涡扇发动机鸟撞防护装置设计及仿真研究

摘要

航空发动机防鸟撞问题一直是世界性难题，关于其鸟撞问题的研究和预防一直以来受到工程设计部门的高度重视。目前国内外主要通过改进航空发动机叶片的结构和材料性能等综合途径来提高发动机抗鸟撞的能力，虽然取得了一定的成果，但效果还远远达不到预期。而在航空发动机外部加装鸟撞防护机构的设计研究，在国内外还基本上是空白。
　　本文根据航空发动机应用最广泛的涡扇发动机的工作性能及其结构特点，提出了一种全新的鸟撞防护机构设计思路，推导了鸟撞动力学的基本理论，通过与实验数据的对比，验证了SPH算法对鸟撞问题计算的准确性，并建立了鸟撞防护机构的三维模型，使用有限元软件对防护机构抗鸟撞进行了受力仿真，找出了符合设计要求的“防护索”材质，证明了防护机构的可行性和安全性。同时本文基于防护机构防鸟撞的设计理念，提出了利用爆炸冲击波防鸟撞的设计思路，推导了爆炸冲击波的基本理论及数学物理模型，计算了爆炸冲击波对航空发动机稳定性的影响，通过对计算结果的分析，阶跃幅值?/P P+为100％0的冲击波扰动对某型发动机进气风扇和压气机的稳定裕度损失最大分别为11.6%和8.9%，小于此型号发动机失稳的临界点13.3744%。可见，利用爆炸冲击波防鸟撞的设计思路是具有可行性的。
　　论文提出了全新的涡扇发动机防鸟撞设计方案，这对于增强遭受鸟体撞击的发动机安全性、提高飞机的飞行安全、降低航空公司的财产损失、挽救旅客的生命等方面都具有很重要的现实意义，同时为航空发动机防鸟撞方面的研究提供了新思路。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 鸟撞研究问题综述

1.3 本文的主要工作

第2章 鸟撞动力学的基本理论

2.1 引言

2.2 弹性动力学的基本理论与数值计算方法

2.3 大变形动力学基本方程与数值计算方法

2.4 本章小结

第3章 涡扇发动机鸟撞防护机构的设计

3.1 涡扇发动机鸟撞防护机构概述

3.2 鸟撞防护机构的设计要求

3.3 鸟撞防护机构的设计方案

3.4 鸟撞防护机构的动力学分析

3.5 本章小结

第4章 鸟撞防护机构的有限元分析

4.1 鸟体撞击航空发动机进气风扇的有限元分析

4.2 鸟体撞击防护索的有限元分析

4.3 本章小结

第5章 基于爆炸冲击波防鸟撞理论的基本原理

5.1 冲击波的基本原理

5.2冲击波的数学模型

5.3 冲击波数学模型求解的分析

5.4 本章小结

第6章 爆炸冲击波对发动机稳定性的影响

6.1 计算所采用的物理、数学模型

6.2 压气机的特性方程

6.3 方程的求解

6.4 冲击波对发动机稳定裕度损失的计算

6.5 本章小结

第7章 工作总结与展望

7.1 工作总结与对比

7.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研情况

一、攻读硕士学位期间发表的论文

二、攻读硕士学位期间参加的科研情况

致 谢

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