航空发动机的附件机匣支撑系统研制（机械毕业设计）

　　摘要：航空发动机的附件机匣是发动机的重要组成部件之一, 随着各项性能指标的提升对附件及附件机匣提出了更高的要求需台架对其单独支撑。设计了一种满足安装要求的下置附件机匣支撑结构, 该结构包含支撑框架、主支撑及侧向支撑结构。经强度校核, 该支撑系统满足强度要求。

　　关键词：附件机匣; 支撑结构; 结构设计;

　　1、引言

　　航空发动机的附件机匣是发动机的重要组成部件之一, 附件机匣上安装有起动机、液压泵、发电机等附件。在发动机起动时, 起动机转矩经附件机匣传递至发动机;在发动机工作时, 经附件机匣提取发动机功率, 驱动附件机匣上的液压泵、发电机等附件以保证飞机液压附件、电子设备等正常工作[1]。

　　以往情况下, 附件机匣可直接安装在发动机上, 随着发动机性能指标的提升以及飞机对发动机功率提取的增大, 附件能力增大导致结构、重量增加, 附件机匣直接安装在发动机上会给发动机带来额外载荷, 影响结构强度、试车安全。

　　为此, 设计了一种附件机匣支撑结构以满足附件机匣独立安装。

　　2、附件机匣支撑系统设计要求

　　(1) 支撑固定应牢固、可靠、稳定、振动小、能够承受附件机匣各种作用力;

　　(2) 支撑系统应满足发动机上下台过程使用功能;

　　(3) 满足多个型号安装尺寸要求;

　　(4) 支撑系统结构可调, 保证功率输出轴安装要求;

　　(5) 本文设计的支撑系统抗冲击指标满足垂向5g, 横向4g, 轴向4g[2]。

　　3、附件机匣支撑系统的结构设计

　　台架支撑的附件机匣根据发动机型号、结构的不同分为上置式附件机匣和下置式附件机匣, 本文所设计的支撑系统主要针对下置式附件机匣的安装。

　　下置式附件机匣的安装结构见图1。

图1 下置式附件机匣支撑结构

图2 主支撑结构

　　(1) 主支撑。主支撑是附件机匣主要安装固定承力部件。为满足多型号配装要求, 附件机匣有多个安装位置, 同时为保证附件机匣的安装精度, 需保证主支撑可保证附件机匣安装时具有可调功能, 同时应保证调整范围。主支撑的结构形式见图2。

　　(2) 侧向支撑。侧向支撑与主支撑一同限定了附件机匣绕主支撑轴的旋转自由度。

图3 侧向支撑结构

　　侧向支撑结构采用了双拉杆的三角框架结构 (图3) , 通过螺杆与螺套的配合调节侧向支撑整体长度从而实现附件机匣俯仰角度调整。

　　4、强度校核

　　(1) 主支撑。在评估主支撑的强度时, 将附件机匣视为刚体, 主支撑承受垂向5g、横向4g及轴向4g载荷。在主支撑安装面施加约束, 计算结果如图4所示。由计算结果可知, 最大应力279.54MPa, 发生在主支撑承力销根部。主支撑承力销为主要承力件, 选用材料为18Cr2Ni4Wu A, 满足强度要求。

　　(2) 侧向支撑。侧向支撑仅起到侧向辅助支撑及调整俯仰功能, 在评估侧向支撑强度时按最大载荷考虑, 在侧向支撑处施加4g横向载荷, 计算结果如图5所示。

图4 侧向支撑应力云图

图5 侧向支撑应力云图

　　由计算结果可知, 侧向支撑最大应力38.62MPa, 满足要求。

　　5、结束语

　　(1) 支撑结构整体可拆卸, 结构设计能够很好地满足附件机匣安装过程、位置要求, 同时, 相关调整结构可满足多种型号附件机匣安装尺寸要求, 大大节约了相关成本。

　　(2) 经强度校核, 改支撑系统完全满足强度要求。

　　参考文献
　　[1]郭梅, 陈聪慧, 胡兴海, 侯明曦.航空发动机附件机匣结构设计方法研究[J].2017.
　　[2]国防科学技术工业委员会.军用设备环境试验方法冲击试验[S].科工委军标中心.1986.
　　[3]朱凌云, 路明, 胡昌良.发动机附件支架的有限元分析方法研究[J].2011.