高温合金涡轮叶片材料的现状与发展

 本文回顾了自1956年以来,近三十年我国航空发动机铸造涡轮叶片的发展历史和现状,归纳了在此期间材料和铸造科研人员提供的铸造高温合金和铸造方法,满足了航空发动机的需要。 在铸造动叶片、空心叶片的陶瓷型芯、弥散强化合金的研究与运用计算机进行质量控制等方面都取得显著的成就。 着眼为将来发展高性能发动机,文中提出研究陶瓷和难熔金属材料以适应下列要求: 1.更高的工作温度 2.更高的表面稳定性 3.更高的力学性能 除了应不怕失败地发展上述材料外,还应考虑高温合金仍是550～1100℃下工作的发动机结构件材料,而且还要使用一段很长的时间。因此,要研究推广计算机的应用。难熔金属模具及真空压铸叶片工艺的改进,将提高叶片质量和代替传统的熔模铸造工艺。     

航空发动机涡轮盘榫槽的形状优化设计

给出了航空发动机涡轮盘榫槽的形状优化设计的数学模型,并用参变量评价函数法对该数学模型进行等价转换。用基于两点累积信息的原／倒变量展开的对偶优化方法ＤＥＯＲＣＴ对该问题进行求解。算例验证了本文思想及方法的正确性。     

带裂纹涡轮盘的破裂试验和特点

本文对槽底带有径向裂纹的涡轮盘旋转破裂试验作了介绍,对其破裂特点:起裂、亚临界扩展、扩展中有叶片脱榫甩出、最后破裂的过程作了介绍。并对其临界裂纹长度应如何确定作了论述,提出了在最大允许工作转速下,使叶片刚好脱榫的初始裂纹长度,作为临界裂纹长度的观点。     

涡轮盘热弹塑问题的有限元解法

本文在增量——变刚度法的基础上,应用有限元素法,提出了一个求解航空发动机涡轮盘热弹塑性应力分析问题的方法和程序。用它可计算涡轮盘在弹性和弹塑性阶段的位移、应交和应力,以及涡轮盘的破裂转速和极限承载能力,还可以计算包含加载——卸载的过程,计算卸载后的残余变形和残余应力。大家知道,这对工程应用和结构的断裂力学分析尤其显得重要。值得指出,通过例题考核和某型航空发动机涡轮盘的实例计算,说明本文所用的方法在实践上是可行的,已为工程设计所采用。     

复合材料涡轮风扇叶片的发展

本文简要地介绍了复合材料风扇叶片较传统的金属材料风扇叶片的优越性,回顾了复合材料风扇叶片的发展概况,对复合材料凤扇叶片的设计、制造、加工、检验方法进行了介绍,并着重分析了复合材料风扇叶片抗外物;中击能力差的主要弱点,以及人们为改善此弱点所做的工作,主要包括使用混杂纤维复合材料和超混杂复合材料等新的结构设计形式来提高其抗外物冲击的能力。     

涡轮盘的J积分计算及临界裂纹长度a_(IC)的确定

 涡轮盘是航空发动机的重要零件之一,在进行损伤容限的设计和分析中,需要准确地确定其临界裂纹长度α_IC。本文以一实际发动机Ⅰ级涡轮盘槽底裂纹为实例,通过破裂试验和细致地理论计算分析,得出确定临界裂纹长度α_IC的准则和具体方法;并且提出用破坏其正常工作状态的条件作为临界裂纹状态的判别条件。作者们还针对涡轮盘几何形状复杂和承受载荷复杂的特点,在进行弹塑性断裂力学的J积分计算时,采取了二次计算法,既简便又有较高的精度。     

超跨音涡轮参数关系式及其应用

本文以无因次的导叶出口气流速度λ_1及动叶周速λ_(u1)为自变量,推导出超跨音涡轮级气流及性能参数的基本关系式,适用于基元级或以特征半径代表全级的性能预估。并随同给出一组举例的参数变化曲线。 也对近十年来国内外跨音涡轮研究情况作一简报,并以概括性能的压比效率图列出其水平。     

飞行器结构设计与强度的现状与发展

 本文综合评述飞行器结构设计与强度的现状与发展,着重讨论了当前的几个重大中心课题,以求有助于型号研制和学术研究,推动航空科学技术的发展。因篇幅有限,对于现有成熟的技术与方法,不求罗列俱全。本文内容偏重于结合飞机结构,但也涉及航天器结构。     

