[发明专利]一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线型聚能切割技术，尤其涉及一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法。

背景技术

随着航空技术的发展，航空发动机的推重比不断提高，发动机转子的转子的转速也越来越高，由于发动机叶片长期在恶劣工况中运转，因此引发疲劳断裂是不可避免的，断叶对高空飞行的飞机是极大的威胁。若机匣被击穿，高速高能的碎片将击坏飞机机舱、油箱、控制电路等，最终可能造成机毁人亡的事故，因此各航空大国都在航空发动机规范中对机匣包容性做出严格规定。为了获得相应航管部门的适航许可证，需要在专门的高速旋转器上，取一级风扇并使叶片在某一预定转速从根部飞断后撞击机匣以测试机匣的包容能力。为了使叶片飞断，通常做法是在叶片上预制一定深度的裂纹，使得叶片能在预定转速范围内飞断。

线型聚能装药是聚能装药的一种形式，聚能炸药爆炸后，爆轰产物以极大的压力作用于金属药形罩，使其在对称平面内发生高速碰撞，药形罩内壁挤出一条向装药底部高速运动的刀片状金属射流，足以对钢板起到侵蚀切割作用。当前线型聚能切割主要应用于军事领域或是建筑物的定向拆除等方面。

由于计算误差和加工误差，预制裂纹使叶片飞断对于转速的控制误差比较大，因此有必要研究出更为精确的控制叶片飞断方法。据公开发表文献，国外公司曾利用在叶片根部预置炸药的方式实现叶片在预定转速下的飞断，不过只是零星的文字性描述，未见其具体实施方法，并不能为我所用。

发明内容

为了实现在更精准的预定转速下的叶片飞断，本发明创造性的将线型聚能切割技术引入到所进行的机匣包容试验中，提出一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法。

本发明的具体技术方案是：基于线型聚能切割技术的包容试验方法。具体包含以下步骤：

1）专用线型聚能切割器的设计。当前应用的线型聚能切割器都是基于切割任务对于切割器的结构参数、装药量等专门进行设计，以确保具有足够的切割能力。由于叶片存在一定的弯曲弧度，因此需要线型聚能切割器对曲面形状的适应性。针对上述因素，利用非线性动力学计算软件LS-DYNA对线型聚能切割器射流形成过程以及对曲面靶板的侵蚀过程进行数值模拟，设计出对当前切割任务适应性强、经济合理的线型聚能切割器；

2）将步骤1）得到的线型聚能切割器固定于风扇叶片根部，拟采用螺钉固定并验证螺钉在高速旋转状态下的可靠性；

3）完成步骤2）后，在与安装有线型聚能切割器对称的叶片上设置平衡块，并在动平衡仪上完成带工装风扇叶轮的动平衡；

4）将步骤3）得到的风扇叶轮安装到高速旋转器动力输出端的柔性轴上，并相应接好无线起爆器接收端的引线，将无线起爆器接收端安装固定于轴心部位；

5）将模拟机匣用螺栓固定于试验腔体内，与风扇叶轮同轴放置并保证与叶尖之间的间隙均匀，模拟机匣上粘贴有应变片，通过引线连接至动态应变仪；

6）安装调试好高速相机、动态应变仪以及高速数据采集示波器，并将步骤4）中无线起爆器信号发射端信号引线连接至高速相机、动态应变仪以及高速数据采集示波器的触发端，同步利用爆破信号作为数据采集的触发信号；

7）各系统性能调试结束，相关人员退至安全距离以外，启动高速旋转器，待转速升至预定飞断转速并保持，发送起爆信号引爆线型聚能切割器，完成对风扇叶轮叶片的切割，并同步触发高速相机、动态应变仪以及高速数据采集示波器，完成实验数据的采集。

本发明的有益效果是：

1、使得风扇级机匣包容试验对于叶片飞断转速的控制更为精确，大大提高了试验结果的精确性；

2、改进了原先采用的触发系统。直接用无线起爆器的起爆信号对高速摄像机、动态应变仪以及高速数据采集示波器进行触发，不再需要线圈触发或者振动量触发，简化了试验装置；

3、装置简单，操作可靠性高，扩展了线型聚能切割器的应用范围。

附图说明

图1为适应切割任务设计的专用线型聚能切割器截面示意图；

图2为基于线型聚能切割技术的包容试验系统的结构示意简图。

图1中：线型聚能切割器外壳1、高能炸药2、药形罩3；

图2中：高速照相机4、1000W高强度直流灯5、透镜6、无线起爆信号接收器7、线型聚能切割器8、风扇叶片9、机匣10、柔性轴11、高速旋转器腔体12、试验腔13。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

图1为适应切割任务设计的专用线型聚能切割器截面示意图；