片的曲面较大且对于叶片的型面轮廓精度要求较高,从而使得航空发动机叶片的制造速度和表面加工质量很难达到设计要求。为做好航空发动机叶片的加工,应当在总结分析造成航空发动机叶片加工变形因素的基础上采取相应的控制方法,确保航空发动机叶片的加工效率和加工质量。     

航空发动机叶片加工变形分析与控制措施

航空发动机是飞机的动力之源,同时也是我国航空工业发展的重要基础。航空发动机复杂性极高,其所采用的高强度材料和极高的加工精度也给航空发动机的制造带来了不小的难题。航空发动机叶片是航空发动机中的重要组成部分,航空发动机叶片的加工精度直接影响着航空发动机的性能和工作的稳定性,然而由于航空发动机叶片所具有的复杂的空间结构和极高的几何精度给航空发动机叶片的机械加工制造带来了较大的难题,航空发动机叶片受加工变形影响使得航空发动机叶片的型面轮廓精度和表面质量极差,造成航空发动机叶片加工成品率下降。为提高航空发动机叶片加工质量,应当采取有效的措施消除机械加工中的残余应力,将航空发动机叶片变形控制在合理的范围内,提高航空发动机叶片的加工精度。     

航空发动机叶片型面测具设计制造精度分析

随着经济的发展以及科技的进步,我国加大了对于航空发动机的投入力度,在航空发动机的生产制造过程中,其叶片的精度要求很高,且需要曲面成型,因此制造难度极大。同时对叶片的测量也带来一定的难度。为解决这一难题,在对航空发动机叶片进行测量的过程中可以基于样板法来设计一种空间型面的测量来完成对于航空发动机叶片的型面测量工作。通过使用此种方法可以将空间型面的测量转换为二维平面测量,从而大大简化了叶片型面的测量难度。本文将就如何做好航空发动机叶片型面测具的设计及使用进行介绍。     

某带凸肩发动机风扇叶片非线性响应及断裂故障分析

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片，以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法，在考虑凸肩接触面三维运动的情况下，对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行了估计，并进一步对该叶片高阶故障振型的振动特点进行了分析，讨论了其故障原因并初步提出排除故障的几种思路。     

带凸肩叶片的稳态响应计算及其阻尼减振分析

研究干摩擦理论在航空发动机叶片组振动控制方面的应用，着重分析带凸肩叶片的动力特性及凸肩干摩擦副的阻尼减振规律。在引入凸肩干摩擦非线性连接元概念的基础上，将固定界面模态综合法推广应用于带凸肩叶片组动力有限元模型降阶；提出用阻尼因子解决凸肩干摩擦阻尼大小的度量问题；在稳态特性数值计算中构造了两步迭代算法，改善了Ｐｉｃａｒｄ单步迭代法收敛性差的缺点。编制了相应的计算程序，完成两叶片系统计算模型的数值分析。     

钛合金风扇叶片抗鸟撞动态力学响应仿真

随着飞机速度提高,鸟撞击航空发动机风扇叶片造成的问题日益严重。为了量化研究风扇叶片转子的抗鸟撞特性,该文构建了某航空发动机风扇转子全模型,通过概率公式确定了鸟体的最大概率撞击位置。在该基础上,采用LS-DYNA有限元软件对1.8 kg圆柱体人工鸟体以100 m/s相对速度撞击风扇转子叶片过程进行动态力学响应仿真研究。仿真结果表明,在鸟体撞击过程中,叶片最大轴向正向位移为85 mm。叶片前缘因切割高速鸟体而受最大的等效应力,最高为2 300 MPa。此外,在鸟体撞击叶片过程中,鸟体被转子叶片均匀切割成3块后打散。     

航空发动机用关键钛合金部件先进设计及制造技术

钛合金具有优异的各项性能,在航空发动机的关键部件中得到了重要应用。通过介绍世界知名飞机发动机制造公司的钛合金宽弦风扇叶片设计及制造技术、钛合金整体叶盘和叶环设计及制造技术以及钛合金机匣精密成型设计及制造技术的发展现状,指出钛合金宽弦风扇及整体叶盘、整体叶环制备技术和钛合金机匣精密成型技术是我国新型高性能航空发动机开发所必需掌握的关键技术,应当尽早突破。     

航空发动机叶片加工中二次造型的研究及应用

航空发动机是一个国家工业实力的重要体现,尤其是近些年来,我国加大了对于航空工业的投入,使得我国的航空发动机实现了较大的发展。在航空发动机的加工制造中,叶片类零件属于薄壁类零件,在航空发动机叶片的加工过程中受到切削力的影响会导致航空发动机叶片在加工过程中出现一定程度的变形,从而导致航空发动机叶片的加工精度降低,影响航空发动机叶片的使用效果及使用寿命。通过在航空发动机叶片加工的过程中使用材料力学的分析法来对叶片的变形规律进行分析,并在此基础上提出通过采用二次造型的方法来对航空发动机的叶片进行加工以确保航空发动机叶片的加工精度。     

