航空发动机转子系统结构效率评估参数及计算方法_马艳红.pdf

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1、DOI:10.13224/j.cnki.jasp.2013.07.023第２８卷第７期航空动力学报Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．７２０１３年７月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｏｗｅｒＪｕｌ．２０１３文章编号：１０００－８０５５（２０１３）０７－１５９８－０９航空发动机转子系统结构效率评估参数及计算方法马艳红１，陈璐璐２，张大义１，洪杰１（１．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京１００１９１；２．中国航空工业集团公司中航商用发动机有限责任公司，上海２００２４

2、１）摘要：根据航空发动机转子系统的结构特征和力学特征，提出了从结构的承载能力、抗变形能力和动力学环境适应能力３个方面进行结构效率评估的参数体系及其计算方法，并以典型小涵道比涡扇发动机转子系统为例进行了结构效率评估参数的计算分析．研究表明：平均应力系数、等效比刚度、极限惯性载荷作用下最大变形量、无量纲Ｍ－Ｈ因子和弯曲应变能系数等作为评估航空发动机转子系统结构效率的评估参数能够有效地反映各种载荷作用下结构形式和材料性能对应力水平、变形分布以及动力敏感度的影响．同时指出了该发动机转子系统现有结构设计的特点，以及进行结构优化的方向．关键词：航空发动机；结构效

3、率；转子系统；应力水平；动力响应中图分类号：Ｖ２３１．９文献标志码：ＡＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｎｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｉｎａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ１，ＣＨＥＮＬｕ－ｌｕ２，ＺＨＡＮＧＤａ－ｙｉ１，ＨＯＮＧＪｉｅ１ＭＡＹａｎ－ｈｏｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｍｍｅｒｃ

4、ｉａｌＡｉｒｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｅｒｏｅｎｇｉｎｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ，ａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｂｅａｒｉ

5、ｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｙｎａｍｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｎｔｈｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｏｆａｔｙｐｉｃａｌｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅａｖ－ｅｒａｇｅｓｔｒｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｍａｘｉｍｕｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｕｌｔｉ

6、ｍａｔｅｉｎｅｒｔｉａｌｏａｄｓ，ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓＭ－Ｈｆａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒａｉｎｅｎｅｒｇｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｙｌｅａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｔｏｔｈｅｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｌｏａｄｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅ

7、ｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ收稿日期：２０１２－０６－２８网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２２９７．Ｖ．２０１３０７１１．１８１０．２０１３０７．１５９８＿０２５．ｈｔｍｌ作者简介：马艳红（１９７５－），女，辽宁铁岭人，副教授，博士，主要从事航空发动机整机动力学、旋转机械振动控制、智

8、能结构与新型阻尼材料研究．第７期马艳红等：航空发动机转子系统结构效率评估参数及计算方法１５９９航空发动机是一