[發明專利]一種長壽命航空發動機的加速等效試驗方法

在審

• 申請號: 201911052122.4
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110646205A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 卿四喜;段紅春;馮祥金;方健;胡彥彬
• 申請（專利權）人: 中國航發成都發動機有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 51229 成都正華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李亞男

本發明公開了一種長壽命航空發動機的加速等效試驗方法，包括以下步驟：通過對發動機研制初期確定的設計工作載荷或實際使用載荷分析，確定在壽命期內發動機各個狀態下的工作時間以及發動機各類循環的次數；根據發動機在壽命期內工作時間的確定，進而通過持久損傷加速等效方法計算發動機在各個狀態下的單位壽命時間內的壽命損傷；根據發動機各類循環次數的確定，計算發動機在各個狀態單一循環作用下達到零件破壞時的循環數，進而通過損傷等效方法換算為發動機在各個循環狀態下的壽命損傷；該方法利用高損傷的狀態代替低損傷的狀態實現試車時間的縮短，以較少的試車時間和試車低循環數，達到按設計壽命進行耐久性試車等效的效果。

技術領域

本發明涉及航空發動機試驗技術領域，具體涉及一種長壽命航空發動機的加速等效試驗方法。

背景技術

長壽命航空發動機是由上萬個零件組成一體的用于產生推力的動力裝置，每一個零件在加工完成后都要先組裝成組件，各組件再組裝形成部件，各部件最后傳裝在一起再形成整臺發動機，長壽命航空發動機在制造成功后，必須先在地面試車臺上進行試驗,確定發動機壽命后才能交付用戶使用。

在發動機研制過程中，傳統的壽命考核方法是按照翻修壽命(小時數)進行1：1的長期試車，但是隨著發動機使用壽命的不斷延長，原來的1：1壽命試車存在著耗資多、周期長等問題。例如，目前長壽命航空發動機的壽命已達到10000小時以上，如果按照傳統方法進行全壽命試驗，至少需要3年時間才能完成壽命試驗，按照1小時消耗燃油5噸來計算，需要消耗50000噸燃油；如果遇到試驗出現缺陷或者故障時，通常需要重新開展試驗，傳統的試驗方法將消耗更多的時間與資源，費力費時，試驗周期長，容錯率低，試驗成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種長壽命航空發動機的加速等效試驗方法，以解決現有試驗方法試驗周期長的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種長壽命航空發動機的加速等效試驗方法，包括以下步驟：

步驟1：通過對發動機研制初期確定的設計工作載荷或實際使用載荷分析，確定在壽命期內發動機各個狀態下的工作時間以及發動機各類循環的次數；

步驟2：根據發動機在壽命期內工作時間的確定結果，計算發動機在各個狀態下長時間工作引起零件持久損傷造成零件破壞所需的時間，進而計算發動機在各個狀態下的單位壽命時間內的壽命損傷；

步驟3：根據發動機各類循環次數的確定結果，計算發動機在各種單一循環作用下達到零件破壞時的循環數，進而通過損傷等效方法換算為發動機在各種單一循環下的壽命損傷。

進一步，步驟2包括以下步驟：

步驟2.1：選取發動機零件，確定該零件的計算狀態；

步驟2.2：計算該零件在各個計算狀態下所對應的應力和溫度；

步驟2.3：通過試驗確定該零件材料在不同溫度下所對應的應力-壽命曲線或公式；

步驟2.4：利用該零件的應力-壽命曲線或公式，計算該零件在各個溫度和應力下的持久壽命；

步驟2.5：確定該零件各個計算狀態下在單位壽命時間內引起的壽命損傷；

步驟2.6：通過損傷等效方法對該零件在各狀態下每單位小時內的壽命損傷進行換算。

進一步，步驟3包括以下步驟：

步驟3.1：選取發動機零件；

步驟3.2：對該零件在不同應力循環狀態下進行試驗，從而得到零件在單一循環作用下達到破壞的循環數；

步驟3.3：確定該零件在單一循環作用下引起的壽命損傷；

步驟3.4：通過損傷等效方法對該零件在各循環狀態下的損傷進行換算。