本發(fā)明涉及航空發(fā)動機吸鳥適航符合性驗證技術領域。

背景技術：

現(xiàn)代渦輪噴氣航空發(fā)動機工作時極易吸入飛鳥，鳥體撞擊發(fā)動機風扇或壓氣機葉片，造成葉片的變形，影響發(fā)動機的正常工作，危及飛行安全。世界各大航空強國均高度重視航空發(fā)動機葉片抗鳥撞設計與分析工作，并以適航條例的形式規(guī)定了發(fā)動機葉片抗鳥撞的能力及其評估要求。任意一款發(fā)動機定型前，需要采用風扇組件及全尺寸發(fā)動機開展吸鳥適航驗證試驗，即采用空氣炮發(fā)射規(guī)定質量的鳥，按一定的速度與入射位置撞擊不同旋轉速度的風扇。在世界通行的幾款適航條例中，只有鳥的質量給予了明確規(guī)定，其他如吸鳥速度，撞擊位置，發(fā)動機工作狀態(tài)等驗證用關鍵參數只給出了大致的范圍，必須采用分析方法確定，以指導發(fā)動機吸鳥適航驗證試驗與確立發(fā)動機葉片抗鳥撞設計準則。因此必須發(fā)展一種分析方法來確定吸鳥試驗時選取的關鍵吸鳥參數，評估鳥撞擊風扇葉片的綜合損傷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種航空發(fā)動機風扇吸鳥適航符合性驗證關鍵參數分析方法，能夠確定適航符合性驗證時采用的發(fā)動機最嚴酷吸鳥狀態(tài)，評估吸鳥后風扇葉片的損傷程度。

為實現(xiàn)上述目的，該發(fā)明可采用如下技術方案：

一種航空發(fā)動機風扇吸鳥適航符合性分析方法，包括以下步驟：

(1)、定義關鍵吸鳥參數CIP組合，該參數CIP組合決定了吸鳥適航驗證時的各項發(fā)動機工作及鳥撞輸入狀態(tài)，該參數組合包括：關鍵吸鳥參數包含鳥速V_B、撞擊葉身高度L_C和風扇轉速V_F，其參數組合為：CIP＝F(V_B，L_C，V_F)；

(2)、選取CIP條件下的鳥撞擊葉片結果參數組合，該鳥撞擊葉片結果參數組合包含以下參數：關鍵撞擊參數包括葉片前緣應力S_L、根部應力S_R、撞擊點位移D_I和葉尖相對位移D_T；

(3)、使用定義好的參數CIP組合建模并通過該建模得到鳥撞擊葉片結果參數結果，對其進行無量綱處理，得到無量綱化的鳥撞擊結果參數；

(4)、定義綜合關鍵撞擊參數SCIP組合，對無量綱鳥撞擊結果參數進行求和，得到各CIP狀態(tài)下SCIP的值大小并排序，當SCIP值最大時對應的CIP狀態(tài)，即為適航符合性驗證時發(fā)動機狀態(tài)及投射用鳥的輸入參數；同時此SCIP值最大時對應的CIP狀態(tài)輸入后的鳥撞擊風扇損傷效果將標志為最嚴酷。

有益效果：本發(fā)明航空發(fā)動機風扇吸鳥適航符合性驗證關鍵參數分析方法的關鍵在于提出了一種量化的航空發(fā)動機風扇葉片吸鳥損傷評估方法，通過定義正確的吸鳥狀態(tài)輸入參數，計算獲取鳥撞擊葉片的損傷響應，通過定義損傷響應參數的組合，評估鳥撞擊損傷的嚴酷程度，進而反推適航取證時應采用的發(fā)動機試驗狀態(tài)輸入。

