航空发动机真实机匣的包容性数值仿真

数字化转型下航空发动机仿真技术发展机遇及应用展望
曹建国
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2023(35)1
【摘要】新时代我国社会经济的发展和国防能力的提升,对航空发动机的发展提出了更高的要求,亟需推进航空发动机数字化转型,以实现航空发动机协同、敏捷、高
效研制。

结合我国航空发动机研发现状,阐明了新兴前沿技术发展赋予航空发动机
仿真技术“快速高效、精准映射、全面覆盖、动态预测”的新内涵,以及具备的“时空泛在、数据驱动、动态演进、规范可控、智能高效”等新技术特征,分析提
出了“应用全域覆盖、数据高效传递、模型全面贯通”的航空发动机仿真技术框架,论述了数字化转型给航空发动机仿真技术带来的权威数据源构建、全系统模型贯通、数值快速计算、仿真可信度评估和仿真全过程动态演进等发展机遇,并对其在航空
发动机的需求论证、协同研制、运行维护等研制阶段深度应用进行了展望。

【总页数】10页(P1-10)
【作者】曹建国
【作者单位】中国航空发动机集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】V23;TP391.9
【相关文献】
1.航空发动机数值仿真技术发展与应用
2.新发展格局下企业数字化转型的机遇与路径
3.数字化转型背景下建筑智慧化设计的机遇和挑战
4.数字化转型下企业管理会计的机遇与挑战
5.数字化转型时代下电动汽车自动驾驶技术发展研究
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叶片包容性和转子不平衡试验适航标准浅析摘要：通过叶片包容性及转子不平衡试验是取得适航许可证的关键因素之一。

针对叶片包容性及转子不平衡试验相关适航条款FAR 33.94、FAR-33.19(a)、FAR 33.23以及FAR33.75，总结分析适航当局对条款和指南的修正情况，对适航标准要求的内涵进行了分析，明晰了包括断裂叶片选取、叶片断裂位置、叶片断裂转速等试验参数及试验程序、试验通过标准等相关要求，为国内开展叶片包容性及转子不平衡试验给出了合理建议。

关键词：航空发动机；适航标准；叶片包容性和转子不平衡航空发动机非包容事故会导致机毁人亡的严重空难。

高速高能的危险碎片穿透机匣飞出，会击伤飞机的机舱、油箱、液压管路和电器控制线路等，导致机舱失压、油箱泄漏起火、飞机操控失灵等二次破坏，严重危及飞行安全[1]。

为此，航空大国对发动机包容问题都非常重视，在民用适航规范和军用标准中都有专门条款对包容性做出严格规定。

发动机叶片包容性和转子不平衡试验（整机包容试验），主要验证发动机机匣包容能力及发动机承受叶片飞失不平衡载荷能力，是特殊风险条件下的安全性验证，通过整机包容试验是取得适航许可证的关键因素之一。

近年来，公开资料显示国外航空公司已完成多项整机包容试验[2-5]。

国内目前未见航空发动机整机包容试验的文献披露，对适航标准的来源、变化过程及标准要求内涵理解存在不足。

美国联邦航空适航标准（FAR33）中最主要的整机包容试验条款为FAR 33.94叶片包容性及转子不平衡试验，FAR-33.19(a)耐久性、FAR 33.23发动机安装构件和结构、FAR33.75安全性分析条款中对发动机的包容能力也提出了部分要求。

