基于接觸狀態(tài)分析的葉冠阻尼評估與改進設(shè)計

洪 杰 楊 鑫 陳璐璐 張大義

(北京航空航天大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，北京100191)

葉片屬于航空發(fā)動機的重要件或關(guān)鍵件，是發(fā)動機易出故障的零件，尤其是渦輪轉(zhuǎn)子葉片.發(fā)動機在整個工作包線內(nèi)工作時，葉片完全不發(fā)生共振是不可能的，只有通過合理設(shè)計和裝配控制保證在主要工作狀態(tài)下不發(fā)生足以引起高循環(huán)疲勞破壞的有害共振.因此，目前在大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)動機的低壓渦輪采用了帶冠葉片［1］，其中鋸齒形葉冠由于工作間隙易于控制，阻尼效果較好，得到了廣泛應(yīng)用［2］.

在葉冠設(shè)計中，過去一直沿用預(yù)扭設(shè)計方法［3－5］，忽略葉冠工作面具體接觸狀態(tài)，以主要的力學(xué)參數(shù)，分析帶冠葉片的整體動力學(xué)特性.這種方法適用于初步設(shè)計階段，根據(jù)整體力學(xué)性能要求，快速選定葉冠結(jié)構(gòu)參數(shù)，但難以詳細地反映出葉冠接觸面的工作狀態(tài)，當接觸面接觸應(yīng)力過大時，計算結(jié)果不夠準確.此外，對現(xiàn)有設(shè)計參數(shù)下的葉冠結(jié)構(gòu)無法進行準確的阻尼評估，進而更難以對不滿足要求的葉冠結(jié)構(gòu)提出具體的改進設(shè)計方法.

本文提出基于接觸狀態(tài)的鋸齒形葉冠阻尼設(shè)計方法，并針對某型帶冠渦輪葉片進行了阻尼評估與改進設(shè)計.從計算分析過程中可以看到，接觸狀態(tài)的提出為分析葉冠阻尼和設(shè)計葉冠結(jié)構(gòu)提供了新的途徑和方法，能夠更清楚、直觀、準確地體現(xiàn)葉冠工作過程中的實際接觸情況和受力狀態(tài).

1 基于接觸狀態(tài)的設(shè)計方法

1.1 接觸……

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