[发明专利]一种基于尺寸链的风扇整体叶盘轴向间隙确定方法

说明书

本申请提供了一种基于尺寸链的风扇整体叶盘轴向间隙确定方法，所述方法包括：根据经验公式给定初始轴向轴向间隙，其中，给定的初始轴向轴向间隙需保证激振能量满足要求；开展转子叶片变形分析、静子叶片变形分析、机匣变形分析、喘振载荷变形分析及轴承变形分析，确定所述转子叶片轴向变形量、静子叶片轴向变形量、机匣轴向变形量、喘振载荷轴向变形量及轴承轴向变形量；基于整体叶盘轴向间隙的尺寸链，建立考虑转子叶片变形、静子叶片变形、机匣变形、喘振载荷变形和轴承变形的整体叶盘轴向间隙计算式，根据所述计算式重新计算激振能量，若激振能量满足要求，则获得了整体叶盘轴向间隙；否则重新调整初始轴向间隙并再次计算，直至满足要求。

技术领域

本申请属于航空发动机结构设计技术领域，特别涉及一种基于尺寸链的风扇整体叶盘轴向间隙确定方法。

背景技术

航空发动机转子叶片和静子叶片之间必须设置足够的轴向间隙，以满足减弱气动激励载荷的需求，进而降低发生有害共振的风险。另一方面，因发动机会发生喘振，在流道内产生严重的气流分离，甚至产生沿轴向的反向倒流，使得转静子叶片产生大幅度的轴向振荡，可能会导致转子叶片与静子叶片碰摩，一旦发生碰摩，不仅会导致转子叶片掉块和静子件严重打伤，还会对进气道上下游的叶片造成二次损伤，并产生叶片飞失、机匣包容等问题，危害性大。尤其是对于整体叶盘结构，一旦发生大幅损伤，整体叶盘会报废，产生较大的经济损失。因此，必须合理的设置转静子叶片的轴向间隙。

目前工程中常用的转静子轴向间隙设计方法是采用经验公式法，假定激振能量可通过轴向间隙的幂指数计算获得，采用不断试错的方法计算许用的轴向间隙。另一种方法是采用相似结构对比方法，通过对比大量不同结构类似的发动机，给出可用的轴向间隙。但上述两种方法均未考虑静子叶片变形、喘振载荷和转子叶片变形等对轴向间隙的影响，很可能会带来整体叶盘结构的转子叶片和静子叶片的轴向碰摩，产生巨大的经济损失。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于尺寸链的风扇整体叶盘轴向间隙确定方法，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：一种基于尺寸链的风扇整体叶盘轴向间隙确定方法，所述方法包括：

根据经验公式给定初始轴向轴向间隙，其中，给定的初始轴向轴向间隙需保证激振能量满足要求；

开展转子叶片变形分析、静子叶片变形分析、机匣变形分析、喘振载荷变形分析及轴承变形分析，确定所述转子叶片轴向变形量、静子叶片轴向变形量、机匣轴向变形量、喘振载荷轴向变形量及轴承轴向变形量；

基于整体叶盘轴向间隙的尺寸链，建立考虑转子叶片变形、静子叶片变形、机匣变形、喘振载荷变形和轴承变形的整体叶盘轴向间隙计算式，根据所述计算式重新计算激振能量，若激振能量满足要求，则获得了整体叶盘轴向间隙；否则重新调整初始轴向间隙并再次计算，直至满足要求。

进一步的，所述经验公式中初始轴向间隙满足：F＝k·e^D0

式中，F为激振压力，k为系数，e为自然常数，D0为初始轴向间隙。

进一步的，所述转子叶片轴向变形量ΔR1包含：离心变形ΔRW、温度变形ΔRT和气动载荷变形ΔRP。

进一步的，所述转子叶片的离心变形量为：

式中，S为转子叶片高度，F为离心力，E为弹性模量，A为截面积，θ为转子叶片安装角。

进一步的，所述转子叶片的温度变形量为：

ΔRT＝α_RL_RΔT_R

其中，L_R为转子叶片宽度，ΔT_R为温差，α_R为线膨胀系数。