本文针对以上条款，介绍条款演变历程，在此基础上，对条款要求的内涵进行了分析。

1 适航标准演变历程FAR包容相关条款均在上世纪六、七十年代提出，除33.75条款外，其余三个条款均在1984年修正至目前最新版本。

航空发动机中的数字模型及仿真技术研究随着航空业的不断发展，航空发动机的性能要求也越来越高。

数字模型及仿真技术，作为一种重要的研究技术，可以为航空发动机的设计、制造和维修提供有效的支持。

本文旨在探讨航空发动机中数字模型及仿真技术的研究现状、应用以及未来发展方向。

一、数字模型与仿真技术的研究现状数字模型是描述航空发动机结构、性能、运行等各方面特性的数学模型。

数字模型包括几何模型、材料性质、传热传动、流动分析等多个方面，这些方面相互协调，共同构成一个完整的数字模型。

数字模型的重要性在于它们可以帮助工程师快速进行复杂情况的仿真。

通过数字模型的建立，航空工程师可以进行实际测试之前的模拟仿真，这样就大大地提高了航空工程师在设计、制造中的效率，并同时降低了开发成本。

仿真技术是指使用计算机进行物理过程的实验仿真。

在航空领域中，仿真技术在飞行器、发动机等方面都有应用。

仿真技术需要依赖数字模型这一基础，可以为航空工程师提供清晰的结果和分析，以便正确地进行设计和对工程进行调整。

数字模型的建立是仿真技术的基础。

目前来看，数字模型的建立需要涉及到多个专业领域的知识，包括结构、材料、传热传动、流体力学等多个学科，借助计算机对其进行建模。

因此，数字模型及仿真技术的研究和应用需要不断地深化，为航空工程师提供更加完整和准确的预测。

二、数字模型与仿真技术的应用数字模型及仿真技术在航空发动机领域中有着广泛的应用。

在设计阶段，数字模型可以在计算机上快速构建各种形状、大小和材料的零部件。

通过对机身、发动机进行分析，可以优化得出最优方案并指导实际制造过程。

在制造阶段，数字模型及仿真技术可以帮助工程师进行工具与夹具的设计及制造，以确保最高的精度和质量。

而在检修及保养阶段，数字模型可以帮助工程师识别问题部位并逐步提高维修效率。

在发动机运行过程中，数字模型和仿真技术可以及时分析发动机的性能，并提供工程师必要的调整建议，从而保证发动机总体状态处于最佳状态。

航空发动机机匣包容性试验研究刘闯，陈国栋，黄福增，王洪斌，张昕东，田昊（中国航发沈阳发动机研究所辽宁省航空发动机冲击力学重点实验室，沈阳110015）航空发动机Aeroengine收稿日期：2019-03-27基金项目：国防科技重点工程项目资助作者简介：刘闯（1983），男，硕士，高级工程师，从事航空发动机转子强度试验、鸟撞试验及包容试验工作；E-mail：*********************。

摘要：为了研究某型发动机机匣的包容性，在立式旋转试验器上进行了包容性试验。

在进行叶片飞断转速控制时，提出1种改进的预置切口的方法，并通过拉伸试验和有限元法确定了切口预留面积。

考虑了相邻叶片对飞断叶片的影响，制定了试验方案，获得了叶片的飞断转速、断叶与机匣的撞击影像、转子的冲击载荷、试验过程中的轴心轨迹和机匣受到撞击后的动态响应。

结果表明：涡轮叶片在5620r/min 转速下飞断，准确控制在预定范围内，该型机匣能够包容失效叶片，测试方案合理有效，可为航空发动机机匣包容性试验提供参考。

关键词：包容试验；机匣；飞断转速；高速摄像；轴心轨迹；航空发动机中图分类号：V232.5文献标识码：Adoi：10.13477/ki.aeroengine.2020.03.013Study on Aeroengine Casing Containment TestLIU Chuang ,CHEN Guo-dong ,HUANG Fu-zeng ,WANG Hong-bin ,ZHANG Xin-dong ,TIAN Hao(Key Laboratory of Aeroengine on Impact Dynamics in Liaoning Province ,AECC Shenyang Engine Research Institute ,Shenyang 110015,China )Abstract:In order to study the inclusiveness of a certain engine casing ,a containment test was carried out on a vertical rotary test-rig.An improved method of preset cut was proposed with the control of failure rotation speed ,and the preset area of cut was determined by tensile test and finite element method.The influence of adjacent blades on failure blades was considered in the test.The test scheme was developed to obtain the failure rotation speed ,the impact image of the failure blade and the casing ,the impact load of the rotor ,the axis orbit during the test and the dynamic response of the casing after the impact.The results show that the turbine blade is broken at 5620r/min ,which is accurately controlled within a predetermined range.The casing can contain the failure blade.The test scheme is reasonable andeffective and can provide reference for the containment test of aeroengine casing.Key words:containment test ;casing ;failure rotation speed ;high-speed photography ;axis orbit ;aeroengine0引言随着航空发动机技术的不断发展，转子转速越来越快。