CN113323920B - 一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡调整方法 - Google Patents

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CN113323920B CN202110063446.9A CN202110063446A CN113323920B CN 113323920 B CN113323920 B CN 113323920B CN 202110063446 A CN202110063446 A CN 202110063446A CN 113323920 B CN113323920 B CN 113323920B
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Abstract

本发明公开了一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法，包括以下步骤，对风扇叶片进行编号，成对更换损伤超标的风扇叶片；计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距，风扇盘上需添加的重量距的方向与1号叶片之间的夹角；以及风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量；叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴上的分量之和、Y轴上的分量之和；据此计算风扇盘上所需要添加的总重量距的大小和方向；找出配平螺钉构型/构型组合及其在发动机上的安装位置，对应的进行安装；计算残余未配平的不平衡量。采用本发明的方法得出的配平螺钉安装方案更加精确，且能够快速方便的计算出残余未配平的不平衡量，操作方便。

Description

一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡调整方法
技术领域
本发明涉及高涵道比涡扇发动机外场维护技术领域，尤其涉及一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法。
背景技术
当气流进入高涵道比涡扇发动机时，遇到的第一个部件就是转动惯量大的风扇转子，气流中裹挟的固体颗粒容易损伤风扇叶片前缘，更大质量的外来物甚至会造成叶片掉块、断裂，导致风扇转子质心变化、不平衡度加大、振动加剧。其实高涵道比涡扇发动机的高、低压转子，随着运转时间增长，由于叶片表面附着物、叶尖磨损、部件移位等，其不平衡度都会增加。但在外场维护中，高压转子不可见、工具和人手不可达，因而其平衡性问题一般在翻修时解决；而低压转子前端的风扇，在外场维护时可见、可达，其平衡性问题有在外场解决的可能。
更换损伤超标的风扇叶片、恢复其原有平衡就成为了发动机外场维护的常见工作。风扇转子再平衡有两种：一种是静态再平衡，即在发动机静止状态下，找到转子不平衡量大小和方向，确定配平螺钉安装方案，恢复转子原有平衡性的方法。一般当风扇叶片损伤、叶片经修理或更换之后，需要对风扇转子进行静态再平衡修正。另一种是动态再平衡，即在转子转动状态下才能测定转子不平衡量的大小和方向，确定配平螺钉安装方案，将转子振动水平降至可接受水平的方法。当发动机工作时风扇转子振动水平超出上限，或者风扇叶片更换后、静态再平衡的残余不平衡量超过上限，试车检查时振动超标，则还需要进行动态再平衡。
风扇叶片更换后经良好静态再平衡的风扇转子，不需试车检查和动态再平衡，可直接投入使用，在保证发动机使用可靠性的同时，节省了停场维护时间，提高了出勤率和航班准点率。因此，维修人员在外场能准确、快速、方便地完成转子的静态再平衡工作就显得尤为重要。发动机生产商推荐基于矢量加减的平行四边形法，利用作图的方式找出风扇叶片更换后的配平螺钉安装方案，但当更换叶片对数目较多时，该方法作图步骤较为繁琐，最后的配平螺钉方案也不够精确。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法，得出的配平螺钉安装方案更加精确，且能够快速方便的计算出残余未配平的不平衡量，操作比较方便且易于编程实现。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：对风扇叶片进行编号，成对更换损伤超标的风扇叶片；
S2：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距；
S3：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距的方向与1号叶片之间的夹角；
S4：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量；
S5：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴上的分量之和，以及在Y轴上的分量之和；
