[发明专利]一种潜在熔断位置的确定方法及整机设计方法

说明书

本发明涉及一种潜在熔断位置的确定方法及整机设计方法，属于航空技术领域，本发明通过对发动机整机模拟多种引起风扇叶片断裂的事件及模拟多种极限载荷工况，根据两种模拟结果，利用潜在熔断位置的确定方法确定发动机整机的潜在熔断位置，并对比熔断位置的失效响应确定整机的熔断设计方案，从而实现了风扇叶片断裂后，可以使发动机整机上的潜在熔断位置进行熔断，从而避免了风扇叶片断裂后，由于断裂叶片对发动机的影响而导致二次事故的发生，进而保证了飞行中的安全性。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种潜在熔断位置的确定方法及整机设计方法。

背景技术

在航空技术领域，由于异物撞击发动机的风扇，从而导致风扇叶片的断裂，当风扇叶片断裂后，可能会使得发动机的整体不能正常工作，更严重的是风扇叶片断裂后会发生二次事故，比如：当断裂的叶片撞击发动机，而导致发动机脱落，更严重的情况可能会导致坠机等灾难性的事件。

由于风扇叶片断裂事件本身很难避免，在传统的发动机的整机设计中，提高发动机的强度以满足飞机的安全性的要求。然而随着发动机涵道比的不断提升，风扇尺寸越来越大，由此而产生的导致风扇叶片断裂的载荷也越来越大。如果继续沿用传统方法加强发动机的强度必然导致发动机的重量的攀升，进而增加设计难度和成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种潜在熔断位置的确定方法及整机设计方法，能够解决现有技术中由于风扇叶片断裂后容易发生二次事故而降低飞机飞行的过程中的安全性的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种潜在熔断位置的确定方法，包括以下步骤：根据应力情况初选熔断位置；初选熔断位置后，在初选的熔断位置中，根据结构上是否具有可实施性精选熔断位置。

进一步的，根据应力情况初选熔断位置指的是根据断裂应力σ_F与极限应力σ_limit的对比关系进行判断。

进一步的，所述对比关系指的是同一时刻及同一位置处的断裂应力σ_F与极限应力σ_limit的比值，即

σ_F/σ_limit＝I。

进一步的，当I＞1.5时，则判断该位置为初选的熔断位置。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种整机设计方法，包括以下步骤：

1)、整机进行模拟多种引起风扇叶片断裂的事件的瞬态仿真，得到断裂应力σ_F与时间t的对应关系；

2)、整机进行模拟多种极限载荷工况下的稳态仿真，得到极限应力σ_limit与时间t的对应关系；

3)、根据上述潜在熔断位置的确定方法，选择潜在熔断位置；

4)、整机进行模拟多种引起风扇叶片断裂的事件的瞬态仿真，使所述潜在熔断位置逐一失效，并记录潜在熔断位置的失效后的响应，将失效后的响应与步骤1)中相应的位置的非失效后的响应进行比较，确定熔断设计方案。

进一步的，所述确定熔断设计方案之后，对步骤4)中的所述潜在熔断位置进行熔断测试，所述熔断测试包括潜在熔断位置是否按照熔断设计方案依次失效。

进一步的，根据所述熔断测试的测试结果，利用质量控制的设计方法对所述熔断设计方案进行优化。

进一步的，所述熔断设计方案包括模拟断裂应力σ_F与极限应力σ_limit在时间上的对比关系，主动选择潜在熔断位置的熔断次序。

进一步的，所述熔断设计包括变强度结构设计和亚表面细网结构设计。