【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空涡轮轴发动机，尤其涉及一种基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法。
技术介绍
1、发动机设计载荷谱取决于发动机工作状态参数和飞行状态参数的时间历程。发动机工作状态参数主要包含功率状态、转速、温度等，飞行状态参数主要有飞行高度、飞行速度、大气温度等，由上述参数与持续时间编制设计载荷谱。
2、现有技术的载荷谱设计方法，主要基于飞行任务剖面或已有发动机外场使用数据，通过发动机性能模型计算或雨流计数统计方法，得到发动机燃气发生器转速区间与涡轮温度相关时间矩阵或动力涡轮转速区间与涡轮温度相关时间矩阵，再与发动机各状态下的转速或温度对比，得到发动机各状态的时间占比即止。然而发动机在不同地域的使用存在较大的差异，如高原地区使用的发动机相比平原地区功率下降很大，导致发动机在高原使用需要较多的最大状态占比，在发动机能力不变的条件下，相应的就必须要减少其他状态的时间占比，但如何调整发动机各状态的时间比例，现有技术缺少换算公式，或者采用从基础型发动机使用中获得各状态间关系的经验系数进行等效。但是经验法仅适用于改进型发动机的载荷谱设计，对于新研发动机载荷谱的编制由于缺少历史数据支撑，无法进行正确的等效转换。
3、现有发动机载荷谱各状态等效转换的经验法，仅限于有基础型发动机经验数据支撑的改进型发动机相关载荷谱设计领域，对于新研制的发动机需要进行各状态等效转换时，无法解决转换的合理性和准确性问题，使得现有技术在实际工程应用中存在较大的使用局限性，不能满足目前新研发动载荷谱设计需求。
1、本专利技术的目的在于解决
技术介绍
中的至少一个技术问题，提供一种基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，包括：
3、根据发动机多个典型任务剖面信息，采用发动机性能模型，对各典型任务剖面中的功率需求进行分析，得到第一应用场景下各任务剖面发动机状态及其持续时间，即第一应用场景下发动机载荷谱参数；
4、拟合发动机燃气涡轮工作叶片累计热损伤与温度之间的关系式，基于所述关系式计算第一应用场景下发动机各状态不同温度持续时间下的累计热损伤；
5、将发动机应用于第二应用场景，并保持所述累计热损伤不变，获取发动机载荷谱中发动机各状态的持续时间及时间占比，即第二应用场景下发动机载荷谱参数。
6、根据本专利技术的一个方面，所述累计热损伤与温度之间的关系式包括：
7、；
8、；
9、式中：
10、为累计热损伤；
11、为与温度相关的单位时间损伤函数；
12、为与转子转速ng、大气温度t0相关的寿命损伤修正函数；
13、为持续时间；
14、a为斜率；
15、b为常数；
16、c为截距；
17、通过计算发动机各状态温度下的燃气涡轮工作叶片的应力，参考叶片材料的蠕变-寿命方程，得到发动机各状态下燃气涡轮工作叶片的损伤，从而拟合出不同温度下的a、b、c系数。
18、根据本专利技术的一个方面，所述累计热损伤由单位时间热损伤累计得到，单位时间热损伤按典型温度点损伤值进行线性插值得到：
19、；
20、式中：
21、t为某温度值；
22、为某温度值下的单位时间热损伤；
23、为比某温度值高一级的典型温度点；
24、为比某温度值低一级的典型温度点；
25、为比某温度值高一级的典型温度点单位时间热损伤；
26、为比某温度值低一级的典型温度点单位时间热损伤。
27、根据本专利技术的一个方面，获取发动机载荷谱中发动机各状态的持续时间的时间占比为：
28、计算得到发动机各状态温度下的持续时间以及该持续时间所占第二应用场景下各任务剖面时间的比值。
29、根据本专利技术的一个方面，所述发动机各状态包括：最大状态、中间状态和最大连续状态。
30、根据本专利技术的方案，可以首先将航空涡轮轴发动机置于例如高原地区（第一应用场景）使用，使得航空涡轮轴发动机在较为恶劣的环境执行飞行任务，这样通过计算获取在较为恶劣的环境下的累计热损伤后，将计算得到的累计热损伤作为极值，从而形成有效的历史数据支撑，进而实现正确可靠的例如平原地区（第二应用场景）的等效转换，保证发动机载荷谱中发动机各状态的持续时间的时间占比的设计可靠且准确。
31、根据本专利技术的方案，本专利技术对于新研制的发动机在进行各状态等效转换时，能够有效解决转换的合理性和准确性问题，使得在实际工程应用中避免了使用局限性，能够满足目前新研发动载荷谱设计需求。
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1.一种基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，所述累计热损伤与温度之间的关系式包括：
3.根据权利要求2所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，所述累计热损伤由单位时间热损伤累计得到，单位时间热损伤按典型温度点损伤值进行线性插值得到：
4.根据权利要求1所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，获取发动机载荷谱中发动机各状态的持续时间及时间占比为：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，所述发动机各状态包括：最大状态、中间状态和最大连续状态。
【技术特征摘要】
1.一种基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，所述累计热损伤与温度之间的关系式包括：
3.根据权利要求2所述的基于热损伤数的航空涡轮轴发动机载荷谱设计方法，其特征在于，所述累计热损伤由单位时间热损伤累计得到，单位时间热损...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧白羽，刘扬，石嵩，杨勐，杨柳，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军航空兵学院陆军航空兵研究所，
类型：发明
国别省市：
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