本發(fā)明涉及航空發(fā)動機，公開了一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、加力燃燒室能夠提供發(fā)動機50％以上推力，占有重要的地位，該部件大量使用約1.0mm的薄壁構件，隨著發(fā)動機長期使用，多次發(fā)生由燒蝕、振動、熱變形等引起薄壁構件開裂脫落，形成的金屬片狀物脫落進入流道可能造成下游的噴油桿或穩(wěn)定器碰撞損傷，詳見如圖1所示，繼而導致發(fā)動機嚴重故障，給飛行安全帶來較大隱患。若一旦檢查發(fā)現(xiàn)構件開裂或有脫落趨勢就更換或分解維修零部件，這將帶來巨大的維修和經(jīng)濟成本，所以工程上較多參考研制經(jīng)驗制定損傷容限標準，確定初步的脫落面積，還需開展大量的整機試車不斷修正損傷容限標準，這將帶來一定的技術風險和高昂的試驗成本。

2、因此如何確定加力燃燒室脫落內(nèi)物的面積大小顯得至關重要，目前暫無針對加力燃燒室脫落內(nèi)物的面積大小確定方法的專利及相關文獻，且沒有較為公開的簡易方法來針對性評估加力燃燒室脫落物的內(nèi)物碰撞損傷。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法及系統(tǒng)，可簡單、高效開展流道脫落內(nèi)物對下游物體的碰撞損傷評估，為制定加力燃燒室初期損傷容限標準提供指導依據(jù)；且分析過程節(jié)約了通過動態(tài)仿真分析的大量計算時間。

2、為了實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明采用的技術方案是：

3、一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法，包括：

4、根據(jù)加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的橫截面面積和力學性能參數(shù)，確定破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量；所述懸掛零部件包括噴油桿和火焰穩(wěn)定器；

5、根據(jù)加力燃燒室的進口位置以及加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的軸向位置，獲得片狀脫落物從脫落運動至與對應懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能；

6、根據(jù)所述危險能量、所述單位面積最大動能以及對應懸掛零部件碰撞后的應變率要求值和拉伸破壞時延伸率，分析獲得破壞懸掛零部件的片狀脫落物容許面積初始值；

7、選擇片狀脫落物容許面積初始值中的最小值，確定為加力燃燒室片狀脫落物容許面積。

8、進一步地，破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量wiph＝aij·αik，其中aij為第i個懸掛零部件的橫截面面積，αik為第i個懸掛零部件的材料沖擊韌性。

9、進一步地，片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能其中l(wèi)i為片狀脫落物從加力燃燒室進口位置內(nèi)錐體脫落運動至與第i個懸掛零部件碰撞過程中沿氣流方向的運動距離；ρx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流密度，vx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流素度，dx為微分符號。

10、進一步地，片狀脫落物容許面積初始值其中，aicr為片狀脫落物破壞第i個懸掛零部件的臨界脫落面積，δiyx為第i個懸掛零部件碰撞后的應變率要求值，δiph為第i個懸掛零部件拉伸破壞時延伸率。

11、為實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明還提供了一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定系統(tǒng)，包括：

12、第一分析模塊，用于根據(jù)加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的橫截面面積和力學性能參數(shù)，確定破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量；所述懸掛零部件包括噴油桿和火焰穩(wěn)定器；

13、第二分析模塊，用于根據(jù)加力燃燒室的進口位置以及加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的軸向位置，獲得片狀脫落物從脫落運動至與對應懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能；

14、第三分析模塊，用于根據(jù)所述危險能量、所述單位面積最大動能以及對應懸掛零部件碰撞后的應變率要求值和拉伸破壞時延伸率，分析獲得破壞懸掛零部件的片狀脫落物容許面積初始值；

15、輸出模塊，用于選擇片狀脫落物容許面積初始值中的最小值，確定為加力燃燒室片狀脫落物容許面積。

16、進一步地，所述第一分析模塊中，破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量wiph＝aij·αik，其中aij為第i個懸掛零部件的橫截面面積，αik為第i個懸掛零部件的材料沖擊韌性。

17、進一步地，片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能其中l(wèi)i為片狀脫落物從加力燃燒室進口位置內(nèi)錐體脫落運動至與第i個懸掛零部件碰撞過程中沿氣流方向的運動距離；ρx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流密度，vx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流素度，dx為微分符號。