S6：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距的大小和方向；
S7：根据步骤S6的计算结果，找出配平螺钉构型/构型组合及其在发动机上的安装位置，对应的进行安装；
S8：计算残余未配平的不平衡量。
进一步的，步骤S1的具体操作包括以下步骤，
S11、对风扇叶片进行编号：风扇叶片的编号按照装入1号榫槽的风扇叶片为1号叶片进行编号，并按照在发动机正前方视图上逆时针方向对其余风扇叶片编号；
S12：成对更换损伤超标的风扇叶片。
进一步的，步骤S2的具体操作包括以下步骤，
S21：设单次叶片对更换后，为恢复初始平衡，需要添加的重量距为
Figure BDA0002903235670000031
则
Figure BDA0002903235670000032
式中，
Figure BDA0002903235670000033
表示被换下的叶片对中两片叶片之间的重量距差值；
Figure BDA0002903235670000034
表示备件叶片对中两片叶片之间的重量距差值；mi表示第i次叶片对更换时，有损伤叶片的编号；ni表示第i次叶片对更换时，与有损伤叶片相对的叶片的编号；i表示叶片对更换的次数；
S22：记发动机风扇叶片的总数目为Z，则i∈[1，Z/2]，mi∈[1，Z]，ni∈[1，Z]，当1≤mi≤Z/2时，ni＝mi+Z/2；当Z/2＜mi≤Z时，ni＝mi-Z/2；其中，Z为偶数；
S23：由于需要添加的重量距
Figure BDA0002903235670000035
的计算为向量减法，因此，当
Figure BDA0002903235670000036
时，
Figure BDA0002903235670000037
指向mi号叶片；当
Figure BDA0002903235670000038
时，
Figure BDA0002903235670000039
指向ni号叶片。
进一步的，步骤S3的具体操作包括以下步骤，
S31：以风扇转子轴心为坐标原点，1号叶片方向为Y轴正方向，建立直角坐标系；
S32：设需要添加的重量距
Figure BDA00029032356700000310
与1号叶片之间的夹角为θi，θi是指从1号叶片方向、按叶片编号方向转向
Figure BDA00029032356700000311
方向所转过的角度；
当
Figure BDA00029032356700000312
时，
Figure BDA00029032356700000313
指向mi号叶片，
Figure BDA00029032356700000314
当
Figure BDA00029032356700000315
时，
Figure BDA00029032356700000316
指向ni号叶片，
Figure BDA00029032356700000317
进一步的，步骤S4的具体操作包括，
S41：设单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量分别为
Figure BDA00029032356700000318
和
Figure BDA00029032356700000319
S42：根据步骤S21和S32的计算结果可得：
Figure BDA00029032356700000320
进一步的，步骤S5的具体操作包括：
设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴和Y轴上的分量之和分别为
Figure BDA0002903235670000041
则
Figure BDA0002903235670000042
式中，j为风扇叶片对更换总次数。
进一步的，步骤S6的具体操作步骤，
S61：叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距的大小为
Figure BDA0002903235670000043
S62：设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距与1号叶片之间的夹角为θtotal，则
当
Figure BDA0002903235670000044
时，
Figure BDA0002903235670000045
当
Figure BDA0002903235670000046
时，
Figure BDA0002903235670000047
当
Figure BDA0002903235670000048
时，
Figure BDA0002903235670000049
当
Figure BDA00029032356700000410
时，
Figure BDA00029032356700000411
S63：根据公式
Figure BDA00029032356700000412
