CN115114735A - 一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法 - Google Patents

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Abstract

本申请一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，包括：针对需要考核的所有鸟撞状态开展风扇转子叶片鸟撞仿真分析或者试验，获得鸟撞击后的凸肩损伤情况，包括凸肩根部是否出现撕裂裂纹、凸肩工作面是否出现错位搭接、凸肩工作面是否出现尖部碰撞，若凸肩根部出现撕裂裂纹则对凸肩根部的倒角进行改进，凸肩工作面出现错位搭接，则对凸肩工作面径向长度进行改进，若凸肩工作面出现尖部碰撞，则对凸肩工作面角度进行改进，直到凸肩根部未出现裂纹、凸肩工作面未出现错位搭接、凸肩尖部未发生碰撞损伤。

Description

一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法
技术领域
本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法。
背景技术
航空发动机鸟撞一直是严重危害飞机飞行安全的重大事故，航空发动机鸟撞后，飞鸟会撞击到发动机进口的风扇转子叶片，不仅导致叶片产生凹陷、变形、撕裂裂纹、掉块、断裂，同时对于带凸肩的风扇转子叶片会导致凸肩根部出现撕裂裂纹、工作面碰伤、掉块、错位搭接等，凸肩根部撕裂裂纹会进一步引起大面积前缘掉块，工作面碰伤掉块会打伤后端结构，凸肩工作面错位搭接会导致叶片失去减振作用，引起叶片出现高周疲劳破坏，在罗罗公司和GE公司的鸟撞损伤分级中，凸肩损伤和凸肩错位搭接都属于严重的结构损伤。
现有技术中对于风扇转子叶片抗鸟撞设计，通常基于叶片前缘调节角度来实现叶片抗鸟撞设计，但对于风扇转子叶片凸肩的抗鸟撞设计，目前还没有任何方法。
发明内容
本申请的目的是提供了一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，所述设计方法包括：
S1、针对需要考核的所有鸟撞状态开展风扇转子叶片鸟撞仿真分析或者试验，获得鸟撞击后的凸肩损伤情况；
S2、根据步骤S1中获得的鸟撞击后凸肩损伤情况判断凸肩根部是否出现撕裂裂纹，如果未出现裂纹，则进行步骤S4的设计；若出现裂纹，则开展步骤S3的改进设计；
S3、当凸肩根部出现裂纹时开展凸肩根部的倒角改进设计，改进时使凸肩根部对应区域的厚度增加，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S3，直到凸肩根部未出现裂纹；
S4、在凸肩根部裂纹未出现后，判断凸肩工作面是否出现错位搭接，若凸肩工作面未出现错位搭接，则进行步骤S6的设计；若凸肩工作面出现错位搭接，则开展步骤S5的改进设计
S5、当凸肩工作面出现错位搭接时开展凸肩工作面径向长度改进设计，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S5，直到凸肩根部未出现裂纹，凸肩工作面未出现错位搭接；
S6、在凸肩工作面未出现错位搭接后，判断凸肩工作面是否出现尖部碰撞，若未出现凸肩尖部碰撞损伤，则完成凸肩设计；若出现凸肩尖部碰撞损伤，则开展步骤S7的改进设计；
S7、当出现凸肩尖部碰撞损伤时开展凸肩工作面角度改进设计，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S7，直到凸肩根部未出现裂纹、凸肩工作面未出现错位搭接、凸肩尖部未发生碰撞损伤。
进一步的，在凸肩根部的倒角改进设计时，凸肩根部倒角改进设计参数包括凸肩根部倒角半径R和根部倒角延长距离L。
进一步的，通过增大凸肩根部倒角半径R，同时使根部倒角延迟距离L到叶身，实现凸肩根部对应区域的厚度增加。
进一步的，在凸肩工作面径向长度改进设计时，凸肩工作面径向长度改进设计参数包括凸肩工作面径向长度H。
进一步的，通过增大凸肩工作面径向长度H实现凸肩工作面径向长度改进设计。
进一步的，在凸肩工作面角度改进设计时，凸肩工作面角度改进设计参数包括凸肩工作面角度θ。
进一步的，通过减小凸肩工作面角度θ实现凸肩工作面角度改进设计。
本申请提供的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法通过对鸟撞中凸肩损伤进行分类，针对每类损伤提出设计方法，从而实现凸肩的抗鸟撞设计。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法流程图。
图2为本申请的凸肩根部倒角改进设计参数示意图。
图3为本申请的凸肩工作面径向长度改进设计参数示意图。
图4为本申请的凸肩工作面角度改进设计参数示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1所示，本申请提供的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，具体过程如下：
S1)鸟撞后叶片凸肩损伤分析。
针对需要考核的所有鸟撞状态——例如起飞时的鸟撞或平飞时的鸟撞，开展风扇转子叶片鸟撞仿真分析或者试验，获得鸟撞击后的凸肩损伤情况。