航空发动机缺陷叶片激光熔覆修复参数确定

镍基高温合金被广泛应用于航空发动机叶片的铸造中,其所具有的高耐温性、高耐腐蚀性使得由镍基高温合金所铸造的航空发动机叶片的使用寿命和使用质量大幅提高。航空发动机叶片在工作时会受到热流、离子流以及空气中尘埃的高速冲击,从而导致其工作环境极为恶劣,为提高航空发动机叶片的使用寿命,在航空发动机所使用的镍基高温合金中加入了多种合金元素。在航空发动机叶片的铸造过程中受航空发动机叶片结构、形状复杂度的影响以及高精度的铸造要求从而使得航空发动机叶片的精铸成品率极低,约有50%的航空发动机铸造叶片会出现缩孔、缩松等的缺陷。为提高航空发动机铸造叶片的成品率可以有条件的对航空发动机铸造叶片中的缺陷件进行修复。本文在对航空发动机铸造叶片缺陷进行分析的基础上对如何通过使用激光熔覆技术对航空发动机铸造叶片的缺陷进行修复进行分析介绍。     

鸟撞过程中撞击位置与撞击姿态对风扇叶片损伤影响研究

为研究鸟撞风扇叶片过程中撞击位置及撞击姿态对风扇叶片瞬态冲击响应的影响,通过CT扫描建立光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics, SPH)绿头鸭模型,根据相对速度原则对五个撞击位置和十五种撞击姿态的旋转风扇-鸟体撞击过程进行模拟。获得了撞击位置及撞击姿态对叶片不同位置应力响应及位移响应的影响规律。结果表明:在鸟撞叶片过程中叶片前后叶根以及前后缘易发生应力集中,在撞击过程中该区域最易发生损伤变形,且前叶根要比后叶根受到的应力更大,更易发生损伤变形;鸟撞击2/6叶高位置时,叶片受到的撞击力、叶根处及前缘处应力最大;Y-135°、Y-270°、Y-315°、Z-135°及Z-315°撞击姿态下前叶根受到的等效应力最大,Z-135°撞击姿态下后叶根受到的等效应力最大,Y-270°撞击姿态下前缘接触处位移最大。研究结果对航空发动机风扇叶片抗鸟撞设计及适航评估具有参考价值。     

热障涂层技术在航空发动机涡轮叶片上的应用

经济和技术的快速发展有效地推动了我国航空发动机发展,新时期高推重比航空发动机已经成为航空发动机发展的主要方向,在提高航空发动机推重比的众多措施中最直接方式是提高航空发动机涡轮进口温度,以使得航空发动机在工作过程中能够更好地加热、压缩空气,从而使得航空发动机能够产生更高推重比。而航空发动机涡轮进口温度主要受航空发动机涡轮叶片承温能力影响。热障涂层应用于航空发动机涡轮叶片上将有助于提高航空发动机涡轮叶片承温能力。本文将就航空发动机涡轮叶片热障涂层的特点及技术应用进行分析阐述。     

航空发动机机匣加工变形分析与控制

航空发动机是飞机的动力核心,其所产生的强大推力来推动飞机快速前进。机匣是航空发动机中的重要组成部分,其主要用于承受航空发动机在工作中所产生的负载和质量惯性力,做好航空发动机机匣的设计和制造对于提高航空发动机的质量有着极为重要的意义。航空发动机机匣为了实现航空发动机的功能,其在设计中多采用的是薄壁、整体的回转结构。航空发动机机匣所使用的材料主要为钛合金、高温合金等,其硬度高、加工难度大,尤其是在航空发动机机匣机械加工的过程中所产生的变形问题直接影响着航空发动机机匣的机械加工质量。本文将在分析航空发动机机匣机械加工中变形原因的基础上对如何控制航空发动机机匣机械加工中变形问题进行分析阐述,提高航空发动机的制造质量。     

信息EI

美国国家运输安全委员会（NTSB）于2008年3月6日向FAA的建议中提到了两起由配装CF34的CRJ200发动机失效引发的安全注意事项。在这两起事故中,由于风扇叶片断裂导致异常噪音与振动,其中一次导致发动机起火。对叶片的检查显示失效原因是制造过程导致的材料缺陷。风扇叶片供应商Teleflex Aerospace Manufacturing Group,在将生产转移至墨西哥后接收到一个大的钛合金坯段铝含量超标。     

