涡轴发动机定寿应用研究

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1、涡轴发动机定寿应用研究摘要：本文介绍了航空发动机常用的定寿方法，并结合涡轴发动机研制实际情况，提出了根据发动机的研制特点，进行发动机关键件、整机的定寿工作。该方法已在研制实践屮应用，取得了良好的效果，对其它型号发动机的研制具有有益的借鉴作用。Abstract：Thispaperintroducesthelifetimedeterminationmethodofaircraftengine.Combinedwiththepracticalsituationofvortexaxisenginedevelopme

2、nt,basedonthecharacteristicsofthedevelopmentoftheenginc,thelifetimedeterminationofthekey-moduleandwholemachineiscarriedout.Themethodhasbeenappliedintheresearchandpractice・Thegoodresultshavebeenachieved.Itisbeneficialtothedevelopmentofotherengines‘modelfunc

3、tion.关键词：涡轴发动机；寿命；定寿Keywords：turboshaftengine；lifetime；lifetimedetermination中图分类号：V23文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)02-0122-021概述航空发动机使用寿命的确定一直是困扰我国航空界的重大问题。过低的估计发动机的寿命，会造成频繁换发而增加运输和翻修的费用。不但浪费了大量的人力、物力和财力，还给用户的使用造成较大的影响。定高了则造成冒进而危及飞行安全。为了保证飞行安全并有效地减少维修费用与使用费用，

4、必须准确地确定发动机的寿命。2发动机寿命确定方法发动机寿命主要涉及3个方面内容：关键件安全寿命、发动机整机或单元体翻修寿命、外场领先使用。关键零部件的安全寿命取决于应力水平和循环次数，在满足高循环寿命要求的基础上，主要由其低循环疲劳寿命决定。整机或单元体的使用寿命由加速任务试车确定。加速任务试车的关键是制定试车谱。加速任务试车将外场使用的飞行剖面图和实测功率谱，转化为飞行状态剖面图，并合并成典型的飞行状态剖面图。按一个加速任务试车循环M分钟相当于H小时外场工作时间的原则，确定加速任务试车进行多少次循环。领先

5、使用的通常做法是将目标寿命分为3-4个阶段，分步达到目标寿命。3某涡轴发动机定寿技术途径某涡轴发动机是引进国外某型发动机部分技术资料进行研制的。发动机的MOI、M02、M04、M05单元体和附件等零部件按转让资料进行国产化研制；国外公司提供发动机M03单元体散件。该型发动机特点很突出：即核心机M03单元体为进口件，其它发动机零部件根据资料进行研制。根据这一特点，可以采用进口件按国外给定寿命，国产件和整机按照定寿方法进行相关试验给出相应寿命的思路。3.1轴流叶轮的定寿3.1.1轴流叶轮试验器转速的确定轴流叶轮

6、试验器低循环疲劳试验的原理是在试验器上的一个循环等同于其在发动机工作时的一个循环0-100%转速-0。因为试验需要连续进行，故试验器上标的最低转速不可能为0,这时需要对试验器的下限转速进行调整，即人为的规定一个下限转速"％,然后计算出试验器循环的最大转速n2%o也就是说0-100%转速-0与下限转速nl%-上限转速n2%-下限转速nl%所消耗轴流转子的寿命是等效的。人为规定试验器的下限转速为9901r/min,则根据循环载荷转换公式求解出试验器的上限转速是52440r/mino3.1.2轴流叶轮低循环疲劳试

7、验载荷谱的确定轴流叶轮的低循环疲劳试验按等幅梯形波循环加载，在上限转速下保持15s,下限转速保持5s,—个循环（70〜100）s,见图lo低循环疲劳与加速的过程无关，即tl和t2的值可以任意选取，考虑到试验器木身的加速特性，轴流叶轮的加减速时间为50〜80s。在试验的下限转速和上限转速维持一定的时间是为了保证试验件在达到最低或最高的应力时充分的变形，一般不少于2s,考虑到试验器的特性，上限转速时保持15s,下限转速保持5s。3.1.3轴流叶轮循环次数的确定因为发动机的标准循环0-100%转速-0与试验台上的

8、9901r/min-52440r/min-9901r/min循环是等效的，故试验器载荷系数K二1。根据《发动机批准使用寿命的宣布与管理》（U181）规定，如果在试验器上进行试验，可批准的初始寿命最多等于预定安全寿命的1/2。3.2自由涡轮盘的定寿3.2.1自由涡轮盘转速的确定自由涡轮盘转速确定的原理同轴流叶轮。但自由涡轮盘需要考虑自由涡轮叶片的影响、热载荷梯度应力的影响。自由涡轮盘在发动机上的一个工作循环是0-1