【正文】 行的一部分設(shè)計(jì)性能驗(yàn)證試驗(yàn)。所得數(shù)據(jù)證明已有的模型，并精化未來的理論模型。 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)時以紅線轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下葉片脫落，持續(xù) 15s 不動油門，然后拉停發(fā)動機(jī)。這種試驗(yàn)可以查明葉片飛出和隨后停車的整個動態(tài)過程，不僅可以驗(yàn)證發(fā)動機(jī)包容高能碎片的能力，還可以驗(yàn)證安裝節(jié)和結(jié)構(gòu)件承受葉片飛出產(chǎn)生平衡力的能力。 2．零件試驗(yàn) 不同于試樣試驗(yàn)，零件試驗(yàn)的目的是確定該零件在發(fā)動機(jī) 上的表現(xiàn)，而不是單單確定數(shù)據(jù)庫中材料的使用性能。使用真實(shí)零件的原因是確保由鍛造和熱處理引起的內(nèi)部殘余應(yīng)力，由機(jī)械加工和表面處理引起的表面殘余應(yīng)力，以及零件接觸面處的局部應(yīng)力分布等代表真實(shí)情況。 應(yīng)作的折衷包括： ，并可導(dǎo)致偏于安全或偏于危險的試驗(yàn)結(jié)果。為最大限度地減少必要的工藝構(gòu)件，需要進(jìn)行工程判斷，以確保連接盡可能代表真實(shí)情況。 ，發(fā)動機(jī)在過渡態(tài)運(yùn)行中，自然地在某些構(gòu)件中可能引起極大的溫度梯度。在被試構(gòu)件中準(zhǔn)確模擬這些溫度 梯度，將需要大量的能量，而且這樣作違反進(jìn)行零件試驗(yàn)的目的之一是簡化模擬發(fā)動機(jī)條件。 ．許多試驗(yàn)在靜態(tài)下進(jìn)行，而模擬的是動態(tài)載荷情況(盤輪驅(qū)動臂靜壓試驗(yàn)中用靜壓力模擬離心力）。由于離心力作用的影響隨半徑變化，在使用這種方法時，必須考慮到使整個構(gòu)件中的應(yīng)力也隨之變黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 22 化。 第三類，潤滑和傳動。這種試驗(yàn)是關(guān)廠軸承、齒輪箱和附件傳動性能的。零件的潤滑應(yīng)包括滑油系統(tǒng)和泵?；拖到y(tǒng)完成許多功能，如冷卻零件、加熱燃油、形成動空氣封嚴(yán)、潤滑、帶走磨削碎片等。 傳動試驗(yàn)與兩類零件有關(guān)，即傳 遞運(yùn)動的零件 (如齒輪 )和隔離零件的零件 (如滾珠軸承 )。將轉(zhuǎn)動構(gòu)件與靜止支承結(jié)構(gòu)分開要采剛的零件試驗(yàn)要求動的載荷和靜載荷。 作為設(shè)計(jì)和研制過程的一部分，需要進(jìn)行下列試驗(yàn)： 1)新型軸承和材料試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備可以使軸承以代表性的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并施加外部作用力。滑油可以加溫到代表性的溫度向設(shè)備供油。同時由加熱空氣來模擬加壓軸承腔。 2)發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)再現(xiàn)試驗(yàn)，在試驗(yàn)器上考察潤滑系統(tǒng)性能，并檢查滑油噴嘴的流量和供油情況，以及供、回油泵性能。對有代表性的發(fā)動機(jī)，滑油乳化和空氣／滑油封嚴(yán)的性能也進(jìn)行試驗(yàn)。 3)滑油發(fā)熱現(xiàn)象試驗(yàn)，滑油發(fā)熱有兩個主要原因。其一，由于潤滑劑的粘性阻尼引起的動力加熱；其二，由于熱零件的傳導(dǎo)。這兩者都是不希望有的功率吸收。因此，為確定批生產(chǎn)發(fā)動機(jī)中的最有效結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行試驗(yàn)，研究各種設(shè)計(jì)改進(jìn)。 4)在載荷作用下發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)試驗(yàn)，承受高工作齒載荷的齒輪在專用試驗(yàn)器上評定其承載能力。用于再現(xiàn)大型減速齒輪箱的特件的試驗(yàn)器包括兩個相同的齒輪箱 (見圖 32)。其中，一個輸入軸與另 — 個輸出軸相連，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。通過扭矩加載裝置對齒輪加載。該系統(tǒng)從外部驅(qū)動，用較低輸入功率模擬高功率系統(tǒng)。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 23 圖 32 大型減速齒輪箱試驗(yàn)設(shè)備 綜合上述，充分的完整性試驗(yàn)對驗(yàn)證構(gòu)件計(jì)算模型的準(zhǔn)確性、確定構(gòu)件和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性及壽命是極其重要的，試驗(yàn)也是充實(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的基本手段。先進(jìn)、完善的試驗(yàn)設(shè)備是確保發(fā)動機(jī)可靠性的基本條件之一。 