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大涵道比分排渦扇發動機渦輪軸斷裂過渡態性能仿真丁水汀 王家俊 劉傳凱北京航空航天大學 航空發動機研究院DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210142摘 要 為了研究雙軸大涵道比分排渦扇發動機軸斷裂失效后的動態性能，找出渦輪軸斷裂后最先發生的危害事件，建立能夠模擬氣流參數毫秒時間量級動態響應的大涵道比分排渦扇發動機共同工作方程和性能模型。

最近10年，大規模高性能并行計算技術的快速發展為發動機整機耦合仿真帶來了新的契機。

“只要推力大，板磚也能飛上天”，軍事愛好者們常用這句話來調侃航空發動機的重要性。

</strong></h3><ul><li>機械快門相機在 1 米距離下，大概在&nbsp;<strong>40–60 分貝</strong>&nbsp;之間；</li><li>不同品牌、機型聲音特征差異明顯；</li><li>無反相機普遍更安靜，尤其富士 X-T4 僅 41 dB。

這就相當于人在跑步的時候，本來需要大口大口呼吸新鮮空氣，卻不得不罩上一個“防霾口罩”一樣，非常影響呼吸，非常不方便。長期使用，甚至會嚴重損害發動機性能。在鳥撞擊中嚴重受損的發動機葉片也就是說如果加個網，會嚴重影響進氣效率，進而降低發動機推力。渦扇發動機對空氣流量需求很大，比如AL-31FN渦扇發動機，空氣流量是118kg/s。

但是，現在想要更進一步，降低主旋翼造成的噪音” 設計無人直升機的挑戰 直升機的主要聲音來源之一是主旋翼葉片引起的流體噪聲。 由于無法使用隔聲罩來阻止轉子的噪音傳播，雅馬哈不得不考慮轉子速度和葉片形狀的設計。 然而，這兩個因素對直升機的整體性能都有很大影響，任何變化都會產生需要優化的多種設計權衡。

按規定的程序，調整發動機怠速?！　?0. 檢查空氣流量計?！　?1. 仔細聽各缸噴油器在怠速時的工作聲音。如果各缸噴油器工作聲音不均勻，說明各缸噴油器噴油不均勻，應拆檢、清洗或更換噴油器?！　?2. 檢查氣缸壓縮壓力，如壓力低于0.8MPa，則應拆檢發動機。　　13. 檢查、調整氣門間隙。如上述檢查均正常，可拆檢、清洗各缸噴油器。

圖9 發動機1 m 噪聲仿真與試驗的總聲壓級對比圖 從圖9 中可以得出，在1 000 r/min 工況下，出現的噪聲誤差結果最大，數值約為3.7 dB。低轉速區產生的誤差略大是由于低速發動機的曲軸扭轉波動較大，而且試驗結果中還有一部分由氣流波動產生的噪聲（并非發動振動輻射產生的）沒有考慮在內，所以試驗值偏高于仿真值。

但是，發動機的“腳蹼”不是越大越好確實，腳蹼越大，航空發動機推力越大越省油，但是，重點來了，敲黑板 “腳蹼”大不是只有好處沒有壞處， 最大的壞處就是：阻力大。你就想，飛機發動機前面有那么大的風扇，這得是多大的阻力？所以不是所有的飛機都用“大腳蹼”的發動機。

但內燃機質量大，振動噪聲高，長時間運行時發動機溫度和壓力過高，氣缸內易積攢煙灰和積碳。由于內燃機在運行過程中，活塞撞擊和零配件的間隙過大等都會導致內燃機缸蓋和機體振動。內燃機表面的振動信號反映了內燃機內部的工作狀態，對振動噪聲信號進行測試和分析可以得出內燃機內部運行狀況和振動噪聲產生的原因。

如控制發動機缸體結構共振噪聲，可通過優化燃燒噪聲或者機械噪聲的方法進行，但是這樣可能會影響發動機的性能，所以往往降噪量有限。而采用模態優化增加結構剛度或者改善自身的阻尼特性來降低表面振動的方式也可以大幅度降低缸體輻射噪聲。在激振力不變的情況下，增加結構剛度，減小結構表面響應是控制發動機表面輻射噪聲的基本途徑。增加結構剛度的主要目的是提高結構的固有頻率，使其達到結構衰減較大的頻率區域。

目前內彈道計算通常采用零維模型，即認為發動機頭尾壓強相同。對于大直徑發動機，燃燒室軸向壓強梯度小，頭尾壓強基本相同，內彈道計算結果與實測值基本一致，無點火壓強峰發動機的典型壓強時間曲線如圖1所示，計算初始壓強和試車實測初始壓強均為8 MPa左右。對于小直徑大長徑比發動機，燃燒室軸向壓強梯度大，且有侵蝕燃燒，發動機頭尾壓差大，發動機試車測試頭部壓強，內彈道計算值與實測值差別較大。

但是，發動機的“腳蹼”不是越大越好確實，腳蹼越大，航空發動機推力越大越省油，但是，重點來了，敲黑板“腳蹼”大不是只有好處沒有壞處，最大的壞處就是：阻力大。你就想，飛機發動機前面有那么大的風扇，這得是多大的阻力？所以不是所有的飛機都用“大腳蹼”的發動機。

早期渦扇發動機風扇葉片多為鈦合金材質，一旦脫落對風扇機匣的沖擊能量較大。風扇機匣多采用鋁合金、鈦合金或高強度合金鋼制造，以增加結構厚度提高包容效果，稱為硬包容。之后研發出以環形金屬機匣殼體為內襯，外部依次纏繞若干圈芳綸纖維編織條帶為保護層的復合結構機匣，依靠芳綸纖維層易于發生大變形吸能的特點捕獲碎片，故而稱為軟包容。

根據振動與輻射噪聲的關系，振動較大的部件對輻射噪聲的貢獻較大。圖1 發動機原型圖2 發動機整機模型圖3 懸置阻尼/彈簧連接體示意圖從輸出特性曲線可以看出，所得到的每個1/3 倍頻程中心頻率段所對應得到的發動機振動速度級與試驗所得到的該頻率段輻射噪聲測量結果基本對應，仿真中振動速度級大的部件在輻射噪聲試驗測試中對應的聲功率也大。