18、進一步地，所述第三分析模塊中，片狀脫落物容許面積初始值其中，aicr為片狀脫落物破壞第i個懸掛零部件的臨界脫落面積，δiyx為第i個懸掛零部件碰撞后的應變率要求值，δiph為第i個懸掛零部件拉伸破壞時延伸率。

19、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所具備的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的橫截面面積和力學性能參數(shù)，確定破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量，再根據(jù)加力燃燒室的進口位置以及加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的軸向位置，獲得片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能；根據(jù)所述危險能量、所述單位面積最大動能以及懸掛零部件碰撞后的應變率要求值和拉伸破壞時延伸率，分析獲得破壞懸掛零部件的片狀脫落物容許面積初始值?？珊唵?、高效開展流道脫落內(nèi)物對下游物體的碰撞損傷評估，為制定加力燃燒室初期損傷容限標準提供指導依據(jù)；且分析過程節(jié)約了通過動態(tài)仿真分析的大量計算時間，尤其是在薄壁熱件的損傷標準制定過程中避免了盲目參考國外設計的技術風險，且能為后續(xù)服役中的維修提供參考指標。

技術特征：

1.一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法，其特征在于，破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量wiph＝aij·αik，其中aij為第i個懸掛零部件的橫截面面積，αik為第i個懸掛零部件的材料沖擊韌性。

3.根據(jù)權利要求1所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法，其特征在于，片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能其中l(wèi)i為片狀脫落物從加力燃燒室進口位置內(nèi)錐體脫落運動至與第i個懸掛零部件碰撞過程中沿氣流方向的運動距離；ρx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流密度，vx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流素度，dx為微分符號。

4.根據(jù)權利要求3所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法，其特征在于，片狀脫落物容許面積初始值其中，aicr為片狀脫落物破壞第i個懸掛零部件的臨界脫落面積，δiyx為第i個懸掛零部件碰撞后的應變率要求值，δiph為第i個懸掛零部件拉伸破壞時延伸率。

5.一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分析模塊中，破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量wiph＝aij·αik，其中aij為第i個懸掛零部件的橫截面面積，αik為第i個懸掛零部件的材料沖擊韌性。

7.根據(jù)權利要求5所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定系統(tǒng)，其特征在于，片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能其中l(wèi)i為片狀脫落物從加力燃燒室進口位置內(nèi)錐體脫落運動至與第i個懸掛零部件碰撞過程中沿氣流方向的運動距離；ρx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流密度，vx為加力燃燒室流場軸向位置x處的氣流素度，dx為微分符號。

8.根據(jù)權利要求5所述的加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定系統(tǒng)，其特征在于，所述第三分析模塊中，片狀脫落物容許面積初始值其中，aicr為片狀脫落物破壞第i個懸掛零部件的臨界脫落面積，δiyx為第i個懸掛零部件碰撞后的應變率要求值，δiph為第i個懸掛零部件拉伸破壞時延伸率。

技術總結
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術領域，公開了一種加力燃燒室片狀脫落物容許面積的確定方法及系統(tǒng)，根據(jù)加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的橫截面面積和力學性能參數(shù)，確定破壞懸掛零部件的片狀脫落物危險能量，再根據(jù)加力燃燒室的進口位置以及加力燃燒室內(nèi)懸掛零部件的軸向位置，獲得片狀脫落物從脫落運動至與懸掛零部件碰撞行程中的單位面積最大動能；根據(jù)所述危險能量、所述單位面積最大動能以及懸掛零部件碰撞后的應變率要求值和拉伸破壞時延伸率，分析獲得破壞懸掛零部件的片狀脫落物容許面積初始值?？珊唵胃咝ч_展流道脫落內(nèi)物對下游物體的碰撞損傷評估，為制定加力燃燒室初期損傷容限標準提供指導依據(jù)；且分析過程節(jié)約了通過動態(tài)仿真分析的大量計算時間。

技術研發(fā)人員：徐勇強,李鑫,黃維娜,陳壽富,沈蓮,古遠興,郝永振,孫海鶴,秦仕勇,沈曉薇,王智學
受保護的技術使用者：中國航發(fā)四川燃氣渦輪研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/2