高负荷跨音速模型涡轮的设计与试验研究

 采用大转角的跨音设计是提高涡轮级负荷的有效途径之一。将原控制环量设计的模型涡轮改设计成跨音级,进行了研究。气动设计采用了作功量沿叶高为抛物线型的分布规律。叶片造型采用了短弦长、低稠度设计,叶背型线曲率为“倒曲率”分布。平面叶栅试验表明其性能良好。级试验表明其性能良好,变工况特性变化平缓。沿叶高测量表明,气流参数与设计值基本吻合。本研究摸索了跨音设计的技术途径,并取得了良好的效果。     

涡轮发电机组的设计改进

本文简述了一般涡轮发电机组的特点、结构和作用原理;着重介绍了一种涡轮盘和阻尼盘合为一体的新型的设计形式,提出了提高频率精度的措施和方法,为今后研制功率更大,性能更好的涡轮发电机组创造了条件。     

涡轮盘体的热弹塑性蠕变分析

本文简介所编制的TEPCAB程序,并着重研究涡轮盘在多种加载方案下的应力应变分析。分别考虑了蠕变、材质变化、温度历史等因素的影响及残余应力,得蓟一些有用的结论。     

航空发动机热障涂层材料体系的研究

介绍了热障涂层的结构、陶瓷表层材料和中间粘结层的材料发展趋势。热障涂层的结构已由经典的双层结构向成分、结构连续变化的梯度结构发展,涂层的寿命有明显的提高。制备方法中电子束物理气相沉积技术具有明显优势。热障涂层表层材料的最佳成分是(质量百分数6%～8%)Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷材料。粘结层体系发展的一个重要趋势是能同时保证力学性能和抗氧化性能的低Al含量NiCoCrAlY。     

高、低周复合疲劳及其试验技术

文中介绍了一种简单易行的复合疲劳试验机,在此试验机上进行了高、低周复合疲劳试验。结果表明,随着次循环的频率和载荷幅增大,铝合金(LY12—CZ)试件的裂纹萌生寿命显著下降。然而,当次循环频率很低时,寿命也下降,这似乎属于“变形损伤”,因缺口附近的应变出现“棘轮”现象。复合疲劳的损伤模型尚有待研究。     

航空发动机轮盘优化设计的策略与纲要(轮盘优化设计系统TDSOS简介)

轮盘结构形状复杂,完全按照实际结构进行结构分析也非常困难。为此,将榫头沿根部从轮盘中分离出来,作为三维问题处理;剩下的盘体简化为轴对称问题。由于简化了盘体,忽略了局部的应力集中,为此,适当降低被简化部位的屈服应力以做补偿。这样处理是否合适,需要从得到的优化设计中取出被简化的部分进行三维弹塑性计算来校核。如不满足给定条件,调整后重新进行优化直至满足要求。      

可扩展的燃气轮机仿真对象模型

应用面向对象的分析与设计方法进行可扩展的燃气轮机仿真建模研究。将燃气轮机仿真的各种计算任务概括为部件计算、流路计算和系统状态计算三个层次,并在此基础上提出节点-连接器-部件模型,构造了一个部件模型、工质流程及仿真算法均可扩展的仿真类属框架,并通过一个三轴燃气轮机的容积效应法仿真验证了该模型的有效性和可扩展能力。      

燃气轮机弹性数学模型

本文根据燃气轮机各部件的基本工作原理,从已有部件的试验特性推导出具有不同设计参数的新设计部件的特性。将这种方法与燃气轮机数学模型相结合,构成设计参数可以变化的燃气轮机“弹性”数学模型。      

考虑冷气掺混的涡轮气动设计计算方法

为进行冷却涡轮气动设计计算在旋转坐标系中推导了满足质量、动量和能量方程的冷气与主流掺混的关系式。据此编制了计算机程序。计算结果表明 :对于较大的冷气量 ,气流参数有显著的变化 ,精细考虑冷气影响是必要的     

涡轮叶片与涡轮盘热弹塑性蠕变接触分析

利用大型通用结构分析程序APOLANS对某型航空发动机高压涡轮盘与叶片进行了热弹塑性蠕变接触分析, 并与轮盘热弹塑性蠕变分析结果进行了比较, 得出了一些有益的结论, 为涡轮盘、叶片的应力应变分析提供了一种较为准确的方法。