航空发动机压气机叶片-封严涂层碰摩仿真与实验研究

发布时间：2021-12-10 06:18

　　为了提高推重比和效率,航空发动机转静子之间的间隙越来越小,导致航空发动机发生碰摩故障的风险大大增加。封严涂层涂覆在航空发动机机匣处,当航空发动机发生碰摩故障时,封严涂层往往参与其中。良好的摩擦磨损性能是封严涂层实现其功能的重要保障。研究涂层的参数对摩擦磨损性能的影响对于确定涂层的喷涂参数以达到更好的摩擦磨损性能具有重要意义。转子叶片-封严涂层碰摩模型较之传统的转子轮盘-机匣碰摩模型更接近真实碰摩故障下的转子系统,有助于了解真实碰摩故障下的转子系统状态。因此本文通过仿真和实验相结合的方法研究封严涂层摩擦磨损性能和叶片-涂层碰摩过程中叶片及转子系统的动力学响应。基于库伦摩擦模型和平面应力分析模型,建立封严涂层的滑动摩擦有限元模型,研究涂层/粘结层/基体系统在接触载荷作用下的应力分布情况。详细分析摩擦系数、涂层厚度以及粘结层厚度等参数对涂层表面、涂层与粘结层界面以及粘结层与基体界面处的应力大小和分布的影响。基于接触动力学理论,建立航空发动机压气机叶片-封严涂层/机匣碰摩仿真有限元模型。模拟真实叶片模型与封严涂层或机匣发生碰摩的瞬态过程。对比分析叶片-机匣碰摩和不同侵入深度下叶片-涂层碰摩时碰... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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航空发动机制造商市场份额Figure1-1Marketsharesofaviationenginemanufacturers

图 1-2 燃气涡轮发动机剖视图Figure 1-2 Section view of gas turbine engine，航空发动机在设计和装配的过程中由于种种原因无法将叶尖首先，航空发动机零部件加工和发动机的装配过程中都有可能产计阶段必须考虑零件加工的公差以及装配误差；其次，航空发下运行，叶片等零件在热效应的作用下会发生膨胀，转子轴在能发生弯曲变形[6]。另外，发动机零部件会在发动机发生振动等，这些原因都可能导致叶片和机匣发生碰撞。因此，预留一动机工程师们在设计之初就必须考虑的问题。由于过大的叶尖发动机的效率，叶尖间隙过小时叶片与机匣发生碰摩的风险会大间隙值的大小通常控制在 2~3mm。如何利用合理的手段将叶降到最低又能同时保护叶片在发生碰摩故障时不受损伤成为航的一大热点。在这种背景下，可磨耗封严涂层应运而生。耗封严涂层又称可刮削封严涂层，通过热喷涂的方式涂覆在航航空发动机运转时，叶片在旋转过程中和涂层发生接触，由于

第一章 绪 论功能[9]。封严涂层的重要功能之一是在航空发动机发生碰损伤，由于较之叶片而言，涂层的硬度更低，且具有较低，当叶片和涂层发生接触时会牺牲涂层以保护叶片。尽管当叶片和涂层发生碰摩时，若涂层在接触载荷的作用下产整块脱落则难以发挥其作用，这是航空发动机实际运行过究如何在涂层的喷涂过程中确定合理的喷涂参数从而使损性能具有重要意义。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3532062