CN115266119A - 一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，所述方法包括：将航空发动机外物损伤考核试车程序分为四部分，分别为大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；分别确定大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；组合所述大状态试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序和遭遇试车程序，获得完整的发动机外物损伤考核试车程序。本申请提供的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法能够满足相关标准的要求，制定出的航空发动机外物损伤考核试车程序可合理、准确。

Description

一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法

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外物损伤考核试车程序确定方法。

背景技术

航空发动机使用过程中，特别是配装飞机在起飞和着陆滑行过程中，不可避免的会吸入砂石、小金属等小型硬外物，吸入过程中这些小硬物会与发动机风扇/压气机叶片发生碰撞，导致叶片出现损伤，这种小型硬外物撞击导致的损伤称为“外物损伤”(ForeignObject Damage，FOD)。风扇/压气机叶片被小型硬外物撞击出现损伤后，一般不会立刻被发现，而需要继续工作一段时间直至损伤被检测出并处理，而在这段时间内，叶片不能出现断裂，影响发动机工作安全，即风扇/压气机叶片必须具备带外物损伤后安全工作一段时间的能力，简称抗外物损伤能力。GJB241A-2010要求，发动机风扇/压气机叶片必须具备一定的抗外物损伤能力，在叶片预制应力集中系数Kt不小于3.0的外物损伤后，按照规定的程序能够持续安全工作一定时间。同时规定，发动机定型投产前，必须完成叶片抗外物损伤能力的试验验证，称为外物损伤试验，试验要求在3片风扇/压气机叶片上预制Kt不小于3.0的外物损伤缺口，将带损伤叶片安装在发动机上，按照规定的程序运行一段时间，若未出现叶片断裂或断裂迹象，则认为发动机满足抗外物损伤要求。

在发动机外物损伤试验中，采用什么试车程序进行考核是试验关键问题，现有技术中暂无航空发动机外物损伤考核试车程序编制的方法，只有GJB241A-2010中的相关要求。GJB241A-2010要求，装有受损伤叶片的发动机按4.4.2.1.3的试车程序进行一次至少6h的运转，4.4.2.1.3为持久试车程序要求，是与加速飞行任务有关的至少300h持久试车程序，以及前、后各25h的阶梯/遭遇试车程序组成。然而GJB241A-2010要求按照持久试车程序开展试车，但持久试车程序为至少300小时的试车程序，外物损伤试车时间远小于300小时，无法直接采用持久试车程序编制外物损伤考核试车程序；持久试车程序包含阶梯试车程序、遭遇试车程序和加速飞行任务相关的试车程序，程序类型复杂多样，无法直接通过时间折算编制外物损伤考核试车程序。

发明内容

本申请的目的是提供了一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，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：一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，所述方法包括：

将航空发动机外物损伤考核试车程序分为四部分，分别为大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；

分别确定大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；

组合所述大状态试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序和遭遇试车程序，获得完整的发动机外物损伤考核试车程序。

进一步的，确定所述大状态试车程序的过程包括：

a)按照发动机持久试车程序要求的大状态工作比例，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中大状态考核时间；

b)根据所有台发动机工作转速范围内各百分比转速段工作时间平均相对比例，提取大状态转速段内各百分比转速段工作时间分布比例，计算大状态转速段内每个百分比转速段相对整个大状态转速段工作时间比例，按照上述步骤b确定的大状态考核时间，获得大转速段内各百分比转速段工作时间，确定大状态试车程序。

进一步的，确定所述遭遇试车程序的过程包括：

针对发动机持久试车程序要求的遭遇试车类型和次数，按照持久试车考核时间和外物损伤考核时间比例，折算出各遭遇试车类型和次数，从而确定外物损伤试车中遭遇试车类型和次数，确定遭遇试车程序。