強(qiáng)化影響發(fā)動機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件的研究和控制 深入研究影響發(fā)動機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件是提高發(fā)動機(jī)可靠性和耐久性的根本途徑之一。尤其是在型號研制中，突出地抓住關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制，是實(shí)現(xiàn)高可靠性發(fā)動機(jī)的具體措施。由于熱端部件，如燃燒室、渦輪靜子葉片，渦輪 轉(zhuǎn)于葉片和渦輪盤等是影響發(fā)動機(jī)可靠性的關(guān)鍵件，因此下面將以熱端部件的主要研究工作為例來說明這一問題。 熱端部件的主要研究工作涉及到多學(xué)科的研究成果，諸如氣動熱力學(xué)、燃燒、傳熱，結(jié)構(gòu)分析、疲勞、蠕變和斷裂、表面防護(hù)和高溫測量等。提高熱端部件可靠性和耐久性的主要途徑可概括為： 1)采用承受更高使用溫度的材料； 2)更有效的冷卻技術(shù)以降低材料溫度； 3)先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以減少應(yīng)力； 4)在設(shè)計(jì)分析過程中精確的分析模型和計(jì)算機(jī)程序以確定熱點(diǎn)、高應(yīng)力。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 24 對零件的壽命預(yù)估工 作的流程 見 圖 3— 3 中 所示 。實(shí)際上，設(shè)計(jì)一個滿足規(guī)定壽命目標(biāo)的零件，如渦輪轉(zhuǎn)子葉片，需要作壽命預(yù)估系統(tǒng)的多次迭代，不斷改變?nèi)~片幾何形狀、材料或每個通道冷卻效果，直到預(yù)估到滿意的壽命目標(biāo)。 圖 3— 3 熱端零件壽命預(yù)估的分析流程 為了提高預(yù)估的準(zhǔn)確性和能力，還需要深入理解耐久性的基本物理現(xiàn)象，并作出更精確的模擬，既強(qiáng)調(diào)局部的又注意整體的條件和響應(yīng)，適應(yīng)非線性和非彈性特征和將某些二維模型擴(kuò)展到三維。 熱端部件的主要研究工作概述如下： 1）測量，包括熱端觀測系統(tǒng)、動態(tài)燃?xì)鉁囟葴y量系統(tǒng)、渦輪 靜態(tài)應(yīng)變儀，渦輪熱通量傳感器、激光斑紋應(yīng)變測量、高溫應(yīng)變儀材料熱端傳感器、熱端用激光風(fēng)速儀，熱端部件測量技術(shù)的應(yīng)用。 2)燃燒，燃燒室氣動熱力模型的評估、數(shù)值方法、流動干擾實(shí)驗(yàn)，燃油渦流特性、質(zhì)量和動量傳遞、擴(kuò)壓器／燃燒室相互干擾、摻混射流混合研究、進(jìn)入燃燒室流場的橫向射流噴射?；鹧孑椛溲芯?。 3)渦輪傳熱，彎管內(nèi)主流紊流對流動的膨響、無氣膜冷卻的二維傳熱、有前緣冷卻的二維傳熱。有下游氣膜冷卻的二維傳熱、渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)轉(zhuǎn)子葉片和靜子葉片傳熱系數(shù)的測量。三維邊界層程序評估、旋轉(zhuǎn)條件下冷卻側(cè)的傳熱 、紊流對傳熱影響、葉尖區(qū)的傳熱、沖擊冷卻、禍輪轉(zhuǎn)子葉片傳熱的計(jì)算、用激光風(fēng)速儀測渦輪流動、真實(shí)發(fā)動機(jī)工作條件下的渦輪氣動熱力試驗(yàn)。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 25 4)結(jié)構(gòu)分析，熱／結(jié)構(gòu)載荷傳遞程序、三維非彈性分析方法、部 件的特定?；⒒鹧嫱惭h(huán)壽命的確定、結(jié)構(gòu)部件響應(yīng)程序、本構(gòu)模型的建立、均質(zhì)材料本構(gòu)模化、單晶合金的理結(jié)構(gòu)模型、單晶和定向凝固合金的雙軸結(jié)構(gòu)方程的推導(dǎo)。 5)疲勞與斷裂，均質(zhì)材料的蠕變疲勞壽命的預(yù)估、高溫下裂紋的擴(kuò)展、非均質(zhì)材料的壽命預(yù)估和材料結(jié)構(gòu)特性、疲勞裂紋增長機(jī)理的分析、高溫疲勞和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的重要作用。 6)表面防 護(hù)，表面化學(xué)對熱腐蝕的影響、隔熱涂層壽命預(yù)估、葉片沉積模型、隔熱涂層的機(jī)械特性、涂層氧化／擴(kuò)散的預(yù)估、沉積模型的證實(shí)、雙循環(huán)的破壞作用、試驗(yàn)臺／發(fā)動機(jī)相關(guān)等。 綜上 ,深入研究 熱端部件對于提高發(fā)動機(jī)可靠性、使發(fā)動機(jī)能穩(wěn)定的工作具有重要意義。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 26 總結(jié) 發(fā)動機(jī)是飛機(jī)性能和成本的決定性因素，所以在現(xiàn)階段進(jìn)一步提高航空發(fā)動機(jī)的可靠性仍然是一個重要的追求，提高航空發(fā)動機(jī)的可靠性，發(fā)動機(jī)使用壽命的延長，對于降低維護(hù)與修理成本有著重要作用。因此要不斷采取措施，尤其是改進(jìn)發(fā)動機(jī)熱部件的可靠性，保證發(fā)動機(jī)能 夠安全穩(wěn)定的工作。 