[发明专利]一种转子叶片飞脱试验的包容结构

说明书

本发明的目的是提供一种转子叶片飞脱试验的包容结构，用于在转子的径向上的外围环绕转子而设置，以容纳从转子的转子叶片上飞脱出的飞脱块；包容结构包括内环板、外环板和多个中间隔板；多个中间隔板沿周向分散排列，并且各自分别连接内环板的外壁面和外环板的内壁面，以在内环板和外环板之间隔出沿周向连续分布的多个腔室；其中，飞脱块击穿内环板而进入多个腔室中的一个腔室后，能够继续击穿中间隔板而进入与该一个腔室相邻的另一个腔室，并被容纳于该另一个腔室中。由于内环板的用来形成该另一个腔室的部分并没有被飞脱块击穿，因此飞脱块能够被很好地容纳，不会回到转子叶片旋转的区域。

技术领域

本发明涉及一种转子叶片飞脱试验的包容结构。

背景技术

航空发动机转子叶片的飞脱，可导致发动机的损坏，甚至危及整个飞机的安全性和乘客的性命。风扇飞脱块具备很高的能量，可能穿透机匣，进而危及控制电路、飞机油路与油箱、机舱等，一旦这些设备损坏，将使飞机失去操控、泄油起火、机毁人亡，造成重大安全事故。考虑到叶片飞脱事件的严重性，叶片飞脱试验是航空发动机研发过程中的重要试验。

通过叶片飞脱试验，可以验证风扇机匣的包容性，但由于试验具有一定的破坏性，其试验成本较为昂贵。为充分利用试验设备的价值，通常在风扇机匣包容性试验之前，先进行叶片的小质量飞脱试验(即较小的突加不平衡响应试验)，以便获转子自身在冲击载荷作用下的响应，以及转子传递给承力机匣等静子件的载荷。

发动机实际工作中发生叶片飞脱时，风扇机匣的存在会造成飞脱质量的返回，但在小质量飞脱试验中，却不希望飞脱质量的返回，以免影响一系列质量飞脱试验的相续开展。

在进行质量飞脱试验时，一般采取逐级加载的方法，即通过预制裂纹等方法，使转子先飞出较小的质量，研究小不平衡量下的转子与支撑系统的冲击响应，而后逐步加大飞脱的质量，进行一系列的试验；在这一系列的试验中，需要保证飞脱的出的质量块不会返回到转子上，否则，返回的质量块与转子叶片碰撞，碰撞后的叶片影响转子系统的动平衡、转子的强度，从而影响后续试验的顺利进行与开展；如果被撞击的叶片无法修复，需要更换叶片，这不但增加试验成本，还可能使试验进度严重拖期。所以，质量飞脱试验需要一种结构，该结构能够“吸收”、收纳、包容飞脱质量块，保证飞出的质量块不会再返回转子旋转区域。

有些试验室采用不安装风扇机匣，而加装简单的箱型防护罩的方法，防护罩内部有泡沫、铅板等减冲击防护层，但在实际试验中，受飞脱方位、撞击姿态等因素的影响，飞脱块有时可以嵌入防护层，有时不能，试验安全风险系数相对来说仍然比较高。

现有的、常见的风扇包容机匣有合金机匣、缠绕“凯夫拉(Kevlar)”的合金机匣、复合材料机匣等，但这些产品型机匣能够保证飞脱质量不会飞出机匣，但很难保证不会返回到转子上与转子叶片发生碰撞。

美国专利US6053696采用了一种抗冲击纤维复合外壳，机匣外壳具有三层主要结构，层层之间无空隙，该结构能够保证风扇飞脱块不飞出风扇机匣，但不能保证飞脱块不再返回而与转子相撞。

美国专利US4534698采用一个双层蜂窝状结构，蜂窝结构含有凯夫拉丝织物，用于保留飞脱碎片，该结构可以较好的缓冲飞脱块的冲击，并且丝织物可以保留较小的飞脱块，较大的飞脱块返回到转子旋转区域与转子叶片发生碰撞的可能性仍然存在。

中国专利CN205560243U采用4层结构，由内向外依次为缓冲隔离罩层、能量吸收块层、能量缓冲层、防护壳体层，其中，缓冲隔离罩层与能量吸收块层之间有空气隔离层，飞脱块击穿缓冲隔离罩层后进入空气隔离层。然而，在试验过程中，进入空气隔离层飞脱块仍然有一定可能从缓冲隔离罩层被击穿的部位处返回到试验腔中，造成与转子叶片的撞击。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子叶片飞脱试验的包容结构，所述转子叶片飞脱试验的包容结构能够使飞脱块不再返回到转子叶片旋转的区域，从而避免转子叶片因与飞脱块发生碰撞而发生损坏。