进一步的，在折算出各遭遇试车类型和次数时，不足1次的按照1次计算。

进一步的，所述重点考核转速段为叶片前缘外物损伤缺口预制时确定的叶片前缘振动应力较大的工作转速段，该重点考核转速段对应的试车程序为外物损伤重点考核转速段试车程序；

确定所述重点考核转速段试车程序的过程为：

a)首先对比各台发动机重点考核转速段工作时间占比，选择占比时间最长的发动机台份，获得该台份发动机重点考核转速段工作时间占比和重点考核转速段内各百分比转速占比；

b)按照步骤a确定的重点考核转速段工作时间占比，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中重点考核转速段考核时间；

c)根据步骤a中确定的重点考核转速段内各百分比转速占比，提取重点考核转速段内各百分比转速段工作时间分布比例，计算重点考核转速段内每个百分比转速段相对整个重点考核转速段工作时间比例，按照步骤b确定的重点考核转速段考核时间，获得重点考核转速段内各百分比转速段工作时间，确定重点考核转速段试车程序。

进一步的，确定所述阶梯试车程序的过程为：

a)根据发动机外物损伤考核试车时间，去除大状态考核时间和重点考核转速段考核时间，获得阶梯试车考核时间；

b)针对所有台发动机工作转速范围内各百分比转速段工作时间平均相对比例，剔除大状态转速段和重点考核转速段，获得剩余转速段内各百分比转速工作时间分布比例，计算各百分比转速段在剩余转速段内工作时间分布比例，按照步骤a确定的阶梯试车考核时间，获得剩余转速段考核时间，确定阶梯试车程序。

进一步的，所述百分比为1％。

本申请提供的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法能够满足GJB241A-2010要求，制定出的航空发动机外物损伤考核试车程序可合理、准确。

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为本申请的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法流程图。

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。

按照GJB241A-2010中持久试车程序要求，持久试车程序由阶梯试车程序、遭遇试车程序和加速飞行任务相关的试车程序构成，加速任务相关的试车程序中还包含了中间推力状态和中间推力以上的状态(简称大状态)试车要求。

本申请根据持久试车程序构成并进行合理合并，考虑外物损伤试验重点考核转速段，将航空发动机外物损伤考核试车程序分为四部分，分别为大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序，其中阶梯试车程序由持久试车的阶梯试车程序和加速飞行任务相关试车程序中的大状态以下试车程序构成，并以加速飞行任务相关试车程序中的大状态以下试车程序为主确定。

如图1所示，本申请提供的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法具体包括如下过程：

1)收集外场使用中的各台发动机工作载荷谱，将载荷谱按照一定百分比的低压转速进行工作时间统计，获得各台发动机工作转速范围内各一定百分比的转速段工作时间相对比例，以及所有台发动机工作转速范围内各一定百分比的转速段工作时间平均相对比例；

本申请该实施例中，该百分比为1％。在以下叙述中，直接采用1％进行叙述。

2)确定大状态试车程序，该过程包括：

2.1)按照发动机持久试车程序要求的大状态工作比例，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中大状态考核时间；

2.2)根据所有台发动机工作转速范围内各1％转速段工作时间平均相对比例，提取大状态转速段内各1％转速段工作时间分布比例，计算大状态转速段内每个1％转速段相对整个大状态转速段工作时间比例，按照步骤2.1确定的大状态考核时间，获得大转速段内各1％转速段工作时间，确定大状态试车程序。

3)确定遭遇试车程序

针对发动机持久试车程序要求的遭遇试车类型和次数，按照持久试车考核时间和外物损伤考核时间比例，折算出各遭遇试车类型和次数，不足1次的按照1次计算，从而确定外物损伤试车中遭遇试车类型和次数，确定遭遇试车程序。

4)确定重点考核转速段试车程序

在外物损伤试车方案设计中，存在重点考核转速段，该转速段为叶片前缘外物损伤缺口预制时确定的叶片前缘振动应力较大的工作转速段，该转速段为外物损伤重点考核程序。

4.1)首先对比各台发动机重点考核转速段工作时间占比，选择占比时间最长的发动机台份，获得该台份发动机重点考核转速段工作时间占比和重点考核转速段内各1％转速占比；

4.2)按照4.1)确定的重点考核转速段工作时间占比，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中重点考核转速段考核时间；

