航空发动机叶片外物损伤试验模拟方法

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1、第38卷第1期航空发动机V01．38No．12012年2月AeroengineFeb．2012航空发动机叶片外物损伤试验模拟方法潘辉，赵振华，陈伟(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)摘要：详细介绍了机械加工缺口法、低速冲击法、准静态挤压法和高速弹道冲击法等叶片外物损伤试验模拟方法的基本原理、优缺点及应用情况。分析表明：国内对叶片外物损伤的试验模拟研究存在不足，亟待开展空气炮法模拟外物损伤的试验技术研究。关键词：航空发动机；叶片；外物损伤；试验模拟方法AeroengineBladeForeignOb

2、jectDamageTestSimulationMethodPANHui，ZHAOZhen—hua，CHENWei(ConageofEnergyandPowerEngineering，NanjingUnive~ityofAeronauticsandAs~onaudcs，Nanjing210016，China)潘辉(1986)男，在读硕士研究生，研究Abstract：Thebasicprinciple，advantages，disadvantagesandapplicationoftheblade方向为航空发动机结

3、构强度。foreignobjectdamagetestsimulationmethodsuchasnotchmachiningmethod，lowvelocity收稿日期：2011-07_o5impactmethod，quasistateindentationmethod，highspeedtrajectoryimpactmethodwereintroducedindetail．Theanalysisindicatesthatthetestsimulationonbladeforeignobjectdamagei

4、snotenoughincludinglightgasguntypeandforeignobjectdamagetestsimulationtechnologyneedtobedevelopedimmediately．Keywords：aeroengine；blade；foreignobjectdamage；testsimulationmethod行概述分析，详细介绍其基本原理、特点及应用情O弓I言况，以期为国内深入开展相关的试验研究工作提供叶片外物损伤是航空发动机在近地状态飞行时参考。可能出现的故障之一，严重的

5、引起叶片疲劳断裂，从1机械~jn-r缺口法而严重威胁飞机的飞行安全。20世纪90年代中期，在美国高循环疲劳科学技术计划(简称HCF计划)的支机械加工缺口法具有操作简单、可重复性和可控持下，对叶片FOD问题开展了大量研究工作，深人研制性强、试验成本低等特点，在早期的FOD研究中被究了FOD特征及其对叶片HCF强度的影响规律，发广泛采用。1959年，英国RR公司的Dunham等l_首次展和评估了FOD的试验模拟方法、数值仿真方法以及运用该方法在钢、钛、铝3种材料的真实叶片上模拟损伤叶片HCF强度的试验方法和理论预测方

6、法，并最了FOD，研究了在l弯振型下损伤叶片的疲劳强度。终形成了新的叶片FOD容限设计技术和设计准则f1]。1990年，乔文逍等圈根据GJB241—87的要求，在某发其中研究的有6种：机械加工缺口法；摆锤／落锤法；动机第1级压气机转子叶片上机械加工了Kt=3的缺螺线枪法；准静态挤压法；空气炮法和整机吸人试验口，并在发动机试车台上进行了初步的叶片抗FOD能法。从理论上讲，整机吸人试验是惟一能够精确模拟力考核试验。然而，机械加工的模拟损伤不具有典型FOD对整机影响的试验方法，但由于试验费用巨大且的FOD特征，其损伤缺

7、口附近几乎不存在残余应力科研价值有限，未见有相关的试验研究及论文、报告场、微小裂纹和微观结构损伤。在HCF计划中，基于机发表，故不对其作深入探讨。其余5种试验模拟方法械加_T缺口法的大量试验研究表明：机械加工的损伤可以概括为4类：机械加工缺口法、低速冲击方法、准缺口尺寸同FOD缺口尺寸之间没有必然联系。由此可静态挤压法和高速弹道冲击法。本文对这4类方法进见，通过机械加工缺口法在叶片或试样(统称“目标52航空发动机第38卷体”，下同)上模拟FOD，并以此为基础评估叶片的抗用落锤法在TC4合金平板试样上模拟FOD，研

8、究冲击FOD能力，从本质上讲是不科学的。损伤对TC4合金试样疲劳寿命的影响。2低速冲击方法：3准静态挤压法低速冲击方法是相对简单的1种FOD试验模拟准静态挤压法的试验流程是：固定目标体到伺服方法，包括摆锤／落锤法和螺线枪法。其基本原理：基液压或螺旋驱动的夹持系统，安装刀口于刀口夹头，于能量等效原则，以低速冲击过程(<10m／s)模拟降低夹头至刀口与目标体刚好接触，通过液压