航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法

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1、第47卷第6期2015年12月空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．47NO．6Dec．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．06．014航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法曾海军孙有朝李龙彪(南京航空航天大学民航学院，南京，210016)摘要：对航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法开展了研究。采用非均匀有理B样条实现风扇叶片型线的设计，通过各截面型线质心实现风扇叶片积叠成型；建立榫头的草图，拉伸生成风扇叶片的

2、圆弧榫；考虑强度、振动特性，实现伸根段的设计。从振动适航条款CCAR33．83的要求出发，给出了风扇叶片振动符合性的验证方法，基于建立的风扇叶片模型，采用有限元方法对风扇叶片的振动特性和振动应力进行计算。计算结果表明，在整个飞行包线环境下，该风扇叶片的振动特性和振动应力水平满足振动的适航条款要求，为风扇叶片的振动符合性设计与验证提供了依据。关键词：航空发动机；风扇叶片；适航；振动；参数化造型中图分类号：V232文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)06—0884—06Approachfo

3、rVibrationAirworthinessComplianceofAeroengineFanBladeZengHaijM扎，SunYouchao．LiLongbiao(CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Anapproachforvibrationairworthinesscomplianceofaeroenginefanbladeisinve

4、stigated．Thefanbladeisdesignedbytheparameteredmethod．Thefanbladeairfoilisgeneratedbythesixprofilesdescribedbythenon—uniformrationalB—spline．Thefanbladetendonisparameteredbythefourparameters．Andthefilletsectionisdesignedtoachievethesmoothtransitionoftheup

5、surfaceandthebottomsurfaceofthebladeroot．Basedontherequirementofthevibrationiternofairworthiness，theverificationmethodofvibrationcomplianceforfanbladeisintroduced．Thefiniteelementmethod(FEM)iScarriedouttoshowthecomplianceofthevibrationcharacteristicandth

6、evibrationstressofthefanblademodel．Thesimulationresultshowsthatthevibrationcharacteristicandthevibrationstresscanmeettherequirementsofvibrationundertheentireflightenvelopeenvironment，whichprovidestheimportantreferencetothevibrationcomplianceofthefanblade

7、。Keywords：aeroengine；fanblade；airworthiness；vibration；parameteredmodeling风扇叶片是涡扇发动机最具代表性的重要零件，早期的风扇叶片为实心、窄弦、带阻尼凸台结构。为适应现代航空发动机的需要，风扇叶片在材料、结构设计等方面不断改进。由振动引起的航空发动机叶片疲劳失效问题在我国的现役航空发动机、改进改型、新机研制及其成熟化过程中层出不穷，严重制约了航空发动机的可靠性和安全性‘卜5

8、。在CAAR适航条款中‘6

9、，CCAR33．63和33．8

10、3基金项目：国家自然科学基金委员会与中国民用航空局联合基金(U1333119，60572171，60979019，60939003)资助项目；国防基础科研计划资助项目；中国民用航空局科技(MHRD0722，MHRD200908)资助项目；工信部民机专项(MJ—F-2011-33)资助项目。收稿日期：2014—1216；修订日期：2015-07—06通信作者：孙有朝，男，教授，博士生导师，E—mail：sunyc@nuaa．edu．cn。航噌