某航空发动机使用载荷对其整机寿命和可靠性的影响研究

摘要

为了对飞机发动机整机及零部件进行准确的应力和寿命分析，这就需要首先进行合理、高可靠的载荷谱分析。编制模拟发动机真实情况的合理载荷谱是现役发动机的定延寿以及结构疲劳设计的首要工作，对后续的可靠性分析和试验工作的成败，经费和时间都有重大的影响。航空发动机技术是世界军事强国优先发展并且高度垄断而严密封锁的关键技术，是一个国家装备军事水平与科技实力和综合国力的重要标记。因此，开展航空发动机整机载荷谱编制理论及数据处理技术研究，对提高发动机整机及零部件的结构强度和寿命可靠性具有重要的理论价值和重大工程应用前景。
　　航空发动机由大量零组件组成，整机的可靠性是建立在单元体（零组件）可靠性基础上的。其零组件各有自身的工作特点与可靠性指标，只有当零组件的可靠性得以实现时，发动机整体的可靠性才能得以保证和实现。所以航空发动机的可靠性研究难度很大。因此为了研究发动机的载荷对其可靠性寿命的影响，首先必须找出影响发动机可靠性寿命的主要零组件或薄弱零组件，确定这些零组件在使用、维修过程中出现的主要故障模式。然后研究载荷对这些故障模式的影响，统计载荷谱的差异性对这些故障形成和发展的影响程度，进而揭示发动机载荷对其整机寿命和可靠性的影响规律。
　　本论文考虑到发动机的载荷谱及其结构形式的复杂性，在确定载荷谱、载荷分布函数的基础上，分析讨论了各种寿命可靠性数学模型的适用范围，最后确定了适用于本发动机的寿命可靠性数学模型。通过发动机飞行小时与转子循环数，确定了载荷与主要零组件寿命之间的关系，再根据分布函数和广义应力-强度干涉模型，计算了一定可靠度下的使用寿命和检查周期。

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第一章 绪论

1.1 选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容

1.4 论文的主要结构

第二章 航空发动机结构及载荷谱编制

2.1 航空涡轮风扇发动机结构

2.2 航空发动机整机载荷谱编制原理

2.3 航空发动机飞行剖面数据处理

第三章 航空发动机载荷的统计分析

3.1 载荷的分布特性

3.2 结构限制载荷的确定

3.3 确定载荷分布的方法

3.4 实测发动机载荷数据分析

3.5 小结

第四章 航空发动机的疲劳损伤与可靠性分析

4.1 发动机零组件S-N曲线方程的确定方法

4.2 疲劳累积损伤的Miner准则

4.3 等寿命曲线

4.4 变幅载荷下的疲劳寿命估算

4.5 疲劳分析的名义应力法

第五章 航空发动机疲劳寿命分析

5.1 某型发动机I级涡轮盘所受的应力载荷分析

5.2 某型发动机I级涡轮盘的S-N曲线拟合

5.3 发动机I级涡轮盘的可靠性寿命估算

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

作者攻硕期间取得的成果