发动机机动飞行类综合载荷谱研究

按照疲劳、蠕变以及热冲击损伤等效的原则 ,保证实测飞行载荷谱和综合载荷谱主要循环数、各功率状态持续时间以及主要功率状态的变化顺序相同 ,推导了某发动机机动飞行类综合载荷谱 ,为编制该发动机的加速任务试车谱提供了依据。首先根据空测结果对机动飞行任务剖面进行分类和飞行任务段的识别 ,然后统计发动机功率或转速的雨流计数循环以及各载荷状态持续的时间 ,并分析次循环对发动机造成的损伤情况 ,以决定取舍。将各机动飞行任务的同类任务段和同类载荷循环乘以任务混频后进行加权平均即得到机动飞行类综合载荷谱。最后根据发动机的高度—速度特性计算出发动机的工作参数谱     

发动机航线类综合载荷谱研究

在空测和外场使用统计的基础上,根据综合任务谱和实际的飞行任务谱对发动机造成的疲劳和蠕变以及热冲击损伤一致的原则,在推导过程中保证两种谱的载荷循环数相同、各功率状态持续的时间相同以及主要的功率状态的变化顺序相同,将某发动机５种航线类飞行任务和地面功能检查试车任务进行综合,得到航线类综合任务谱。然后根据发动机的高度－速度特性和飞行高度与速度计算出该发动机的航线类转速谱。综合任务谱和相应的转速谱的获得为     

航空发动机加速任务与等效应力试验方法研究

对于长寿命发动机,传统的航空发动机耐久性试验方法存在经济性差、试验周期长的问题。鉴于此,提出一种适用于较高温度裕度的航空发动机整机耐久性试车方法,阐述了编制试车谱的具体流程,说明了使用任务载荷谱和预测任务载荷谱的差异,给出了编制试车谱所必须的任务剖面、任务混频、环境混频等的具体算法,列出了编制试车谱所必须考虑的各种要素,并利用Norris-Landzberg模型确定了航空发动机等效应力加速系数。     

基于梁理论的涡轮冷却叶片蠕变计算

提出一种以梁理论为基础,采用累积损伤理论,利用材料的拉逊-米勒曲线方程计算给定外载荷作用下的等效应力,然后再利用材料的蠕变曲线计算涡轮叶片蠕变变形的方法。使用该方法对航空发动机燃气涡轮工作叶片在经历5个工况后叶尖的蠕变伸长量的平均值进行计算,并与发动机持久试车结果进行对比。结果表明,该方法所得叶尖平均蠕变伸长量与试车后的叶尖最大残余变形的误差为14.0%,验证了该方法在一定精度范围内的有效性。     

某型航空发动机寿命试车程序研究

在某型航空发动机使用载荷分析基础上，将发动机实际使用载荷(主要包括低循环疲劳载荷、蠕变载荷、高周疲劳载荷)融入寿命试车程序中，编制出该型发动机寿命试车程序。本文建立的在使用载荷分析基础上编制发动机寿命试车程序的方法以及编制的寿命试车程序，对于其他型号发动机的寿命试车也具有重要的参考价值。     

教练机发动机加速任务试车谱的编制

根据教练机发动机的飞行任务剖面,研究出2个航线类综合任务谱和2个机动飞行类综合任务谱。然后根据该发动机主要零部件的寿命分析结果,在等损伤的前提下对综合任务谱进行压缩处理,编制了其加速任务试车谱。      

考虑蠕变和应力松弛的发动机高温构件寿命分析方法

建立了考虑蠕变和应力松弛的航空发动机涡轮叶片等高温构件的持久寿命和低循环疲劳寿命预测方法。用该方法对某型发动机低压涡轮工作叶片在实际飞行载荷谱作用下的持久寿命和低循环疲劳寿命进行了分析。研究结果表明,所建立的寿命预测方法是合理可行的。      

某型发动机150 h持久试车涡轮部件寿命消耗研究

基于某型航空发动机的技术特征,应用有限元素法分析了该型发动机涡轮部件的模拟稳态温度场和应力场,确定了叶片和轮盘的寿命分析考核点。利用采集到的473组飞行任务参数记录和150h持久试车数据,基于EGD-3疲劳分析理论和Miner线性累积损伤理论计算了叶片和轮盘各考核点的低循环疲劳损伤。采用插值法和拉森-米勒公式,分别计算了叶片和轮盘的持久损伤,并利用时间-循环分数相加法进行了疲劳/持久损伤分析,得到了叶片和轮盘各考核点的总损伤。按照等效损伤原则,完成了该型发动机150h持久试车寿命消耗向外场飞行使用寿命消耗的等当量换算。     

涡轮转子叶片低循环疲劳/蠕变寿命的预测

根据某型涡喷发动机计算状态叶片流场计算结果，对该发动机高压涡轮转子叶片进行了热分析；并根据某典型飞行科目的三循环载荷谱，对该科目进行了载荷等效转换以及弹塑性应力分析，得到了该科目的低循环疲劳寿命和蠕变寿命；还考虑了平均应力的影响，给出了不同平均应力修正方法下该科目的总损伤。     