進一步的，步驟(4)中，綜合關鍵撞擊參數SCIP組合包括：葉片前緣應力S_L、根部應力S_R、撞擊點位移D_I和葉尖相對位移D_T，設每次吸鳥試驗時的關鍵吸鳥CIP參數組合中，鳥速為V_Bi，撞擊弦長位置為L_Ci，風扇轉速為V_Fi，每次吸鳥撞擊共影響n個葉片，其中第j個葉片上，經無量綱化后，葉片前緣撞擊點最大應力為S_Lji，葉根位置最大應力為S_Rji，葉片前緣撞擊點位移為D_Iji，葉尖位移為D_Tji，其中n為大于1的整數，j為在1～n范圍內的整數；定義綜合關鍵撞擊參數：

進一步的，在步驟(3)中，使用三維繪圖軟件建立風扇模型，采用六面體單元對風扇葉片模型進行有限元網格劃分，使用定義好的CIP參數組合建立鳥體模型，并施加包括轉速、約束、接觸、阻尼的控制參數，保存為計算用文件，并進行隱式計算，得到鳥撞擊葉片結果參數。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中采用的有限元模型示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

本發(fā)明公開為一種航空發(fā)動機風扇吸鳥適航符合性驗證關鍵參數分析方法的分析實例，下面對采用本發(fā)明方法的詳細實施步驟進行敘述。

針對某型風扇吸入單只中鳥的工況進行評估，確定適航符合性驗證時的發(fā)動機工作狀態(tài)及試驗狀態(tài)。

(1)定義該風扇驗證條件下的關鍵吸鳥參數CIP(Critical Ingestion Parameters)組合，包含入射鳥速V_B，撞擊葉身高度L_C和風扇轉速V_F，其參數組合為：CIP＝F(V_B，L_C，V_F)。

(2)選取CIP條件下的鳥撞擊葉片結果參數組合，該參數組合包含以下參數：關鍵撞擊參數包括葉片前緣應力S_L、根部應力S_R、撞擊點位移D_I和葉尖相對位移D_T。

(3)使用三維繪圖軟件UG建立如圖1所示的有限元風扇模型，使用分網工具軟件HyperMesh，采用六面體單元對風扇葉片模型進行有限元網格劃分，將劃分好的網格文件導入有限元瞬態(tài)分析軟件LS-NYNA-Prepost處理器中，使用定義好的CIP參數組合，使用SPH粒子建立鳥體模型，并施加轉速、約束、接觸、阻尼等控制參數，保存為計算用K文件，在LS-DYNA求解器中進行隱式計算，得到鳥撞擊葉片結果參數結果，對其進行無量綱處理，得到無量綱化的鳥撞擊結果參數。

(4)定義綜合關鍵撞擊參數SCIP(Synthesized Critical Impact Parameters)組合，對無量綱鳥撞擊參數進行求和，得到各CIP狀態(tài)下SCIP的值大小并排序，如表1所示。其中，綜合關鍵撞擊參數SCIP組合包括：葉片前緣應力S_L、根部應力S_R、撞擊點位移D_I和葉尖相對位移D_T，設每次吸鳥試驗時的關鍵吸鳥CIP參數組合中，鳥速為V_Bi，撞擊弦長位置為L_Ci，風扇轉速為V_Fi，每次吸鳥撞擊共影響n個葉片，其中第j個葉片上，經無量綱化后，葉片前緣撞擊點最大應力為S_Lji，葉根位置最大應力為S_Rji，葉片前緣撞擊點位移為D_Iji，葉尖位移為D_Tji，其中n為大于1的整數，j為在1～n范圍內的整數；定義綜合關鍵撞擊參數：

當SCIP值最大時對應的CIP狀態(tài)，即為適航符合性驗證時發(fā)動機狀態(tài)及投射用鳥的輸入參數；同時此狀態(tài)輸入后的鳥撞擊風扇損傷效果將標志為最嚴酷。此例中，當關鍵吸鳥參數組合選取為CIP＝F(72，70％，100％)時，綜合關鍵撞擊參數SCIP取得最大值，風扇將遇到最為嚴酷的鳥撞損傷。

表1不同試驗關鍵吸鳥參數組合條件下的關鍵撞擊參數和綜合關鍵撞擊參數