计算所需要添加的总重量距指向的叶片编号l，如果l是整数，则所需添加的总重量距就指向l号叶片；如果l不是整数，设lleft表示l向下取正整数，lright表示l向上取正整数，则所需添加的总重量距就指向lleft和lright号叶片之间。
进一步的，步骤S7的具体操作包括，
S71：根据步骤S63的计算结果，当l不是整数时，对l做如下处理：
当l的小数部分小于0.5时，l＝lleft；
当l的小数部分大于0.5时，l＝lright；
S72：查阅飞机维护手册中的配平螺钉重量距图表，找出与所需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000051
大小相近的配平螺钉构型，将其安装在l号配平螺钉安装孔中；如果查得的是配平螺钉构型组合，则将组合中心配平螺钉安装在l号配平螺钉安装孔中，组合中其余配平螺钉按顺序安装在中心配平螺钉两边。
进一步的，步骤S8的具体操作包括以下步骤，
S81：取步骤S5中求得的
Figure BDA0002903235670000052
的负值，分别作为叶片对全部更换后总不平衡量
Figure BDA0002903235670000053
在X轴、Y轴的分量，则
Figure BDA0002903235670000054
Figure BDA0002903235670000055
S82：设步骤S72中实际安装的配平螺钉构型/构型组合的重量距为
Figure BDA0002903235670000056
方向指向l号叶片；叶片对全部更换后总不平衡量
Figure BDA0002903235670000057
与配平螺钉构型/构型组合的重量距
Figure BDA0002903235670000058
的向量和就是残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000059
S83：利用步骤S3和S4的方法计算配平螺钉重量距
Figure BDA00029032356700000510
在X轴和Y轴上的分量，即：
Figure BDA00029032356700000511
在X轴上的分量
Figure BDA00029032356700000512
Figure BDA00029032356700000513
在Y轴上的分量
Figure BDA00029032356700000514
Figure BDA00029032356700000515
与1号叶片的夹角
Figure BDA00029032356700000516
S84：利用步骤S81中计算出的
Figure BDA00029032356700000517
在X轴上、Y轴上的分量，以及步骤S83中计算出的
Figure BDA00029032356700000518
在X轴上、Y轴上的分量，求得残余未配平的不平衡量
Figure BDA00029032356700000519
在X轴上、Y轴上的分量
Figure BDA00029032356700000520
和
Figure BDA00029032356700000521
即：
Figure BDA0002903235670000061
Figure BDA0002903235670000062
S85：利用步骤S6的方法计算残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000063
的大小和方向，即：
Figure BDA0002903235670000064
的大小：
Figure BDA0002903235670000065
Figure BDA0002903235670000066
的方向θresult，包括：
当
Figure BDA0002903235670000067
时，
Figure BDA0002903235670000068
当
Figure BDA0002903235670000069
时，
Figure BDA00029032356700000610
当
Figure BDA00029032356700000611
时，
Figure BDA00029032356700000612
当
Figure BDA00029032356700000613
时，
Figure BDA00029032356700000614
残余未配平不平衡量
Figure BDA00029032356700000615
指向的叶片号：
Figure BDA00029032356700000616
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的改进之处在于，
本发明建立了一种叶片更换后风扇转子静态再平衡方法，给出的计算流程便于编程实现，且能方便快速地计算出残余未配平的不平衡量，相应程序可作为发动机生产商提供给用户的外场维护工具；相较于传统的、基于矢量加减的作图法，不光消除了更换叶片对数目较多时繁琐的作图过程，且精度更优，对高涵道比涡扇发动机风扇转子的静态再平衡工作具有参考意义。
附图说明
图1为本发明风扇转子静态再平衡的直角坐标系。
图2为本发明风扇转子配平螺钉构型及安装位置。
