点阵压气机叶轮的设计与3D打印仿真
2021-06-29李范春贾德君
上海交通大学学报 2021年6期
张 源,李范春,贾德君
(大连海事大学 船舶与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026)
随着航空工业与制造技术的发展,对叶轮性能的要求也不断提高.在保证叶轮具有所需气动性能的前提下,减少叶轮结构质量、增加飞行器有效搭载已成为叶轮设计的一个发展趋势.压气机叶轮是部分高速飞行器的最核心部件之一.高速飞行器飞行环境附近空气相对于飞行器速度一般在1.5 Ma (1 Ma=340 m/s)以上.当叶轮高速转动时,其尖端会产生激波,叶轮所受疲劳载荷会进一步加剧[1-2].对于轻量化航空压气机叶轮来说,其结构可靠性与安全性尤为重要.
应用点阵结构可以实现一般结构的轻量化设计[3],且点阵结构有利于结构吸收碰撞能量,减少结构振动[4].因此,将点阵结构应用于压气机叶轮的轻量化设计中时,不仅可以减少叶轮质量,而且合理的点阵结构设计将使得叶轮具备吸收激阵能量的能力,从而减小由于周期性载荷引起的对叶轮的疲劳损坏.在满足气动性能与结构可靠性的前提下,金属点阵结构叶轮在航空航天领域将具有极可观的应用前景.对于多数现役飞行器的压气机而言,其叶轮可以通过例如铸造和机铣等传统加工工艺加工.尽管如此,这些传统机加工工艺仍不能够实现金属点阵结构叶轮的加工.
随着增材制造技术的发展,由于具备简单(不需要刀具、夹具及多道加工工序)、高效(较传统加工工艺加工周期更短)、复杂结构可加工性强(在一台……
登录APP查看全文
