CN112761742B - 一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法 - Google Patents

一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于航空发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试技术领域，具体涉及一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，包括：首先调整高压压气机静子可调叶片角度；其后调整尾喷管喉道面积；再后调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，达到低压相对物理转速的调试目标值。

Description

一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法
技术领域
本申请属于航空发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试技术领域，具体涉及一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法。
背景技术
航空发动机运行过程中低压涡轮转子叶片易出现裂纹，开展发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验可对其进行研究，为其设计、改进提供理论、数据支撑。
发动机低压涡轮转子叶片动应力测量系统寿命有限，在双转子涡扇小涵道比航空发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验中要求低压最高相对物理转速不低于设计值的100％，依靠现有的调试方法，不能够保证在短时间内，不发生超温、喘振的条件下，快速达到发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验所需的物理转速，进而不能够保证在发动机低压涡轮转子叶片动应力测量系统寿命期内完成试验。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，包括：
首先调整高压压气机静子可调叶片角度；
其后调整尾喷管喉道面积；
再后调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，达到低压相对物理转速的调试目标值。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整高压压气机静子可调叶片角度，具体为：
αc(re)＝αc(pre)-Δαc(re)；
Δαc(re)＝Δn1r/Δn1r(αc)；
Δn1r＝n1r(hot)-n1r(pre)；
n1r(hot)＝n1r-Δn1r(cold)；
n1r＝n1*(288.15/T2)^0.5；
其中，
αc(re)为调整高压压气机静子可调叶片角度；
αc(pre)为发动机试车中间状态高压压气机静子可调叶片角度；
Δαc(re)为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
Δn1r为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值、发动机试车中间状态低压相对换算转速之间的差值；
Δn1r(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
n1r(hot)为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值；
n1r(pre)为发动机试车中间状态低压相对换算转速；
n1r为低压相对换算转速的调试目标值；
Δn1r(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
n1为低压相对物理转速的调试目标值；
T2为发动机进气温度。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整尾喷管喉道面积，具体为：
A8(re)＝A8(pre)*(1+ΔA8(re))；
ΔA8(re)＝(ΔT6R-Δαc(re)*ΔT6R(αc))/ΔT6R(A8)*5％；
ΔT6R＝T6maxR-ΔT6R(cold)；
其中，
A8(re)为调整尾喷管喉道面积；
A8(pre)为发动机试车中间状态尾喷管喉道面积；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R为排气温度限制值、发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响之间的差值；
Δαc(re)为为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
ΔT6R(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速n2r下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
T6maxR为最大排气温度限制值；
ΔT6R(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，具体为：
αf(re)＝αf(pre)-Δαf(re)，
Δαf(re)＝(ΔA8(re)/5％*ΔT6R(A8))/Δn1r(αf)，
其中，
αf(re)为调整风扇进口可变弯度导向叶片角度；
αf(pre)为发动机试车中间状态风扇进口可变弯度导向叶片角度；
Δαf(re)为风扇进口可变弯度导向叶片角度的调整量；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
Δn1r(αf)为风扇进口可变导流叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到。
附图说明
图1是本申请实施例提供的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法的流程图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，包括：
首先调整高压压气机静子可调叶片角度；
其后调整尾喷管喉道面积；
再后调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，达到低压相对物理转速的调试目标值。
对于上述实施例公开的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，领域内技术人员可以理解的是，在进行发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试时，其首先对高压压气机静子可调叶片角度进行调整，其后依次对尾喷管喉道面积、风扇进口可变弯度导向叶片角度进行调整，最终达到低压相对物理转速的调试目标值。
对于上述实施例公开的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，领域内技术人员还可以理解的是，高压压气机静子可调叶片角度变化对低压相对物理转速的影响相对较大，在进行发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试时，首先对高压压气机静子可调叶片角度进行调整，即首先将对高压压气机静子可调叶片角度影响相对较大的因素调整到位，其后刨除相应的影响值，依次对尾喷管喉道面积、风扇进口可变弯度导向叶片角度进行调整，达到低压相对物理转速的调试目标值，可在保证调试精度的基础上，实现对低压相对物理转速的快速调试，以此能够保证在发动机低压涡轮转子叶片动应力测量系统寿命期内完成试验。
在一些可选的实施例中，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整高压压气机静子可调叶片角度，具体为：
αc(re)＝αc(pre)-Δαc(re)；
Δαc(re)＝Δn1r/Δn1r(αc)；
Δn1r＝n1r(hot)-n1r(pre)；
n1r(hot)＝n1r-Δn1r(cold)；
n1r＝n1*(288.15/T2)^0.5；