图3为本发明实施例中风扇转子静态再平衡所需添加重量距的向量图。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法，包括以下步骤，
S1：对风扇叶片进行编号，成对更换损伤超标的风扇叶片；
具体的，S11、对风扇叶片进行编号：风扇叶片的编号按照装入1号榫槽的风扇叶片为1号叶片进行编号，并按照在发动机正前方视图上逆时针方向对其余风扇叶片编号；
S12：成对更换损伤超标的风扇叶片，需被更换的成对叶片是指损伤叶片和与其相对180°的另一片叶片；备件叶片也成对准备，成对的两片备件叶片之间重量距的最大差值不超过50g·in。更换叶片时，备件叶片中较重的那一片安装在被换下的成对叶片中较重的那一片叶片的位置上，另一片备件叶片相对180°安装。
进一步的，步骤S2：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距；
具体的，S21：设单次叶片对更换后，为恢复初始平衡，需要添加的重量距为
Figure BDA0002903235670000071
则
Figure BDA0002903235670000072
式中，
Figure BDA0002903235670000073
表示被换下的叶片对中两片叶片之间的重量距差值；
Figure BDA0002903235670000074
表示备件叶片对中两片叶片之间的重量距差值；mi表示第i次叶片对更换时，有损伤叶片的编号；ni表示第i次叶片对更换时，与有损伤叶片相对的叶片的编号；i表示叶片对更换的次数；
S22：记发动机风扇叶片的总数目为Z，则i∈[1，Z/2]，mi∈[1·Z]，ni∈[1，Z]，当1≤mi≤Z/2时，ni＝mi+Z/2；当Z/2＜mi≤Z时，ni＝mi-Z/2；其中，Z为偶数；
S23：由于需要添加的重量距
Figure BDA0002903235670000081
的计算为向量减法，因此，当
Figure BDA0002903235670000082
时，
Figure BDA0002903235670000083
指向mi号叶片；当
Figure BDA0002903235670000084
时，
Figure BDA0002903235670000085
指向ni号叶片。
进一步的，步骤S3：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距的方向与1号叶片之间的夹角；
具体的，S31：以风扇转子轴心为坐标原点，1号叶片方向为Y轴正方向，建立直角坐标系如附图1所示。在附图1中，1～38的编号是风扇轮盘上安装风扇叶片的榫槽编号，也是配平螺钉安装孔编号，当任一风扇叶片装入某编号的榫槽中时，该风扇叶片就是该编号风扇叶片。
S32：设需要添加的重量距
Figure BDA0002903235670000086
与1号叶片之间的夹角为θi，θi是指从1号叶片方向、按叶片编号方向转向
Figure BDA0002903235670000087
方向所转过的角度；
当
Figure BDA0002903235670000088
时，
Figure BDA0002903235670000089
指向mi号叶片，
Figure BDA00029032356700000810
当
Figure BDA00029032356700000811
时，
Figure BDA00029032356700000812
指向ni号叶片，
Figure BDA00029032356700000813
进一步的，步骤S4：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量；
具体的，S41：设单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量分别为
Figure BDA00029032356700000814
和
Figure BDA00029032356700000815
S42：根据步骤S21和S32的计算结果可得：
Figure BDA00029032356700000816
进一步的，步骤S5：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴上的分量之和，以及在Y轴上的分量之和；
具体的，设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴和Y轴上的分量之和分别为
Figure BDA00029032356700000817
则
Figure BDA00029032356700000818
式中，j为风扇叶片对更换总次数。
进一步的，S6：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距的大小和方向；
具体的，S61：叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距的大小为
