(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210891516.4 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 沈锡钢　宋学舟　许丽叶　白天明　 尚尔魁　刘洋　张勇　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法 (57)摘要 本申请属于航空发动机 设计领域， 为一种航 空发动机一维模 型的机匣机动载荷分析方法， 在 进行航空发动机的机动载荷分析时， 通过先对转 子部件和静子部件的结构 进行分类， 而后获得对 应转静子部件的结构参数， 这样在进行转静子结 构模型的设计时， 转子部件和静子部件的具体位 置和基本参数已确定， 这样模型大的框架已经定 死， 不需要再进行大量的理论假设， 从而将不确 定因素转化至较小的范围内进行计算， 这样方案 调整后模型修改便捷， 不需要按部就班全部重新 计算； 载荷结果提取便捷， 不需要再考虑载荷是 否存在不平衡的问题； 同时由于理论假设的减 少， 计算结果精度有明显提升 。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115238389 A 2022.10.25 CN 115238389 A 1.一种航空发动机一维模型的机匣机动载荷分析 方法， 其特 征在于， 包括： 确定航空发动机转静子 部件的结构参数； 选择单元类型， 建立高低转子模型， 形成简化的转静子结构模型； 将转静子结构模型输入至有限元分析软件中， 结合实际发动机设计用的机动载荷工况 进行转静子结构模型 的计算， 获得安装节载荷、 支点载荷和各截面机动载荷的输出结果数 据。 2.如权利要求1所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于， 所 述转静子部件结构参数的确定方法为： 将转子部件和静子 部件按照截面和所在位置进行分类； 统计出所有静子 部件的质量、 质心和转动惯量。 3.如权利要求1所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于， 所 述转静子结构模型的单 元类型建立方法为： 设置两节点梁单元， 每个节点设置6个自由度； 设置质量单元， 按照部件的质量、 质心和 转动惯量设置质量单元的实常数； 设置弹簧单元， 按照部件的质量、 质心和转动惯量给出弹 簧单元的刚度； 按照部件的径向尺寸 转静子部件的截面 参数以及对应的材 料属性。 4.如权利要求3所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于： 过 发动机整机质心建立一条平行于X轴的梁单元L， 梁单元L的两端分别对应风扇机匣前安装 边和喷管 出口处的轴向位置 。 5.如权利要求3所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于， 所 述主辅安装节建立的具体方法为： 在 主安装节球头位置和每个推力拉杆靠近YZ主平面的两 个端面、 以及三个坐标点所在的YZ平 面与梁单元的交点处建立节 点a、 b、 c、 f、 g， 按照推力拉 杆的空间角度， 建立节点b`、 d`、 c`、 e`、 d和e， 并在d和e中点出建节点h； 通过梁单元连接af、 bg、 cg、 b`d`、 c`e`和dhe， 同时耦合bb`、 dd`、 cc`和ee`， 使拉杆b`d` 和c`e`为二力杆， 并在a和h施加约束， 其中节点a处约束侧向和垂向位移， h处约束轴向、 侧 向和垂向位移。 6.如权利要求3所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于， 所 述两节点梁单元的建立方法为： 根据每个部件的质心位置和相对应的截面的轴向位置 建立 节点， 部件截面取靠近整机质心一侧， 机匣截面轴向位置取靠近燃烧室一侧的轴向坐标值， 相邻两个节点之间通过梁单 元连接。 7.如权利要求3所述的航空发动机一维模型的机匣机动载荷 分析方法， 其特征在于， 所 述高低转子模型建立的具体方法为： 根据高低转子部件的相关数据， 建立高压轴和低压轴， 并在高压轴或低压轴 上建立风扇转子、 高压压气机转子、 高压涡轮转子和低压涡轮转子质 量单元， 高压轴与低压轴 上的节点分别与相应的梁单元上 的节点通过弹簧单元连接， 并且 高压轴和低压轴分别与不同的梁单 元重合。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115238389 A 2一种航空发动机一维模型的机匣机动载荷分析方 法 技术领域 [0001]本申请属于航空发动机设计领域， 特别涉及一种航空发动机一维模型的机匣机动 载荷分析 方法。 背景技术 [0002]对于整机 的机动载荷， 由于发动机整机和部件的结构不完全为静定结构， 而且涉 及的部件多， 在计算过程中需要建立一定的假设， 计算环节也比较繁琐， 容易产生错误， 所 需完成工作的时间也比较长 。 [0003]从效率角 度， 目前对于发动机在机动工况下各转静子部件的截面载荷， 所采取的 计算方法均是由发动机进口或出口开始向发动机内部逐一分析， 导致发动机位于中间部位 的零部件载荷计算效率 不高， 涉及到的截面简化 也比较复杂。 [0004]因此， 如何简单高效地计算 航空发动机的机动载荷是一个需要解决的问题。 发明内容 [0005]本申请的目的是提供了一种航空发动机一维模型的机匣机动载荷分析方法， 以解 决现有技 术中航空发动机的机动载荷计算效率低、 计算精度低的问题。 [0006]本申请的技术方案是： 一种航空发动机一维模型的机匣机动载荷分析方法， 包括： 确定航空发动机转静子部件的结构参数； 选择单元类型， 建立简化的转静子结构模型； 将转 静子结构模型输入至有限元分析软件中， 结合实际发动机 设计用的机动载荷工况进行转静 子结构模型的计算， 获得安装节载荷、 支点载荷和各截面机动载荷的输出 结果数据。 [0007]优选地， 所述转静子部件结构参数的确定方法为： 将转子部件和 静子部件按照截 面和所在位置进行分类； 统计出 所有静子 部件的质量、 质心和转动惯量。 [0008]优选地， 所述转静子结构模型的单元类型设置为： 设置两节点梁单元， 每个节点设 置6个自由度； 设置质量单元， 按照部件的质量、 质心和转动惯量设置质量单元的实常数； 设 置弹簧单元， 按照部件的质量、 质心和转动惯量给出弹簧单元的刚度； 按照部件的径向尺 寸 转静子部件的截面 参数以及对应的材 料属性。 [0009]优选地， 所述梁单元的建立方法为： 过发动机整机质心建立一条平行于X轴的梁单 元L， 梁单 元L的两端分别对应风扇机匣前安装边和喷管 出口处的轴向位置 。 [0010]优选地， 所述主辅安装节建立的具体方法为： 在主安装节球头位置和每个推力拉 杆靠近YZ主平 面的两个端面、 以及三个坐标点所在的YZ平 面与梁单元的交点处建立节 点a、 b、 c、 f、 g， 按照推力拉杆的空间角度， 建立节点b`、 d`、 c`、 e`、 d和e， 并在d和e中点出建节点 h； 通过梁单元连接af、 bg、 cg、 b`d`、 c`e`和dh e， 同时耦 合bb`、 dd`、 cc`和ee`， 使拉杆b`d`和 c`e`为二力 杆， 并在a和h施加约束， 其中节点a处约束侧向和垂向位移， h处约束轴向、 侧向 和垂向位移。 [0011]优选地， 所述两节点梁单元的建立方法为： 根据每个部件的质心位置和相对应的 截面的轴向位置建立节点， 部件截面取靠近整机质心一侧， 机匣截面轴向位置取靠近燃烧说　明　书 1/4 页 3 CN 115238389 A 3