S2)进行凸肩根部裂纹损伤判断。
根据步骤S1中仿真或试验得到的凸肩损伤情况，判断凸肩根部是否出现撕裂裂纹。如果未出现裂纹，则进行步骤S4的设计；若出现裂纹，则开展步骤S3的改进设计；
S3)凸肩根部倒角改进设计。
在步骤S2中若凸肩根部出现裂纹，则开展凸肩根部的倒角改进设计，改进设计参数见图2，包括凸肩根部倒角半径R和根部倒角延长距离L。
为避免凸肩根部出现裂纹，增大凸肩根部倒角半径R，同时延长根部倒角到叶身，延长距离为L，使凸肩根部对应区域的厚度增加。针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S3工作，直到凸肩根部未出现裂纹。
S4)进行凸肩错位搭接损伤判断。
在步骤S2中未出现凸肩根部裂纹后，继续判断凸肩工作面是否出现错位搭接。如果未出现工作面错位搭接，则继续步骤S6的设计；若出现工作面错位搭接，则开展步骤S5的改进设计；
S5)凸肩工作面径向长度改进设计。
在步骤S4中若凸肩出现工作面错位搭接，则开展凸肩工作面径向长度改进设计，改进设计参数见图3，主要为凸肩工作面径向长度H。
为避免出现凸肩工作面出现错位搭接，增大凸肩工作面径向长度H。
针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S5，直到凸肩根部未出现裂纹，凸肩工作面未出现错位搭接。
S6)进行凸肩尖部碰撞损伤判断。
在步骤S4中未出现凸肩工作面错位搭接后，继续判断凸肩工作面是否出现尖部碰撞。如果未出现凸肩尖部碰撞损伤，则完成凸肩设计；若出现凸肩尖部碰撞损伤，则开展步骤S7的改进设计。
S7)凸肩工作面角度改进设计。
在步骤S6中若出现凸肩尖部碰撞损伤，则开展凸肩工作面角度改进设计，改进设计参数见图4，主要为凸肩工作面角度θ。
为避免出现凸肩尖部碰撞损伤，减小凸肩工作面角度θ。
针对改进后的叶片重复开展步骤S1～步骤S7，直到凸肩根部未出现裂纹、凸肩工作面未出现错位搭接、凸肩尖部未发生碰撞损伤。
本申请提供的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法通过对鸟撞中凸肩损伤进行分类，针对每类损伤提出设计方法，从而实现凸肩的抗鸟撞设计。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
S1、针对需要考核的所有鸟撞状态开展风扇转子叶片鸟撞仿真分析或者试验，获得鸟撞击后的凸肩损伤情况；
S2、根据步骤S1中获得的鸟撞击后凸肩损伤情况判断凸肩根部是否出现撕裂裂纹，如果未出现裂纹，则进行步骤S4的设计；若出现裂纹，则开展步骤S3的改进设计；
S3、当凸肩根部出现裂纹时开展凸肩根部的倒角改进设计，改进时使凸肩根部对应区域的厚度增加，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S3，直到凸肩根部未出现裂纹；
S4、在凸肩根部裂纹未出现后，判断凸肩工作面是否出现错位搭接，若凸肩工作面未出现错位搭接，则进行步骤S6的设计；若凸肩工作面出现错位搭接，则开展步骤S5的改进设计
S5、当凸肩工作面出现错位搭接时开展凸肩工作面径向长度改进设计，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S5，直到凸肩根部未出现裂纹，凸肩工作面未出现错位搭接；
S6、在凸肩工作面未出现错位搭接后，判断凸肩工作面是否出现尖部碰撞，若未出现凸肩尖部碰撞损伤，则完成凸肩设计；若出现凸肩尖部碰撞损伤，则开展步骤S7的改进设计；
S7、当出现凸肩尖部碰撞损伤时开展凸肩工作面角度改进设计，并针对改进后的叶片开展步骤S1～步骤S7，直到凸肩根部未出现裂纹、凸肩工作面未出现错位搭接、凸肩尖部未发生碰撞损伤。
2.如权利要求1所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，在凸肩根部的倒角改进设计时，凸肩根部倒角改进设计参数包括凸肩根部倒角半径R和根部倒角延长距离L。
3.如权利要求2所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，通过增大凸肩根部倒角半径R，同时使根部倒角延迟距离L到叶身，实现凸肩根部对应区域的厚度增加。
4.如权利要求1所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，在凸肩工作面径向长度改进设计时，凸肩工作面径向长度改进设计参数包括凸肩工作面径向长度H。
5.如权利要求4所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，通过增大凸肩工作面径向长度H实现凸肩工作面径向长度改进设计。
6.如权利要求1所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，在凸肩工作面角度改进设计时，凸肩工作面角度改进设计参数包括凸肩工作面角度θ。
7.如权利要求6所述的航空发动机风扇转子叶片凸肩抗鸟撞设计方法，其特征在于，通过减小凸肩工作面角度θ实现凸肩工作面角度改进设计。
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