Figure BDA0002903235670000091
S62：设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距与1号叶片之间的夹角为θtotal，则
当
Figure BDA0002903235670000092
时，
Figure BDA0002903235670000093
当
Figure BDA0002903235670000094
时，
Figure BDA0002903235670000095
当
Figure BDA0002903235670000096
时，
Figure BDA0002903235670000097
当
Figure BDA0002903235670000098
时，
Figure BDA0002903235670000099
S63：根据公式
Figure BDA00029032356700000910
计算所需要添加的总重量距指向的叶片编号l，如果l是整数，则所需添加的总重量距就指向l号叶片；如果l不是整数，设lleft表示l向下取正整数，lright表示l向上取正整数，则所需添加的总重量距就指向lleft和lright号叶片之间。
至此，当所有叶片对完成更换，为恢复初始平衡所需添加的总重量距的大小、方向都已计算出。
进一步的，步骤S7：根据步骤S6的计算结果，找出配平螺钉构型/构型组合及其在发动机上的安装位置，对应的进行安装；
具体的，S71：根据步骤S63的计算结果，当l不是整数时，对l做如下处理：
当l的小数部分小于0.5时，l＝lleft；
当l的小数部分大于0.5时，l＝lright；
S72：查阅飞机维护手册中的配平螺钉重量距图表，找出与所需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000101
大小相近的配平螺钉构型，将其安装在l号配平螺钉安装孔中；如果查得的是配平螺钉构型组合，则将组合中心配平螺钉安装在l号配平螺钉安装孔中，组合中其余配平螺钉按顺序安装在中心配平螺钉两边。
民用高涵道比涡扇发动机的风扇叶片多为偶数片，方便成对更换，如某型发动机有38片钛合金实心风扇叶片，为了保证风扇转子的平衡度，通常在风扇盘前的进气整流锥后锥后部外缘，周向均布设置同样数目的配平螺钉安装孔，如附图2所示，风扇叶片更换后、或者当风扇转子的振动水平超标时，可在这些配平螺钉安装孔中装入不同组合的配平螺钉来实现风扇转子的再平衡，配平螺钉起到了平衡配重的作用。
附图2中所示的构型P01～P07的配平螺钉重量距各异，P07重量距最小，用作配平螺钉安装孔的堵头，其他构型螺钉的有效重量距等于自身重量距减去P07螺钉重量距，如下表1所示。另有一套由另一厂家提供的、构型P08～P14的配平螺钉，P08的重量距等于P01的重量距，P09的重量距等于P02的重量距，依次类推，P14同样用作配平螺钉安装孔堵头。配平螺钉P01～P14的构型编号刻印在螺钉头顶面，且相同重量距的配平螺钉可以混用。
表1各构型配平螺钉的有效重量距
Figure BDA0002903235670000111
进一步的，S8：计算残余未配平的不平衡量。
具体的，当步骤S63中计算出的l是整数、但安装的配平螺钉构型/构型组合的重量距大小与所需添加的总重量距大小不等时；或者，当步骤S63中计算出的l不是整数、安装配平螺钉构型/构型组合的方向与所需添加总重量距的方向不重合(相差的角度在(0，π/Z]范围内)时，则存在少量的残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000112
S81：取步骤S5中求得的叶片对全部更换后所需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000113
在X轴和Y轴上的分量
Figure BDA0002903235670000114
的负值，分别作为叶片对全部更换后总不平衡量
Figure BDA0002903235670000115
在X轴、Y轴的分量，则
Figure BDA0002903235670000116
S82：设步骤S72中实际安装的配平螺钉构型/构型组合的重量距为
Figure BDA0002903235670000117
方向指向l号叶片；叶片对全部更换后总不平衡量
Figure BDA0002903235670000118
与配平螺钉重量距
Figure BDA0002903235670000119
的向量和就是残余未配平的不平衡量
Figure BDA00029032356700001110
S83：利用步骤S3和S4的方法计算配平螺钉重量距
Figure BDA00029032356700001111
在X轴和Y轴上的分量，即：
Figure BDA00029032356700001112
在X轴上的分量
Figure BDA00029032356700001113
Figure BDA0002903235670000121
在Y轴上的分量
Figure BDA0002903235670000122
