发动机风扇叶片的旋转试验方法、系统、设备和介质与流程

    专利2025-05-02  18


    本发明涉及航空发动机领域,尤其涉及一种发动机风扇叶片的旋转试验方法、系统、设备和介质。


    背景技术:

    1、航空发动机复合材料风扇叶片尺寸大、转速高,一旦发生破坏后果严重,因此适航条款对复合材料风扇叶片提出了明确的超转要求。为满足适航要求,除了采用有限元手段对叶片进行强度分析,还需要设计超转试验来对设计结果进行验证和支撑。

    2、目前的复合材料叶片旋转试验通常参考金属叶片旋转试验方法,但复合材料叶片本身有比较复杂的失效模式,简单套用金属叶片的试验方法可能使得航空发动机风扇叶片的旋转试验验证不够全面。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中发动机风扇叶片的旋转试验验证不全面的缺陷,提供一种发动机风扇叶片的旋转试验方法、系统、设备和介质。

    2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:

    3、本发明提供了一种发动机风扇叶片的旋转试验方法,所述旋转试验方法包括:

    4、获取发动机风扇叶片的多种失效模式;

    5、基于所述多种失效模式,获取每种所述失效模式对应的超转转速;

    6、基于所述超转转速,对所述发动机风扇叶片进行旋转试验,以获取多种失效模式的分析结果。

    7、较佳地,所述获取发动机风扇叶片的多种失效模式的步骤具体包括:通过数值模拟分析的方式获取发动机风扇叶片的多种所述失效模式。

    8、较佳地,所述获取每种失效模式对应的超转转速的步骤包括:

    9、基于所述多种失效模式,确定考核应力的应力类型;所述应力类型与对应的安全系数相匹配;所述考核应力为对所述发动机风扇叶片进行旋转试验时采用的应力;

    10、基于所述应力类型,获取第一应力值和第二应力值;所述第一应力值表征在试验状态下所述考核应力类型对应的应力值;所述第二应力值表征在工作状态下所述考核应力类型对应的应力值;

    11、判断所述第一应力值与所述第二应力值的差值是否小于预设阈值,若小于所述预设阈值,则判断试验状态下所述考核应力类型对应的安全系数是否小于设定安全系数,若小于所述设定安全系数,则确定所述第一应力值对应的转速为超转转速,若大于所述预设阈值,则获取目标转速,直至基于所述目标转速获取的第一应力值与所述第二应力值的差值小于所述预设阈值以获取所述超转转速。

    12、较佳地,所述多种失效模式包括:第一失效模式、第二失效模式及第三失效模式;所述第一失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体分层;所述第二失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料包边与本体胶接面发生开裂;所述第三失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体出现裂纹;

    13、和/或,在所述获取多种失效模式的分析结果的步骤之后,所述旋转试验方法包括:

    14、基于所述多种失效模式的分析结果,对所述发动机风扇叶片的设计进行优化。

    15、本发明还提供一种发动机风扇叶片的旋转试验系统,所述旋转试验系统包括:

    16、第一获取模块,用于获取发动机风扇叶片的多种失效模式;

    17、第二获取模块,用于基于所述多种失效模式,获取每种所述失效模式对应的超转转速;

    18、试验模块,用于基于所述超转转速,对发动机风扇叶片进行旋转试验,以获取多种失效模式的分析结果。

    19、较佳地,所述第一获取模块具体用于:通过数值模拟分析的方式获取发动机风扇叶片的多种所述失效模式。

    20、较佳地,所述第二获取模块包括:

    21、应力确定单元,用于基于所述多种失效模式,确定考核应力的应力类型;所述应力类型与对应的安全系数相匹配;所述考核应力为对所述发动机风扇叶片进行旋转试验时采用的应力;

    22、获取单元,用于基于所述应力类型,获取第一应力值和第二应力值;所述第一应力值表征在试验状态下所述考核应力类型对应的应力值;所述第二应力值表征在工作状态下所述考核应力类型对应的应力值;

