[發明專利]一種基于線型聚能切割技術的機匣包容試驗方法

有效

• 申請號: 201310217041.1
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103293002A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 洪偉榮;張國靜;宣海軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種線型聚能切割技術，尤其涉及一種基于線型聚能切割技術的機匣包容試驗方法。

背景技術

隨著航空技術的發展，航空發動機的推重比不斷提高，發動機轉子的轉子的轉速也越來越高，由于發動機葉片長期在惡劣工況中運轉，因此引發疲勞斷裂是不可避免的，斷葉對高空飛行的飛機是極大的威脅。若機匣被擊穿，高速高能的碎片將擊壞飛機機艙、油箱、控制電路等，最終可能造成機毀人亡的事故，因此各航空大國都在航空發動機規范中對機匣包容性做出嚴格規定。為了獲得相應航管部門的適航許可證，需要在專門的高速旋轉器上，取一級風扇并使葉片在某一預定轉速從根部飛斷后撞擊機匣以測試機匣的包容能力。為了使葉片飛斷，通常做法是在葉片上預制一定深度的裂紋，使得葉片能在預定轉速范圍內飛斷。

線型聚能裝藥是聚能裝藥的一種形式，聚能炸藥爆炸后，爆轟產物以極大的壓力作用于金屬藥形罩，使其在對稱平面內發生高速碰撞，藥形罩內壁擠出一條向裝藥底部高速運動的刀片狀金屬射流，足以對鋼板起到侵蝕切割作用。當前線型聚能切割主要應用于軍事領域或是建筑物的定向拆除等方面。

由于計算誤差和加工誤差，預制裂紋使葉片飛斷對于轉速的控制誤差比較大，因此有必要研究出更為精確的控制葉片飛斷方法。據公開發表文獻，國外公司曾利用在葉片根部預置炸藥的方式實現葉片在預定轉速下的飛斷，不過只是零星的文字性描述，未見其具體實施方法，并不能為我所用。

發明內容

為了實現在更精準的預定轉速下的葉片飛斷，本發明創造性的將線型聚能切割技術引入到所進行的機匣包容試驗中，提出一種基于線型聚能切割技術的機匣包容試驗方法。

本發明的具體技術方案是：基于線型聚能切割技術的包容試驗方法。具體包含以下步驟：

1）專用線型聚能切割器的設計。當前應用的線型聚能切割器都是基于切割任務對于切割器的結構參數、裝藥量等專門進行設計，以確保具有足夠的切割能力。由于葉片存在一定的彎曲弧度，因此需要線型聚能切割器對曲面形狀的適應性。針對上述因素，利用非線性動力學計算軟件LS-DYNA對線型聚能切割器射流形成過程以及對曲面靶板的侵蝕過程進行數值模擬，設計出對當前切割任務適應性強、經濟合理的線型聚能切割器；

2）將步驟1）得到的線型聚能切割器固定于風扇葉片根部，擬采用螺釘固定并驗證螺釘在高速旋轉狀態下的可靠性；

3）完成步驟2）后，在與安裝有線型聚能切割器對稱的葉片上設置平衡塊，并在動平衡儀上完成帶工裝風扇葉輪的動平衡；

4）將步驟3）得到的風扇葉輪安裝到高速旋轉器動力輸出端的柔性軸上，并相應接好無線起爆器接收端的引線，將無線起爆器接收端安裝固定于軸心部位；

5）將模擬機匣用螺栓固定于試驗腔體內，與風扇葉輪同軸放置并保證與葉尖之間的間隙均勻，模擬機匣上粘貼有應變片，通過引線連接至動態應變儀；

6）安裝調試好高速相機、動態應變儀以及高速數據采集示波器，并將步驟4）中無線起爆器信號發射端信號引線連接至高速相機、動態應變儀以及高速數據采集示波器的觸發端，同步利用爆破信號作為數據采集的觸發信號；

7）各系統性能調試結束，相關人員退至安全距離以外，啟動高速旋轉器，待轉速升至預定飛斷轉速并保持，發送起爆信號引爆線型聚能切割器，完成對風扇葉輪葉片的切割，并同步觸發高速相機、動態應變儀以及高速數據采集示波器，完成實驗數據的采集。

本發明的有益效果是：

1、使得風扇級機匣包容試驗對于葉片飛斷轉速的控制更為精確，大大提高了試驗結果的精確性；

2、改進了原先采用的觸發系統。直接用無線起爆器的起爆信號對高速攝像機、動態應變儀以及高速數據采集示波器進行觸發，不再需要線圈觸發或者振動量觸發，簡化了試驗裝置；

3、裝置簡單，操作可靠性高，擴展了線型聚能切割器的應用范圍。

附圖說明

圖1為適應切割任務設計的專用線型聚能切割器截面示意圖；

圖2為基于線型聚能切割技術的包容試驗系統的結構示意簡圖。

圖1中：線型聚能切割器外殼1、高能炸藥2、藥形罩3；

圖2中：高速照相機4、1000W高強度直流燈5、透鏡6、無線起爆信號接收器7、線型聚能切割器8、風扇葉片9、機匣10、柔性軸11、高速旋轉器腔體12、試驗腔13。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例進一步說明本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。

圖1為適應切割任務設計的專用線型聚能切割器截面示意圖；