Figure BDA0002903235670000123
与1号叶片的夹角
Figure BDA0002903235670000124
S84：利用步骤S81中计算出的
Figure BDA0002903235670000125
在X轴上、Y轴上的分量，以及步骤S83中计算出的
Figure BDA0002903235670000126
在X轴上、Y轴上的分量，求得残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000127
在X轴上、Y轴上的分量
Figure BDA0002903235670000128
和
Figure BDA0002903235670000129
即：
Figure BDA00029032356700001210
Figure BDA00029032356700001211
S85：利用步骤S6的方法计算残余未配平的不平衡量
Figure BDA00029032356700001212
的大小和方向，即：
Figure BDA00029032356700001213
的大小：
Figure BDA00029032356700001214
Figure BDA00029032356700001215
的方向θresult，包括：
当
Figure BDA00029032356700001216
时，
Figure BDA00029032356700001217
当
Figure BDA00029032356700001218
时，
Figure BDA00029032356700001219
当
Figure BDA00029032356700001220
时，
Figure BDA00029032356700001221
当
Figure BDA00029032356700001222
时，
Figure BDA00029032356700001223
残余未配平不平衡量
Figure BDA00029032356700001224
指向的叶片号：
Figure BDA00029032356700001225
实施例：
上述提到的某型高涵道比涡扇发动机某次航后发现，23号、25号、26号、29号、33号风扇叶片损伤超标需要更换，维护工作中采用成对更换方法，即参照附图1发现，需更换23号与4号叶片对、25号与6号叶片对、26号与7号叶片对、29号与10号叶片对、33号与14号叶片对。需更换的各风扇叶片的重量距如下表2所示。
表2风扇叶片对更换后所需添加重量距的计算
Figure BDA0002903235670000131
根据步骤S2的计算，可以得到各次叶片对更换后需添加的重量距(含大小和方向)列于表2中最后一列，比如：更换之前的23号和4号叶片的重量矩分别是31068g·in和31113g·in，差值
Figure BDA0002903235670000132
为-45g·in；更换之后的23号和4号叶片的重量矩分别是31532g·in和31536g·in，差值
Figure BDA0002903235670000133
为-4g·in；则更换前后有重量矩
Figure BDA0002903235670000134
需要修正，负号表示
Figure BDA0002903235670000135
的方向，即应添加的重量距的方向指向4号叶片；其它四对叶片依此类推。
根据步骤S3的计算，可以得出各次叶片对更换后、需添加重量距的方向与1号叶片之间的夹角；根据步骤S4中的计算公式可以计算出各次叶片对更换后需添加的重量距在X轴上的分量、在Y轴上的分量；根据步骤S5中的计算公式可以计算出叶片对全部更换后，需添加重量距在X轴上的分量之和、在Y轴上的分量之和；计算结果如下表3所示。
表3风扇转子静态再平衡计算
Figure BDA0002903235670000141
根据步骤S61和S62中的计算公式计算出此五次叶片对更换后需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000142
的大小为70.13g·in，
Figure BDA0002903235670000143
与1号叶片的夹角θtotal为0.57rad或32.84°；再利用步骤S63中的公式计算出l＝4.47，即该需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000144
指向4、5号叶片之间，但更靠近4号叶片，如附图3所示。
由此可见，利用本发明中的方法计算出的叶片对全部更换后需添加总重量距的大小和方向均比作图法结果更为精确。特别是方向结果，由于l＝4.47，偏向4号叶片还是5号叶片不明显，作图法容易错判。
进一步的，由于步骤S63中的计算公式求得l＝4.47的小数部分小于0.5，根据步骤S71则l应向下取整，即令l＝4。根据步骤S72，查询飞机维护手册中配平螺钉构型/构型组合的重量距表格(下表4所示)，按表中所示选择需要安装的配平螺钉构型/构型组合。从表4中可以看出：计算出的需添加的总重量距70.13g·in与表中P02的重量距60g·in最接近，5号位置需对应4号配平螺钉安装孔(4号叶片，因为l＝4)，因此将一个P02构型的配平螺钉安装在4号配平螺钉安装孔中即可。