其中，
αc(re)为调整高压压气机静子可调叶片角度；
αc(pre)为发动机试车中间状态高压压气机静子可调叶片角度；
Δαc(re)为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
Δn1r为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值、发动机试车中间状态低压相对换算转速之间的差值；
Δn1r(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
n1r(hot)为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值；
n1r(pre)为发动机试车中间状态低压相对换算转速；
n1r为低压相对换算转速的调试目标值；
Δn1r(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
n1为低压相对物理转速的调试目标值，在n1＝100％，要求n1r<n1rmax，n1rmax为最大低压相对换算转速，否则不进行性能调试；
T2为发动机进气温度，在此指发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验时的发动机进气温度。
在一些可选的实施例中，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整尾喷管喉道面积，具体为：
A8(re)＝A8(pre)*(1+ΔA8(re))；
ΔA8(re)＝(ΔT6R-Δαc(re)*ΔT6R(αc))/ΔT6R(A8)*5％；
ΔT6R＝T6maxR-ΔT6R(cold)；
其中，
A8(re)为调整尾喷管喉道面积；
A8(pre)为发动机试车中间状态尾喷管喉道面积；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R为排气温度限制值、发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响之间的差值；
Δαc(re)为为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
ΔT6R(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速n2r下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到；
T6maxR为最大排气温度限制值，可根据限制排气温度、发动机进气温度求得；
ΔT6R(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到。
在一些可选的实施例中，上述的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法中，所述调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，具体为：
αf(re)＝αf(pre)-Δαf(re)，
Δαf(re)＝(ΔA8(re)/5％*ΔT6R(A8))/Δn1r(αf)，
其中，
αf(re)为调整风扇进口可变弯度导向叶片角度；
αf(pre)为发动机试车中间状态风扇进口可变弯度导向叶片角度；
Δαf(re)为风扇进口可变弯度导向叶片角度的调整量；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到
Δn1r(αf)为风扇进口可变导流叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响，可根据已有发动机试车或试验数据计算得到。
对于上以上实施例公开的发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，领域内技术人员可以理解的是，在进行发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试时，考虑短时试验对转差和排气温度的影响因素、影响量，调整变几何可调部位高压压气机静子可调叶片角度、尾喷管喉道面积、风扇进口可变弯度导向叶片角度，有效保证在短时间内，不发生超温、喘振的条件下，快速达到发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验所需的物理转速，且限定低压最高相对物理转速不低于设计值的100％。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发动机低压涡轮转子叶片动应力测量试验调试方法，其特征在于，包括：
首先调整高压压气机静子可调叶片角度；
其后调整尾喷管喉道面积；
再后调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，达到低压相对物理转速的调试目标值；
所述调整高压压气机静子可调叶片角度，具体为：
αc(re)＝αc(pre)-Δαc(re)；
Δαc(re)＝Δn1r/Δn1r(αc)；
Δn1r＝n1r(hot)-n1r(pre)；
n1r(hot)＝n1r-Δn1r(cold)；
n1r＝n1*(288.15/T2)^0.5；
其中，
αc(re)为高压压气机静子可调叶片的调整角度；
αc(pre)为发动机试车中间状态高压压气机静子可调叶片角度；
Δαc(re)为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
Δn1r为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值、发动机试车中间状态低压相对换算转速之间的差值；
Δn1r(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响；
n1r(hot)为低压相对换算转速考虑发动机暖机的调试目标值；
n1r(pre)为发动机试车中间状态低压相对换算转速；
n1r为低压相对换算转速的调试目标值；
Δn1r(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响；
n1为低压相对物理转速的调试目标值；
T2为发动机进气温度；
所述调整尾喷管喉道面积，具体为：
A8(re)＝A8(pre)*(1+ΔA8(re))；
ΔA8(re)＝(ΔT6R-Δαc(re)*ΔT6R(αc))/ΔT6R(A8)*5％；
ΔT6R＝T6maxR-ΔT6R(cold)；
其中，
A8(re)为尾喷管喉道的调整面积；
A8(pre)为发动机试车中间状态尾喷管喉道面积；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R为排气温度限制值、发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响之间的差值；
Δαc(re)为高压压气机静子可调叶片角度的调整量；
ΔT6R(αc)为高压压气机静子可调叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速n2r下对排气温度的影响；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响；
T6maxR为最大排气温度限制值；
ΔT6R(cold)为发动机未暖机状态在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响；
所述调整风扇进口可变弯度导向叶片角度，具体为：
αf(re)＝αf(pre)-Δαf(re)，
Δαf(re)＝(ΔA8(re)/5％*ΔT6R(A8))/Δn1r(αf)，
其中，
αf(re)为风扇进口可变弯度导向叶片的调整角度；
αf(pre)为发动机试车中间状态风扇进口可变弯度导向叶片角度；
Δαf(re)为风扇进口可变弯度导向叶片角度的调整量；
ΔA8(re)为尾喷管喉道面积的调整量；
ΔT6R(A8)为尾喷管喉道面积A8放大5％，在相同高压相对换算转速下对排气温度的影响；
Δn1r(αf)为风扇进口可变导流叶片角度偏关1°，在相同高压相对换算转速下对低压相对换算转速的影响。
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