    23、判断单元,用于判断所述第一应力值与所述第二应力值的差值是否小于所述预设阈值,若小于所述预设阈值,则判断试验状态下所述考核应力类型对应的安全系数是否小于设定安全系数,若小于所述设定安全系数,则确定所述第一应力值对应的转速为超转转速,若大于所述预设阈值,则获取目标转速,直至基于所述目标转速获取的第一应力值与所述第二应力值的差值小于所述预设阈值以获取所述超转转速。

    24、较佳地,所述多种失效模式包括:第一失效模式、第二失效模式及第三失效模式;所述第一失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体分层;所述第二失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料包边与本体胶接面发生开裂;所述第三失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体出现裂纹;

    25、和/或,所述旋转试验系统还包括:

    26、优化模块,用于基于所述多种失效模式的分析结果,对所述发动机风扇叶片的设计进行优化。

    27、本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述的发动机风扇叶片的旋转试验方法;

    28、本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的发动机风扇叶片的旋转试验方法。

    29、本发明的积极进步效果在于:

    30、本发明提供了一种发动机风扇叶片的旋转试验方法、系统、设备和介质,发动机风扇叶片的旋转试验方法通过基于发动机风扇叶片的多种失效模式获取每种失效模式对应的超转转速;基于所述超转转速,对发动机风扇叶片进行旋转试验,从而提高了航空发动机风扇叶片的旋转试验验证的全面性。



    技术特征:

    1.一种发动机风扇叶片的旋转试验方法,其特征在于,所述旋转试验方法包括:

    2.如权利要求1所述的发动机风扇叶片的旋转试验方法,其特征在于,所述获取发动机风扇叶片的多种失效模式的步骤具体包括:通过数值模拟分析的方式获取发动机风扇叶片的多种所述失效模式。

    3.如权利要求1所述的发动机风扇叶片的旋转试验方法,其特征在于,所述获取每种失效模式对应的超转转速的步骤包括:

    4.如权利要求1所述的发动机风扇叶片的旋转试验方法,其特征在于,所述多种失效模式包括:第一失效模式、第二失效模式及第三失效模式;所述第一失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体分层;所述第二失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料包边与本体胶接面发生开裂;所述第三失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体出现裂纹;

    5.一种发动机风扇叶片的旋转试验系统,其特征在于,所述旋转试验系统包括:

    6.如权利要求5所述的发动机风扇叶片的旋转试验系统,其特征在于,所述第一获取模块具体用于:通过数值模拟分析的方式获取发动机风扇叶片的多种所述失效模式。

    7.如权利要求5所述的发动机风扇叶片的旋转试验系统,其特征在于,所述第二获取模块包括:

    8.如权利要求5所述的发动机风扇叶片的旋转试验系统,其特征在于,所述多种失效模式包括:第一失效模式、第二失效模式及第三失效模式;所述第一失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体分层;所述第二失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料包边与本体胶接面发生开裂;所述第三失效模式表征所述发动机风扇叶片的复合材料本体出现裂纹;

    9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的发动机风扇叶片的旋转试验方法。

    10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的发动机风扇叶片的旋转试验方法。


    技术总结
    本发明公开了一种发动机风扇叶片的旋转试验方法、系统、设备和介质,所述旋转试验方法包括:获取发动机风扇叶片的多种失效模式;基于所述多种失效模式,获取每种所述失效模式对应的超转转速;基于所述超转转速,对所述发动机风扇叶片进行旋转试验,以获取多种失效模式的分析结果。本发明能够获取航空发动机风扇叶片的多种失效模式的超转转速,从而进行旋转试验,进而提高了航空发动机风扇叶片的旋转试验验证的全面性。

    技术研发人员:魏铭瑛,谭焕成,王小庆,覃文源,刘升旺,陈璐璐,雷涛,刘文,张辉
    受保护的技术使用者:中国航发商用航空发动机有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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