航空发动机可调放气活门作动机构设计方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机可调放气活门作动机构设计方法，涉及航空发动机设计领域，用以提高航空发动机可调放气活门作动机构设计的效率。该方法包括以下步骤：建立作动机构的第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系，并且定义以下各特征点：主动曲柄的转轴中心为特征点A，主动曲柄与从动连杆的转动连接处为特征点B，从动连杆与摇臂转动连接点为特征点C，活门转轴中心为特征点D，主动曲柄与联动环转动连接点为特征点E，主动连杆与主动曲柄转动连接点为特征点F，主动连杆与作动筒转动连接点为特征点G；设定输入参数；计算得到放气活门关闭、半开和全开三种状态下的目标参数。上述技术方案，设计效率高。设计效率高。设计效率高。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机可调放气活门作动机构设计方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机压气机领域，具体涉及一种航空发动机可 调放气活门作动机构设计方法。

技术介绍

[0002]现代民用航空发动机为大涵道比涡扇发动机。为了解决在低转速 时增压级流量与高压压气机流量不匹配造成的喘振等问题，在风扇增 压级和高压压气机之间设计有可调放气机构。当可调放气机构的放气 活门打开时，通过放气使高压压气机进口空气流量减小，避免高压压 气机因流量系数过大而出现堵塞，从而改善了增压级和高压压气机之 间的匹配关系，预防发动机喘振等情况的发生。
[0003]内开式可调放气机构的设计重点是作动机构的设计。作动机构包 括作动筒、连杆、放气活门、曲柄、联动环。这些部件装配后通过运 动学分析确定结构最终状态。相关技术中，在选定机构的结构形式后， 采用作图法或试凑法来确定机构构件尺寸。
[0004]专利技术人发现，现有技术中至少存在下述问题：相关技术中采用作 图法或试凑法来确定机构构件尺寸，这需要经过大量的迭代计算。对 于复杂的空间运动，这些方法效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种航空发动机可调放气活门作动机构设计方法，用 以提高航空发动机可调放气活门作动机构设计的效率。
[0006]本专利技术实施例提供了一种航空发动机可调放气活门作动机构设计 方法，包括以下步骤：
[0007]建立作动机构的第一坐标系、第二坐标系以及第三坐标系；其中， 所述第一坐标系以风扇增压级的转轴轴线上的点作为坐标原点，所述 第二坐标系以旋转所述第一坐标系得到，所述第三坐标系以平移所述 第一坐标系得到；并且定义以下各特征点：主动曲柄的转轴中心点为 特征点A，主动曲柄与从动连杆的可转动连接点为特征点B，从动连杆 与摇臂的可转动连接点为特征点C，活门转轴的中心点为特征点D，所 述主动曲柄与联动环的可转动连接点为特征点E，主动连杆与所述主 动曲柄的可转动连接点为特征点F，所述主动连杆与作动筒的可转动 连接点为特征点G；
[0008]设定输入参数；
[0009]根据所述参数输入量以及坐标系，计算得到放气活门关闭、半开 和全开三种状态下的目标参数。
[0010]在一些实施例中，所述参数输入量包括以下至少其中之一：放气 活门的旋转角度、特征点D的坐标值、特征点A相对于特征点D的坐 标值、特征点A处的轴线向量、特征点G处的轴线向量、特征点A和 特征点B连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点A和特征点B连 线在XY平面的投影角度、特征点A和特征点E连线在XZ平面的投影 长度和角度、特征点A和
特征点E连线在XY平面的投影角度、特征点 A和特征点F连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点A和特征点F 连线在XY平面的投影角度、特征点D和特征点C连线在XZ平面的投 影长度和角度、特征点D和特征点C连线在XY平面的投影角度、特征 点F和特征点G连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点F和特征 点G连线在XY平面的投影角度、内机匣通孔横坐标；其中第一坐标系 为XYZ坐标系。
[0011]在一些实施例中，所述目标参数包括以下至少其中之一：作动距 离、主动曲柄旋转角度、各个特征点的坐标值、作动机构与内机匣通 孔的两个交点的半径值、特征点B处的关节轴承角度、特征点E处的 关节轴承角度、特征点F处的关节轴承角度。
[0012]在一些实施例中，计算以下目标参数：
[0013]在第一坐标系中，根据特征点D的坐标值以及特征点A相对于特 征点D的坐标值；和/或，
[0014]在第一坐标系中，计算放气活门关闭时特征点C的坐标；和/或，
[0015]在第一坐标系中，计算放气活门全开时特征点C的坐标；和/或，
[0016]在第一坐标系中，计算放气活门全开时主动曲柄的旋转角度；和 /或，
[0017]根据所述主动曲柄的旋转角度，计算在第二坐标系中，旋转后的 特征点B、特征点E和特征点F的圆柱坐标；和/或，
[0018]通过坐标转化，得到在第三坐标系中的特征点B、特征点E和特 征点F的绝对坐标值；和/或，
[0019]通过坐标转化，得到在第一坐标系中的特征点B、特征点E和特 征点F的绝对坐标值；和/或，
[0020]在第一坐标系中，计算放气活门关闭时特征点G的坐标。
[0021]在一些实施例中，计算第二坐标系的单位向量，所述第二坐标系 以旋转所述第一坐标系、且以特征点A为坐标原点得到；所述第三坐 标系以平移第一坐标系、且以特征点A为坐标原点得到，采用以下步 骤计算放气活门全开时主动曲柄的旋转角度：
[0022]计算特征点B在第三坐标系中的坐标；
[0023]计算特征点B在第二坐标系中的坐标；
[0024]计算特征点B在第二坐标系下旋转后的坐标；
