航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的核心部件,在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中,總是存在沙塵、小石塊等物體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片造成損傷,如果此類損傷不及時(shí)進(jìn)行修復(fù),會(huì)因?yàn)榱鸭y擴(kuò)展而造成整個(gè)葉扇的斷裂失效。本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)問(wèn)題,設(shè)計(jì)一款氣動(dòng)打磨設(shè)備,實(shí)現(xiàn)在不拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)情況下的葉片修磨功能。論文應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)葉輪在氣壓作用下的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,最后通過(guò)數(shù)值模擬方法實(shí)現(xiàn)葉輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。首先,針對(duì)作業(yè)任務(wù)要求,完成了氣動(dòng)打磨儀的設(shè)計(jì):通過(guò)設(shè)計(jì)打磨頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了打磨頭多角度打磨;設(shè)計(jì)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)打磨頭不同進(jìn)給量的磨削;視覺(jué)系統(tǒng)中的內(nèi)窺鏡設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)打磨情況的實(shí)時(shí)觀測(cè)。然后,針對(duì)打磨頭軸線與來(lái)流方向存在角度的實(shí)際工況,應(yīng)用被動(dòng)型動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)葉輪被動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)用戶自定義函數(shù)定義葉輪的物理屬性,實(shí)現(xiàn)了葉輪在未知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程。通過(guò)對(duì)速度矢量圖的分析,驗(yàn)證了氣動(dòng)原理的合理性。根據(jù)數(shù)值模擬所得轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù),應(yīng)用Sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行數(shù)值擬合,采用插值法和數(shù)值積分,得出不同氣壓作用下轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)公式。通過(guò)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證,經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差在10%以內(nèi),驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。最后,通過(guò)對(duì)葉輪力學(xué)模型的分析,得出影響葉輪氣動(dòng)性能的主要參數(shù),針對(duì)不同葉片間距和不同葉扇曲率對(duì)葉輪氣動(dòng)性能的影響,得出氣動(dòng)性能最佳葉輪的幾何參數(shù),實(shí)現(xiàn)了葉輪的優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V263.6
【部分圖文】：

1.1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片損傷現(xiàn)象航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的關(guān)鍵部件，是精密復(fù)雜的高技術(shù)產(chǎn)品，其大量零部件都是在十分惡劣的環(huán)境下工作，承受著高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速的工作負(fù)荷，以滿足高性能的要求，并確保安全可靠地運(yùn)行[1-3]。在各種飛機(jī)的飛行環(huán)境中，總是存在沙塵、石塊、飛鳥(niǎo)、金屬塊或金屬碎片等各種各樣的物體，當(dāng)飛機(jī)起飛降落和低空飛行時(shí)，由于其進(jìn)氣氣流產(chǎn)生巨大的吸力，上述物體很容易被吸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道，打在發(fā)動(dòng)機(jī)前端的風(fēng)扇、壓氣機(jī)葉片或其他部位，給發(fā)動(dòng)機(jī)的性能或結(jié)構(gòu)帶來(lái)十分不利的影響[4]。其中一類由小的石塊、金屬塊或大的沙粒等“硬物”對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片帶來(lái)的損傷，在國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)中，均被稱為“外物損傷”，簡(jiǎn)稱 FOD。嚴(yán)重的 FOD 事件可能使葉片直接折斷或者在被打傷后因承載能力大幅度下降，使葉片在很短的時(shí)間內(nèi)斷裂失效。脫落的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片還可能繼續(xù)打在其他葉片或者發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣處，從而引發(fā)一系列的斷裂失效事故。對(duì)于某些不嚴(yán)重的 FOD 事件，雖然在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)引發(fā)重大事故，但是 FOD 裂紋可能會(huì)在載荷作用下繼續(xù)產(chǎn)生裂紋或者擴(kuò)展，導(dǎo)致葉片的斷裂失效，也會(huì)引發(fā)重大的安全事故[5-7]。

1.1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片損傷現(xiàn)象航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的關(guān)鍵部件，是精密復(fù)雜的高技術(shù)產(chǎn)品，其大量零部件都是在十分惡劣的環(huán)境下工作，承受著高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速的工作負(fù)荷，以滿足高性能的要求，并確保安全可靠地運(yùn)行[1-3]。在各種飛機(jī)的飛行環(huán)境中，總是存在沙塵、石塊、飛鳥(niǎo)、金屬塊或金屬碎片等各種各樣的物體，當(dāng)飛機(jī)起飛降落和低空飛行時(shí)，由于其進(jìn)氣氣流產(chǎn)生巨大的吸力，上述物體很容易被吸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道，打在發(fā)動(dòng)機(jī)前端的風(fēng)扇、壓氣機(jī)葉片或其他部位，給發(fā)動(dòng)機(jī)的性能或結(jié)構(gòu)帶來(lái)十分不利的影響[4]。其中一類由小的石塊、金屬塊或大的沙粒等“硬物”對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片帶來(lái)的損傷，在國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)中，均被稱為“外物損傷”，簡(jiǎn)稱 FOD。嚴(yán)重的 FOD 事件可能使葉片直接折斷或者在被打傷后因承載能力大幅度下降，使葉片在很短的時(shí)間內(nèi)斷裂失效。脫落的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片還可能繼續(xù)打在其他葉片或者發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣處，從而引發(fā)一系列的斷裂失效事故。對(duì)于某些不嚴(yán)重的 FOD 事件，雖然在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)引發(fā)重大事故，但是 FOD 裂紋可能會(huì)在載荷作用下繼續(xù)產(chǎn)生裂紋或者擴(kuò)展，導(dǎo)致葉片的斷裂失效，也會(huì)引發(fā)重大的安全事故[5-7]。

葉片損傷判定描述
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