表4飞机维护手册中配平螺钉构型/构型组合重量距表格(部分)
Figure BDA0002903235670000151
进一步的，根据步骤S8，该实施例中最终安装的配平螺钉构型P02的重量距
Figure BDA0002903235670000152
与所需添加的总重量距
Figure BDA0002903235670000153
大小不等、方向不重合，因此完成静态再平衡后，存在少量残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000154
利用步骤S81中的计算公式计算出叶片对全部更换后总不平衡量
Figure BDA0002903235670000155
在X轴、Y轴的分量；利用步骤S83中的计算公式计算出配平螺钉重量距
Figure BDA0002903235670000156
在X轴和Y轴上的分量；利用步骤S84中的计算公式计算出残余未配平的不平衡量
Figure BDA0002903235670000157
在X轴上、Y轴上的分量；计算结果如表5所示。
表5残余未配平的不平衡量计算结果
Figure BDA0002903235670000158
利用步骤S85中的计算公式计算出残余未配平不平衡量
Figure BDA0002903235670000159
的大小为11.30g·in，
Figure BDA00029032356700001510
的方向θresult为4.14rad或237.02°；lresult＝26.02，即
Figure BDA00029032356700001511
基本就指向26号叶片。
残余未配平的不平衡量11.30g·in小于手册给出的上限值50g·in，发动机可直接投入运行。
综上所述，本发明中给出的风扇转子静态再平衡方法，便于编程实现，可计算残余未配平的不平衡量，相应程序可作为发动机生产商提供给用户的外场维护工具，外场维护人员也可以按照此方法开展相应工作。相较于传统的、基于矢量加减的作图法，不光消除了更换叶片对数目较多时繁琐的作图过程，且精度更优。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种发动机风扇叶片更换及风扇转子静态再平衡方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：对风扇叶片进行编号，成对更换损伤超标的风扇叶片；
S2：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距；
S3：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距的方向与1号叶片之间的夹角；
S4：计算单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量；
S5：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴上的分量之和，以及在Y轴上的分量之和；
S6：叶片对全部更换后，计算风扇盘上所需要添加的总重量距的大小和方向；
S7：根据步骤S6的计算结果，找出配平螺钉构型/构型组合及其在发动机上的安装位置，对应的进行安装；
S8：计算残余未配平的不平衡量；
步骤S1的具体操作包括以下步骤，
S11、对风扇叶片进行编号：风扇叶片的编号按照装入1号榫槽的风扇叶片为1号叶片进行编号，并按照在发动机正前方视图上逆时针方向对其余风扇叶片编号；
S12：成对更换损伤超标的风扇叶片；
步骤S2的具体操作包括以下步骤，
S21：设单次叶片对更换后，为恢复初始平衡，需要添加的重量距为
Figure QLYQS_1
则
Figure QLYQS_2
式中，
Figure QLYQS_3
表示被换下的叶片对中两片叶片之间的重量距差值；
Figure QLYQS_4
表示备件叶片对中两片叶片之间的重量距差值；mi表示第i次叶片对更换时，有损伤叶片的编号；ni表示第i次叶片对更换时，与有损伤叶片相对的叶片的编号；i表示叶片对更换的次数；
S22：记发动机风扇叶片的总数目为Z，则i∈[1，Z2]，mi∈[1，Z]，ni∈[1，Z]，
当1≤mi≤Z/2时，ni＝mi+Z/2；当Z/2＜mi≤Z时，ni＝mi-Z/2；其中，Z为偶数；
S23：由于需要添加的重量距
Figure QLYQS_5
的计算为向量减法，因此，当
Figure QLYQS_6
时，
Figure QLYQS_7
指向mi号叶片；当
Figure QLYQS_8
时，
Figure QLYQS_9
指向ni号叶片；
步骤S3的具体操作包括以下步骤，
S31：以风扇转子轴心为坐标原点，1号叶片方向为Y轴正方向，建立直角坐标系；
S32：设需要添加的重量距
Figure QLYQS_10
