一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103293002A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103293002103293002A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310217041.1(22)申请日2013.06.03(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人洪伟荣张国静宣海军(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人周烽(51)Int.Cl.G01M15/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法(57)摘要本发明公开了一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法，该方法主要利用线型聚能切割技术和无线起爆技术来使得风扇叶轮叶片在预定转速飞断撞击机匣，从而完成航空发动机风扇级机匣包容试验。该方法简单可靠，转速控制更为精确，提高了包容试验的精度。CN103293002ACN10329ACN103293002A权利要求书1/1页1.一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设计线型聚能切割器：包括设计药形罩的厚度、材料以及切割器的装药量、截面参数等；步骤2：制备步骤1得到的线型聚能切割器并将其用螺钉固定于风扇叶片根部；步骤3：在与装有线型聚能切割器对称的叶片上设置平衡块，并在动平衡仪上完成带工装风扇叶轮的动平衡；步骤4：将步骤3得到的风扇叶轮安装到高速旋转器动力输出端的柔性轴上，将无线起爆器接收端安装固定于柔性轴的轴心部位；步骤5：将模拟机匣用螺栓固定于试验腔体内，与风扇叶轮同轴放置并保证与叶尖之间的间隙均匀，模拟机匣上粘贴有应变片，通过引线连接至动态应变仪；步骤6：将高速相机悬挂固定于高速旋转器正上方，并透过防弹玻璃拍摄试验腔；将内置于高速旋转器内部、成90度安置在柔性轴下端的两个电涡流位移传感器通过引线连接至高速数据采集示波器；将步骤4中无线起爆器信号发射端信号引线连接至高速相机、动态应变仪以及高速数据采集示波器的触发端；步骤7：启动高速旋转器，待转速升至预定飞断转速并保持，发送起爆信号引爆线型聚能切割器，完成对风扇叶轮叶片的切割，并同步触发高速相机、动态应变仪以及高速数据采集示波器，完成实验数据采集。2CN103293002A说明书1/3页一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法技术领域[0001]本发明涉及一种线型聚能切割技术，尤其涉及一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法。背景技术[0002]随着航空技术的发展，航空发动机的推重比不断提高，发动机转子的转子的转速也越来越高，由于发动机叶片长期在恶劣工况中运转，因此引发疲劳断裂是不可避免的，断叶对高空飞行的飞机是极大的威胁。若机匣被击穿，高速高能的碎片将击坏飞机机舱、油箱、控制电路等，最终可能造成机毁人亡的事故，因此各航空大国都在航空发动机规范中对机匣包容性做出严格规定。为了获得相应航管部门的适航许可证，需要在专门的高速旋转器上，取一级风扇并使叶片在某一预定转速从根部飞断后撞击机匣以测试机匣的包容能力。为了使叶片飞断，通常做法是在叶片上预制一定深度的裂纹，使得叶片能在预定转速范围内飞断。[0003]线型聚能装药是聚能装药的一种形式，聚能炸药爆炸后，爆轰产物以极大的压力作用于金属药形罩，使其在对称平面内发生高速碰撞，药形罩内壁挤出一条向装药底部高速运动的刀片状金属射流，足以对钢板起到侵蚀切割作用。当前线型聚能切割主要应用于军事领域或是建筑物的定向拆除等方面。[0004]由于计算误差和加工误差，预制裂纹使叶片飞断对于转速的控制误差比较大，因此有必要研究出更为精确的控制叶片飞断方法。据公开发表文献，国外公司曾利用在叶片根部预置炸药的方式实现叶片在预定转速下的飞断，不过只是零星的文字性描述，未见其具体实施方法，并不能为我所用。发明内容[0005]为了实现在更精准的预定转速下的叶片飞断，本发明创造性的将线型聚能切割技术引入到所进行的机匣包容试验中，提出一种基于线型聚能切割技术的机匣包容试验方法。[0006]本发明的具体技术方案是：基于线型聚能切割技术的包容试验方法。具体包含以下步骤：1）专用线型聚能切割器的设计。当前应用的线型聚能切割器都是基于切割任务对于切割器的结构参数、装药量等专门进行设计，以确保具有足够的切割能力。由于叶片存在一定的弯曲弧度，因此需要线型聚能切割器对曲面形状的适应性。针对上述因素，利用非线性动力学计算软件LS-DYNA对线型聚能切割器射流形成过程以及对曲面靶板的侵蚀过程进行数值模拟，设计出对当前切割任务适应性强、经济合理的线型聚能切割器；2）将步骤1）得到的线型聚能切割器固定于风扇叶片根部，拟采用螺