[发明专利]一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法

说明书

本发明公开了一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法，包括以下步骤：通过对发动机研制初期确定的设计工作载荷或实际使用载荷分析，确定在寿命期内发动机各个状态下的工作时间以及发动机各类循环的次数；根据发动机在寿命期内工作时间的确定，进而通过持久损伤加速等效方法计算发动机在各个状态下的单位寿命时间内的寿命损伤；根据发动机各类循环次数的确定，计算发动机在各个状态单一循环作用下达到零件破坏时的循环数，进而通过损伤等效方法换算为发动机在各个循环状态下的寿命损伤；该方法利用高损伤的状态代替低损伤的状态实现试车时间的缩短，以较少的试车时间和试车低循环数，达到按设计寿命进行耐久性试车等效的效果。

技术领域

本发明涉及航空发动机试验技术领域，具体涉及一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法。

背景技术

长寿命航空发动机是由上万个零件组成一体的用于产生推力的动力装置，每一个零件在加工完成后都要先组装成组件，各组件再组装形成部件，各部件最后传装在一起再形成整台发动机，长寿命航空发动机在制造成功后，必须先在地面试车台上进行试验,确定发动机寿命后才能交付用户使用。

在发动机研制过程中，传统的寿命考核方法是按照翻修寿命(小时数)进行1：1的长期试车，但是随着发动机使用寿命的不断延长，原来的1：1寿命试车存在着耗资多、周期长等问题。例如，目前长寿命航空发动机的寿命已达到10000小时以上，如果按照传统方法进行全寿命试验，至少需要3年时间才能完成寿命试验，按照1小时消耗燃油5吨来计算，需要消耗50000吨燃油；如果遇到试验出现缺陷或者故障时，通常需要重新开展试验，传统的试验方法将消耗更多的时间与资源，费力费时，试验周期长，容错率低，试验成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法，以解决现有试验方法试验周期长的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种长寿命航空发动机的加速等效试验方法，包括以下步骤：

步骤1：通过对发动机研制初期确定的设计工作载荷或实际使用载荷分析，确定在寿命期内发动机各个状态下的工作时间以及发动机各类循环的次数；

步骤2：根据发动机在寿命期内工作时间的确定结果，计算发动机在各个状态下长时间工作引起零件持久损伤造成零件破坏所需的时间，进而计算发动机在各个状态下的单位寿命时间内的寿命损伤；

步骤3：根据发动机各类循环次数的确定结果，计算发动机在各种单一循环作用下达到零件破坏时的循环数，进而通过损伤等效方法换算为发动机在各种单一循环下的寿命损伤。

进一步，步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：选取发动机零件，确定该零件的计算状态；

步骤2.2：计算该零件在各个计算状态下所对应的应力和温度；

步骤2.3：通过试验确定该零件材料在不同温度下所对应的应力-寿命曲线或公式；

步骤2.4：利用该零件的应力-寿命曲线或公式，计算该零件在各个温度和应力下的持久寿命；

步骤2.5：确定该零件各个计算状态下在单位寿命时间内引起的寿命损伤；

步骤2.6：通过损伤等效方法对该零件在各状态下每单位小时内的寿命损伤进行换算。

进一步，步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：选取发动机零件；

步骤3.2：对该零件在不同应力循环状态下进行试验，从而得到零件在单一循环作用下达到破坏的循环数；

步骤3.3：确定该零件在单一循环作用下引起的寿命损伤；

步骤3.4：通过损伤等效方法对该零件在各循环状态下的损伤进行换算。