多孔试件在热循环下的复合疲劳的损伤特性研究

根据航空发动机工作叶片实际工作中的载荷环境,即气冷叶片承受低周的离心力负荷,气动载荷及温度负荷,同时还叠加高弯曲振动载荷,进行了一系列热循环下复合疲劳和常温机械疲劳的组合试验,在试验研究基础上提出复合疲劳中耦合损伤的概念及分析,     

航空发动机叶片的型面质量测量方法对比

航空工业是一个国家的工业之花,其中航空发动机又是其中的核心。在航空发动机的制造过程中,叶片又是航空发动机总体三大部分中压气机中较难制造的部分,其制造的精度以及其型面质量都会对发动机的性能造成严重的影响,以及对航空发动机叶片的检测也提出了较为严峻的考验。现今对于航空发动机叶片型面质量的检测方法众多,不同的检测方法具有不同的适用情况,在航空发动机叶片的检测精度以及测量能力等方面都有着不同的特性。本文将在对比分析的基础上提出航空发动机叶片型面测量技术的发展趋势。     

航空发动机用树脂基复合材料应用进展与发展趋势EI北大核心CSCD

树脂基复合材料具有比强度和比模量高、疲劳性能和耐腐蚀性能好等优点,已经成为航空发动机冷端部件的应用和发展趋势。国外航空发动机用树脂基复合材料研究起步较早,已经在多型发动机的风扇叶片、风扇机匣、外涵机匣、短舱等部件得到成熟应用,并朝着结构形式更优、材料性能更好、制造成本更低、自动化程度更高的方向发展。国内树脂基复合材料发展基础良好,但与国外相比在发动机上应用比例不高,需要进一步提升设计、材料、制造、实验技术水平及工程化能力。本文重点论述国外航空发动机复合材料构件的结构、材料和工艺发展现状,分析发展趋势,从建立航空发动机用复合材料体系、加强应用研究和设计牵引、推进预研成果转化和自动化技术应用等方面提出相关建议。     

定向凝固高温合金的发展

发展定向凝固合金的意义近代高温合金的发展,几乎都与航空发动机的发展相连系,互相依赖又互相促进。航空发动机有两项最基本的指标,即推力和油耗。要提高这两项指标,需要提高涡轮的进气温度和叶片对进气的推力,这就意味着发动机中的导向叶片和工作叶片要承受更高     

叶片丢失对齿轮涡扇发动机风扇轴振动影响的研究

针对齿轮涡扇发动机(Geared Turbofan Engine,GTF)的动力学设计要求,考虑叶片丢失后引起的突加不平衡激励、齿轮时变啮合刚度和啮合误差对系统振动特性的影响,采用考虑剪切变形Euler-Bernoulli梁单元建立风扇-齿轮-轴-轴承-机匣耦合关系的系统动力学模型。在单个叶片完全丢失的风车状态下,对比含有齿轮系统的齿轮涡扇发动机风扇轴的振动特性和不含齿轮系统的发动机风扇轴的振动特性区别。研究在不同转速下齿轮系统对齿轮涡扇发动机风扇轴振动的影响。研究结果表明:含有齿轮系统的齿轮涡扇发动机风扇轴的轴心轨迹呈现多频涡动,且轨迹都在一个稳定的极限环内;在风车状态下,啮合频率与模态频率有多个交点,系统的临界转速分布更为密集。研究结果为齿轮涡扇发动机的参数设计和后续改进提供参考。     

基于Campbell理论的航空发动机涡轮叶片共振裕度分析

针对航空发动机涡轮叶片的共振特性会导致叶片发生疲劳断裂、振动失效等问题,本文以某型号航空发动机涡轮叶片为研究对象,开展共振裕度分析研究。首先基于试验自锤击法和有限元物理仿真计算两种方法同步分析叶片的振动特性,通过提取叶片在两种工作状态下前6阶的模态分析结果,验证了该模型的正确性与实用性。其次在已有模型基础上,通过绘制不同工作转速下的Campbell共振曲线图,结合该型号发动机的实际工况参数,进行了转速共振裕度的校核分析,对叶片上可能发生共振的工作转速进行了解析并提出优化及改进方案。本方法主要是为叶片的前期设计制造及共振安全性检验问题提供了充足的科学依据和方法。     

航空发动机装配难点与装配质量控制措施

航空发动机的制造和装备是一项精度要求极高的工作,航空发动机由众多的零部件所组成,且各零部件之间的精度配合要求极高,从而对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。在航空发动机的装配过程中受到众多因素的影响,为确保航空发动机的装配质量需要积极做好装配各环节及影响因素的把控,并针对性地采取各种管控和防控措施,确保航空发动机的装配质量。在航空发动机的装配过程中可以从事前预防、装配过程中的质量监督及关键点管控和完善的检验机制来最大限度地确保航空发动机的装配质量。