基于推广疲劳-蠕变等效转换理论的高温条件载荷谱编制方法

针对现有载荷处理方法对高温条件下保载时间内损伤的忽略或考虑不足问题，对疲劳-蠕变转换理论进行了推广，给出普适的转换模型建立流程，以此修正雨流计数中的等值点压缩、小幅值剔除等数据压缩步骤，从而获得了能够量化全工况保载损伤的高温条件载荷谱编制方法。在航空发动机高压涡轮盘上的应用表明：本方法考虑了全工况等值及小幅值载荷贡献的疲劳-蠕变耦合损伤，其相当于纯疲劳循环（传统雨流法）的298.25%，比常规转换方法多236.91%；寿命预测误差为8.35%，较常规转换方法降低了95%，仅为传统雨流法的2.5%，证明了优化的高温条件载荷谱编制方法的应用价值。     

基于飞参数据的航空发动机三循环谱编制

根据转速谱压缩原理,可以将航空发动机众多的转速循环类型归类到三个典型循环,即0-最大-0、慢车-最大-慢车和巡航-最大-巡航当中。本文给出了三循环谱编制的原理、程序统计方法与步骤。该方法已在某型发动机载荷谱监控系统中得到成功应用。     

DZ125带小孔构件低循环/保载疲劳试验与分析

进行了定向结晶合金DZ125带小孔构件在高温下的低循环/保载疲劳试验.此构件试验用来部分模拟航空发动机气膜冷却的空心涡轮转子叶片, 试验方案根据空心涡轮转子叶片的几何特征和所承受的温度及载荷状况来设计.介绍了试验方案和试验结果分析, 包括寿命分析、试验裂纹扩展规律分析和金相分析.结果表明小孔应力集中和保载是构件破坏的主要原因, 孔边电火花加工特征对裂纹萌生起到决定性影响.      

航空发动机涡轮叶片疲劳—蠕变寿命试验技术研究

涡轮叶片是航空发动机工作环境最恶劣,结构最复杂的零件之一,也是发动机断裂故障多发件之一。由于发动机工作时涡轮叶片始终在高温下承受复合载荷的作用,因此在涡轮叶片定寿中,不能将叶片的蠕变和疲劳寿命割裂开,而必须充分考虑疲劳—蠕变交互作用的影响。目前理论上对结构疲劳—蠕变寿命的预测方法还很不完善,故对涡轮叶片开展疲劳—蠕变寿命试验研究是叶片设计和定寿工作中的重要环节。本文对涡轮叶片疲劳—蠕变试验技术进行了综合论述。文中特别强调了试验载荷谱确定和叶片模拟试验件设计的关键技术环节,同时还介绍了一种专门适用于叶片疲劳—蠕变试验的基于机电伺服加载系统的疲劳蠕变综合试验器。      

定向结晶涡轮叶片蠕变/疲劳寿命的试验与分析

针对定向涡轮叶片的使用工况,提出了用于涡轮叶片蠕变/疲劳试验的方法,包括摩擦原理的夹具设计和标定及相关试验、计算和分析技术,并以某型定向涡轮叶片为例,介绍了该方法的实现。试验结果表明:试验方法能够模拟涡轮叶片考核截面在实际工作状态下的应力场和温度,利用所提出的试验方法和分析技术得到叶片的寿命数据是合理的。此次提出的基于构件的定向结晶涡轮叶片的蠕变/疲劳试验方法,对于涡轮叶片的定寿、故障预防、以及维修都有重要意义。      

A novel compilation method of comprehensive mission spectrum of aero-engine maneuvering load based on use-related mission segment

Comprehensive Mission Spectrum (CMS) of an aero-engine can reflect the usage characteristics of the engine. It can provide load input for engine life prediction and accelerated mission test. In this paper, a novel compilation method of CMS of aero-engine maneuvering load based on mission segment is proposed. Firstly, the use-related Typical Mission Segment (TMS) of maneuvering load is divided and identified according to spectral characteristics. Secondly, the mathematical model of different kinds of TMS are established based on stochastic process theory. Finally, the CMS of maneuvering load is compiled based on TMS. The proposed method can accurately quantify the compilation of CMS. The compiled CMS shows good agreement with the original load spectrum. According to damage consistency inspection, the compiled CMS is consistent with the damage caused by the original load spectrum in terms of low cycle fatigue.     

航空发动机设计任务循环预测的计算机程序设计

对航空发动机设计任务循环预测的计算机程序组织结构和设计方法进行了研究。编写的程序包括飞行载荷谱的预测及飞行载荷谱的处理两大模块，该程序已应用于某型教练机发动机的设计载荷谱的预测研究，以及多种型号的发动机载荷谱的处理。     

多参数载荷组合的概率分布研究

本文提出了航空发动机多参数载荷谱编制的概率分布方法。首先根据发动机构件受力特点选取基准参数,然后根据多参数载荷时间历程统计出各参数之间的双参数表,利用双参数表对载荷参数进行相关性检验,获得各参数之间的相关关系以及相关参数的相关区间,进而得到拟参数,再根据实测参数载荷历程统计出拟双参数表,并求出参数的边缘概率分布和条件概率分布,最后根据概率理论求解任意参数组合下发生的联合概率。利用该方法编制了某战斗机发动机的多参数载荷谱,给出了3个方向的过载与发动机转速组合的发生概率。      

航空发动机载荷谱雨流计数法的改进算法

针对航空发动机寿命监控,为弥补四峰-谷值雨流计数法的不足,提出了等效载荷循环雨流计数法。该算法按时间顺序再现了载荷发生的全部过程,计算精度高,抗随机噪声干扰能力强,使得对载荷谱的分析更加准确。