[0025]计算旋转后的特征点B坐标在第三坐标系中的坐标；
[0026]计算旋转后的特征点B坐标在第一坐标系中的坐标。
[0027]根据上述步骤计算得到的特征点B在第一坐标系中的坐标，采用 二分法计算得到主动曲柄的旋转角度。
[0028]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0029]根据所述主动曲柄的旋转角度，计算在第二坐标系中旋转后的特 征点B、特征点E和特征点F的坐标以及圆柱坐标；
[0030]通过坐标转化，计算得到在第一坐标系中特征点B、特征点E和 特征点F的坐标。
[0031]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0032]计算放气活门关闭时特征点G的坐标。
[0033]在一些实施例中，采用以下步骤之一计算作动距离：
[0034]根据放气活门关闭时特征点F和特征点G的坐标，以及放气活门 全开时特征点F的
坐标，采用二分法计算作动位移。
[0035]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0036]计算特征点A、特征点B和特征点C连线与内机匣通孔的第一交 点；
[0037]计算作动机构与所述内机匣通孔的第二交点；
[0038]计算上述第一交点和第二交点的半径，以判断作动机构是否与所 述内机匣运动干涉。
[0039]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0040]计算特征点E的半径，以判断联动环是否与流道干涉。
[0041]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0042]计算活门半开时作动机构各点的坐标；和/或，
[0043]计算活门半开时曲柄连杆在特征点E处的法向量；和/或，
[0044]计算活门半开时曲柄在特征点B处的法向量；和/或，
[0045]计算活门半开时曲柄在特征点F处的法向量。
[0046]在一些实施例中，方法还包括以下步骤：
[0047]计算活门关闭、全开两种情形下，曲柄连杆在特征点B、特征点E 和特征点F处的法向量；
[0048]计算活门半开时从动连杆在特征点B、特征点C处的法向量。
[0049]在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机可调放气活门作动机构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：建立作动机构的第一坐标系、第二坐标系以及第三坐标系；其中，所述第一坐标系以风扇增压级的转轴轴线上的点作为坐标原点，所述第二坐标系以旋转所述第一坐标系得到，所述第三坐标系以平移所述第一坐标系得到；并且定义以下各特征点：主动曲柄的转轴中心点为特征点A，主动曲柄与从动连杆的可转动连接点为特征点B，从动连杆与摇臂的可转动连接点为特征点C，活门转轴的中心点为特征点D，所述主动曲柄与联动环的可转动连接点为特征点E，主动连杆与所述主动曲柄的可转动连接点为特征点F，所述主动连杆与作动筒的可转动连接点为特征点G；设定输入参数；根据所述参数输入量以及坐标系，计算得到放气活门关闭、半开和全开三种状态下的目标参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数输入量包括以下至少其中之一：放气活门的旋转角度、特征点D的坐标值、特征点A相对于特征点D的坐标值、特征点A处的轴线向量、特征点G处的轴线向量、特征点A和特征点B连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点A和特征点B连线在XY平面的投影角度、特征点A和特征点E连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点A和特征点E连线在XY平面的投影角度、特征点A和特征点F连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点A和特征点F连线在XY平面的投影角度、特征点D和特征点C连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点D和特征点C连线在XY平面的投影角度、特征点F和特征点G连线在XZ平面的投影长度和角度、特征点F和特征点G连线在XY平面的投影角度、内机匣通孔横坐标；其中第一坐标系为XYZ坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标参数包括以下至少其中之一：作动距离、主动曲柄旋转角度、各个特征点的坐标值、作动机构与内机匣通孔的两个交点的半径值、特征点B处的关节轴承角度、特征点E处的关节轴承角度、特征点F处的关节轴承角度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算以下目标参数：在第一坐标系中，根据特征点D的坐标值以及特征点A相对于特征点D的坐标值；和/或，在第一坐标系中，计算放气活门关闭时特征点C的坐标；和/或，在第一坐标系中，计算放气活门全开时特征点C的坐标；和/或，在第一坐标系中，计算放气活门全开时主动曲柄的旋转角度；和/或，根据所述主动曲柄的旋转角度，计算在第二坐标系中，旋转后的特征点B、特征点E和特征点F的圆柱坐标；和/或，通过坐标转化，得到在第三坐标系中的特征点B、特征点E和特征点F的绝对坐标值；和/或，通过坐标转化，得到在第一坐标系中的特征点B、特征点E和特征点F的绝对坐标值；和/或，在第一坐标系中，计算放气活门关闭时特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞松林，姚玉花，张云亮，鲍骐力，郑召斌，王子钰，寇苓芩，康金，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：