【摘要】：航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣包容性設(shè)計及評估在航空發(fā)動機(jī)整機(jī)研發(fā)中占有重要地位。隨著雙層結(jié)構(gòu)機(jī)匣在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域中愈來愈廣泛地應(yīng)用,研究一套適用于雙層機(jī)匣的包容準(zhǔn)則將使試驗研發(fā)的成本大大降低,對航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的預(yù)設(shè)計及防護(hù)評估具有重要意義。本論文對機(jī)匣的包容性問題進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析、數(shù)值仿真、試驗驗證等研究,基于絕熱剪切理論,提出了一種計算無間隙雙層機(jī)匣彈道極限的方法,通過數(shù)值仿真進(jìn)行參數(shù)修正,經(jīng)參數(shù)修正后的無間隙雙層金屬機(jī)匣彈道極限計算模型,可以計算某總厚的雙層機(jī)匣在任意內(nèi)外層板厚度比下的彈道極限。本方法可作為雙層機(jī)匣包容準(zhǔn)則的判定標(biāo)準(zhǔn)之一。本論文對雙層金屬機(jī)匣的包容過程進(jìn)行理論建模,通過選擇打靶模型將機(jī)匣的包容性問題進(jìn)行簡化,經(jīng)理論推導(dǎo)建立了雙層無間隙金屬機(jī)匣的彈道極限計算模型,采用TC4材料進(jìn)行一系列的數(shù)值仿真與試驗研究,結(jié)果如下:提出了任意形狀葉片效力系數(shù)k的計算方法,完善了平板條葉片k值的取值范圍;通過數(shù)值仿真對雙層無間隙金屬靶板的彈道極限模型進(jìn)行部分參數(shù)修正,得到具有穩(wěn)定區(qū)間的參數(shù)取值范圍。對雙層無金屬板的抗沖擊能力進(jìn)行分析,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),雙層無間隙TC4板的抗沖擊能力隨著內(nèi)層板厚度的增大先變小后增大,經(jīng)參數(shù)修正的彈道極限模型計算結(jié)果與數(shù)值仿真及試驗結(jié)果吻合良好,能較準(zhǔn)確的預(yù)測雙層TC4板的彈道極限速度。對雙層有間隙金屬靶板的抗沖擊能力進(jìn)行分析,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),隨著間隙的變化,雙層間隙板的抗侵徹破壞能力變化復(fù)雜,與間隙變化不呈現(xiàn)單調(diào)關(guān)系。針對包容性整機(jī)試驗,本文還對葉片飛斷方法進(jìn)行研究,對現(xiàn)有的航空發(fā)動機(jī)葉片飛斷方法進(jìn)行評估,結(jié)合聚能射流侵徹靶板的理論,將聚能切割器用于葉片飛斷方法的研究。通過比較圓錐罩與楔形罩發(fā)現(xiàn),楔形罩形成的射流速度更快,能量密度更高;并選擇以楔形罩為代表的線型聚能切割器進(jìn)行數(shù)值仿真探討,改變楔形罩半錐角的大小,探究半錐角對線型聚能切割器切割能力的影響,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),線性聚能切割法在葉片飛斷試驗中的應(yīng)用對機(jī)匣整體試驗的優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。
【圖文】：

圖１．１．３英國航空公司波音７７７－２００邐圖ｌ．ｌ．４波音７４７－３００發(fā)動機(jī)燒毀逡逑因大量飛行事故帶來的嚴(yán)重后果，國內(nèi)外在軍用和民用航空發(fā)動機(jī)規(guī)范中對機(jī)匣逡逑的包容能力要求都有專門的條例闡述，如美國聯(lián)邦航空規(guī)則（ＦＡＲ３３）［７］，英國《航空逡逑燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)通用規(guī)范》（00－９７１）［８］，中國《航空發(fā)動機(jī)適航規(guī)定》（ＣＣＡＲ－３３）［９］逡逑等［１（）］。這類規(guī)定與條款，主要體現(xiàn)在對發(fā)動機(jī)機(jī)匣包容性的嚴(yán)格設(shè)計要求，防止斷裂逡逑葉片或輪盤碎片穿透機(jī)匣造成重大飛行事故。如今雙層金屬機(jī)匣在航空發(fā)動機(jī)中應(yīng)用逡逑愈來愈廣泛，目前三大包容準(zhǔn)則（英國Ｒｏｌｌｓ邋Ｒｏｙｃｅ公司的包容系數(shù)法、美國ＦＡＡ的逡逑ＵＥＤＤＡＭ計算公式和俄羅斯的破壞勢能法）也均針對單層機(jī)匣，而我國目前還未有一逡逑套完整的包容準(zhǔn)則，航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)作為“十三五”發(fā)展規(guī)劃百項工程的重中之重，逡逑航空發(fā)動機(jī)包容準(zhǔn)則的研宄對我國自主研發(fā)航空發(fā)動機(jī)的重要性不言而喻，不僅能為逡逑工程實踐提供堅實可靠的基礎(chǔ)，，更能在航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣包容性理論的研究上有一個新逡逑的突破。逡逑１．２研究進(jìn)程逡逑于航空動機(jī)的機(jī)匣包容性研宄，可分為基于沖擊動力學(xué)與毀傷力學(xué)的理論研逡逑

圖２．２．１．１單個壓氣機(jī)葉片包容曲線ｌ５５】邐圖２．２．１．２單個渦輪葉片包容曲線【５５］逡逑２．２．２破壞勢能法逡逑破壞勢能法［５６］是俄羅斯人基于能量守恒原理提出的理論模型，并由試驗得到經(jīng)驗逡逑系數(shù)以完善公式。破壞勢能法考慮了機(jī)匣彎曲變形和剪切變形的影響，認(rèn)為斷片的動逡逑能主要轉(zhuǎn)化為使機(jī)匣產(chǎn)生彎曲和剪切變形的能量。逡逑在破環(huán)勢能法中，斷片的動能由動能定理得到：N希劍鰨疲玻玻渲校砦掀叔義狹�；ｒ为断片藗R�。机蠅哪咨愵H苡賞淝湫文芐『圖羥斜湫文芤�，组硞悖辶x匣皇欠癜縈砂踩凳峙卸�。／Ｖ定疫姫：％逦，峨s誥梅㈠義隙�，要求／０欏２１．０，而峨s諉裼梅⒍�，要求／０欏２１．１，符合译E弦�，则判定机险d義戲習(xí)菪砸�。辶x匣壞耐淝湫文芐『圖羥斜湫文苠灞硎疚哄義希溴澹絅／７邋Ｗ逡逑ｂ邋２邋ｍａｘ邋ｍａｘ逡逑ｆ邋＝邋ＬｔＴ逡逑ｍａｘ邐０邐（２．２．２．１）逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V232

【參考文獻(xiàn)】

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1 李建平;程軍;熊偉;郭曉剛;;穿甲彈對均質(zhì)裝甲板毀傷效能的數(shù)學(xué)研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2015年02期

2 游毓聰;邱從禮;梁興;趙鋒;;穿甲過程中薄靶等效關(guān)系研究[J];四川兵工學(xué)報;2014年12期

3 段sコ

本文編號：2674913