與美國相比，整體差距約在 30年左右，首先一個是設(shè)計(jì)水平，目前我們 高壓壓氣機(jī) 設(shè)計(jì)應(yīng)該說已經(jīng)獲得突破，性能上基本能夠滿足后續(xù)發(fā)展的要求，但與美國還有一些差距，主要表現(xiàn)在 壓氣機(jī) 的試驗(yàn)落后，主要短板是試驗(yàn)設(shè)備，很多設(shè)備依賴于進(jìn)口，進(jìn)口的肯定不會是最好的。 燃燒室 的設(shè)計(jì)應(yīng)該是短 板，高溫、高壓、高效的 燃燒室 設(shè)計(jì)受限制于材料的水平，國產(chǎn)材料差距較大。渦輪設(shè)計(jì)主要也是受限制于材料，此外還有渦輪冷卻技術(shù)沒有突破。 總體上來說，性能水平能夠達(dá)到美國 90年代的水平，特別是最近的 核心機(jī) 研制，為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但性能水平的提高仍舊不足以彌補(bǔ)和美軍的差距，主要是進(jìn)入 21世紀(jì) 后，美國實(shí)際上已經(jīng)將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在了發(fā)動機(jī) 可靠性工程 上，這主要是因?yàn)槊绹蜒兄瞥晒Φ?7代 核心機(jī) ，而現(xiàn)在F22 使用的發(fā)動機(jī) 核心機(jī) 僅為第四代，已經(jīng)滿足使用，因此其將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在 可靠性工程 方向，重點(diǎn)提高使用可靠性和任務(wù)成功率。這方面我們的差距相當(dāng)大，僅處在起步階段，急需要機(jī)關(guān)和工程界提升認(rèn)識。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 27 致謝 本課題在選題及完成過程中得到 王立波 老師的悉心指導(dǎo) 。 王 老師多次詢問研究 進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度， 精益求精 的 工作作風(fēng) ， 誨人不倦 的高尚 師德 ， 嚴(yán)以律己 、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、 平易近人 的 人格魅力 對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的 研究方法 ，還 使我明白了許多 待人接物 與 為人處世 的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的， 傾注了導(dǎo)師大量的 心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x ！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。 王 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對 王 老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)， 春夢 秋云，聚散真容易。三年的大學(xué)生活馬上結(jié)束，回首過去，我發(fā)現(xiàn)自己的知識是如此淺薄，浪費(fèi)了很多寶貴的學(xué)習(xí)時間，需要學(xué)習(xí)的東西還很多。三年轉(zhuǎn)瞬即逝，不得不離開學(xué)校，再次感謝學(xué)校給我這么好的學(xué)習(xí)條件和機(jī)會，感謝老師給我寶貴的知識和做人的道理，感謝所有同學(xué)們，陪我走過著三年。 由于本人的知識面欠全，設(shè)計(jì)中還存在不足，但我相信通過這次設(shè)計(jì)老師將會給我一個肯定的評價，同時這也將為我今后走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基 礎(chǔ)。 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動化學(xué)院畢業(yè)論文 28 參考文獻(xiàn) 【 1】 張寶誠等 .航空發(fā)動機(jī)可靠性與經(jīng)濟(jì)性 .國防工業(yè)出版社， 【 2】 陳云翔主編 .可靠性與維修性工程 .國防工業(yè)出版社， 【 3】 秦英笑主編 .可靠性、維修性、保障性概論 .國防工業(yè)出版社 ， 【 4】 孫全主編 .裝備可靠性與綜合保障 .國防科技大學(xué)出版社， 【 5】 張林霞主編 .可靠性理論與工程應(yīng)用 .國防工業(yè)出版社， 【 6】 王玉山 .燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)原理 [M].西安：西安工業(yè)大學(xué)出版社， 1998. 【 7】 鄭修本主編 .機(jī)械制造 工 藝學(xué) .北京；機(jī)械 工業(yè)出版社， 1999 【 8】 許德珠主編 .機(jī)械工程材料 .北京；，高等教育出版社， 2021 【 9】 陳榕林主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊 .北京；科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 1995 【 10】陳立德主編 .械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .北京；高等教育出版社， 2021