4.3)根据4.1)中确定的重点考核转速段内各1％转速占比，提取重点考核转速段内各1％转速段工作时间分布比例，计算重点考核转速段内每个1％转速段相对整个重点考核转速段工作时间比例，按照步骤4.2确定的重点考核转速段考核时间，获得重点考核转速段内各1％转速段工作时间，确定重点考核转速段试车程序。

5)确定阶梯试车程序

5.1)根据发动机外物损伤考核试车时间，去除大状态考核时间和重点考核转速段考核时间，获得阶梯试车考核时间；

5.2)针对所有台发动机工作转速范围内各1％转速段工作时间平均相对比例，剔除大状态转速段和重点考核转速段，获得剩余转速段内各1％转速工作时间分布比例，计算各1％转速段在剩余转速段内工作时间分布比例，按照5.1)确定的阶梯试车考核时间，获得剩余转速段考核时间，确定阶梯试车程序。

6)组合大状态试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序和遭遇试车程序，获得完整的发动机外物损伤考核试车程序。

本申请提供的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法能够满足GJB241A-2010要求，制定出的航空发动机外物损伤考核试车程序可合理、准确。

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)

1.一种航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，所述方法包括：

将航空发动机外物损伤考核试车程序分为四部分，分别为大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；

分别确定大状态试车程序、遭遇试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序；

组合所述大状态试车程序、重点考核转速段试车程序、阶梯试车程序和遭遇试车程序，获得完整的发动机外物损伤考核试车程序。

2.如权利要求1所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，确定所述大状态试车程序的过程包括：

a)按照发动机持久试车程序要求的大状态工作比例，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中大状态考核时间；

b)根据所有台发动机工作转速范围内各百分比转速段工作时间平均相对比例，提取大状态转速段内各百分比转速段工作时间分布比例，计算大状态转速段内每个百分比转速段相对整个大状态转速段工作时间比例，按照上述步骤b确定的大状态考核时间，获得大转速段内各百分比转速段工作时间，确定大状态试车程序。

3.如权利要求1所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，确定所述遭遇试车程序的过程包括：

针对发动机持久试车程序要求的遭遇试车类型和次数，按照持久试车考核时间和外物损伤考核时间比例，折算出各遭遇试车类型和次数，从而确定外物损伤试车中遭遇试车类型和次数，确定遭遇试车程序。

4.如权利要求3所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，在折算出各遭遇试车类型和次数时，不足1次的按照1次计算。

5.如权利要求1所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，所述重点考核转速段为叶片前缘外物损伤缺口预制时确定的叶片前缘振动应力较大的工作转速段，该重点考核转速段对应的试车程序为外物损伤重点考核转速段试车程序；

确定所述重点考核转速段试车程序的过程为：

a)首先对比各台发动机重点考核转速段工作时间占比，选择占比时间最长的发动机台份，获得该台份发动机重点考核转速段工作时间占比和重点考核转速段内各百分比转速占比；

b)按照步骤a确定的重点考核转速段工作时间占比，以及发动机外物损伤考核试车时间，确定发动机外物损伤考核试车中重点考核转速段考核时间；

c)根据步骤a中确定的重点考核转速段内各百分比转速占比，提取重点考核转速段内各百分比转速段工作时间分布比例，计算重点考核转速段内每个百分比转速段相对整个重点考核转速段工作时间比例，按照步骤b确定的重点考核转速段考核时间，获得重点考核转速段内各百分比转速段工作时间，确定重点考核转速段试车程序。

6.如权利要求1所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，确定所述阶梯试车程序的过程为：

a)根据发动机外物损伤考核试车时间，去除大状态考核时间和重点考核转速段考核时间，获得阶梯试车考核时间；

b)针对所有台发动机工作转速范围内各百分比转速段工作时间平均相对比例，剔除大状态转速段和重点考核转速段，获得剩余转速段内各百分比转速工作时间分布比例，计算各百分比转速段在剩余转速段内工作时间分布比例，按照步骤a确定的阶梯试车考核时间，获得剩余转速段考核时间，确定阶梯试车程序。

7.如权利要求2至6任一所述的航空发动机外物损伤考核试车程序确定方法，其特征在于，所述百分比为1％。

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