与1号叶片之间的夹角为θi，θi是指从1号叶片方向、按叶片编号方向转向
Figure QLYQS_11
方向所转过的角度；
当
Figure QLYQS_12
时，
Figure QLYQS_13
指向mi号叶片，
Figure QLYQS_14
当
Figure QLYQS_15
时，
Figure QLYQS_16
指向ni号叶片，
Figure QLYQS_17
步骤S4的具体操作包括，
S41：设单次叶片对更换后，风扇盘上需添加的重量距在X轴和Y轴上的分量分别为
Figure QLYQS_18
和
Figure QLYQS_19
S42：根据步骤S21和S32的计算结果可得：
Figure QLYQS_20
Figure QLYQS_21
步骤S5的具体操作包括：
设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距在X轴和Y轴上的分量之和分别为
Figure QLYQS_22
则
Figure QLYQS_23
Figure QLYQS_24
式中，j为风扇叶片对更换总次数；
步骤S6的具体操作步骤，
S61：叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距的大小为
Figure QLYQS_25
S62：设叶片对全部更换后，风扇盘上所需要添加的总重量距与1号叶片之间的夹角为θtotal，则
当
Figure QLYQS_26
时，
Figure QLYQS_27
当
Figure QLYQS_28
时，
Figure QLYQS_29
当
Figure QLYQS_30
时，
Figure QLYQS_31
当
Figure QLYQS_32
时，
Figure QLYQS_33
S63：根据公式
Figure QLYQS_34
计算所需要添加的总重量距指向的叶片编号l，如果l是整数，则所需添加的总重量距就指向l号叶片；如果l不是整数，设l left 表示l向下取正整数，l right 表示l向上取正整数，则所需添加的总重量距就指向l left 和l right 号叶片之间；
步骤S7的具体操作包括，
S71：根据步骤S63的计算结果，当l不是整数时，对l做如下处理：
当l的小数部分小于0.5时，l＝l left ；
当l的小数部分大于0.5时，l＝l right ；
S72：查阅飞机维护手册中的配平螺钉重量距图表，找出与所需添加的总重量距
Figure QLYQS_35
大小相近的配平螺钉构型，将其安装在l号配平螺钉安装孔中；如果查得的是配平螺钉构型组合，则将组合中心配平螺钉安装在l号配平螺钉安装孔中，组合中其余配平螺钉按顺序安装在中心配平螺钉两边；
步骤S8的具体操作包括以下步骤，
S81：取步骤S5中求得的
Figure QLYQS_36
的负值，分别作为叶片对全部更换后总不平衡量
Figure QLYQS_37
在X轴、Y轴的分量，则
Figure QLYQS_38
S82：设步骤S72中实际安装的配平螺钉构型/构型组合的重量距为
Figure QLYQS_39
方向指向l号叶片；叶片对全部更换后总不平衡量
Figure QLYQS_40
与配平螺钉构型/构型组合的重量距
Figure QLYQS_41
的向量和就是残余未配平的不平衡量
Figure QLYQS_42
S83：利用步骤S3和S4的方法计算配平螺钉重量距
Figure QLYQS_43
在X轴和Y轴上的分量，即：
Figure QLYQS_44
在X轴上的分量
Figure QLYQS_45
Figure QLYQS_46
在Y轴上的分量
Figure QLYQS_47
Figure QLYQS_48
与1号叶片的夹角
Figure QLYQS_49
S84：利用步骤S81中计算出的
Figure QLYQS_50
在X轴上、Y轴上的分量，以及步骤S83中计算出的
Figure QLYQS_51
在X轴上、Y轴上的分量，求得残余未配平的不平衡量
Figure QLYQS_52
在X轴上、Y轴上的分量
Figure QLYQS_53
和
Figure QLYQS_54
即：
Figure QLYQS_55
Figure QLYQS_56
S85：利用步骤S6的方法计算残余未配平的不平衡量
Figure QLYQS_57
的大小和方向，即：
Figure QLYQS_58
的大小：
Figure QLYQS_59
Figure QLYQS_60
的方向θresult，包括：
当
Figure QLYQS_61
时，
Figure QLYQS_62
当
Figure QLYQS_63
时，
Figure QLYQS_64
当
Figure QLYQS_65
时，
Figure QLYQS_66
当
Figure QLYQS_67
时，
Figure QLYQS_68
残余未配平不平衡量
Figure QLYQS_69
指向的叶片号：
Figure QLYQS_70
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