树脂基复合材料外涵机匣结构设计与试验验证

作者：刘超; 吴正洪; 邵红艳; 林磊; 马健

来源：复合材料科学与工程, 2022, (06): 81-88.

DOI：10.19936/j.cnki.2096-8000.20220628.013

• 发动机
• 复合材料
• 外涵机匣
• 结构设计
• 试验验证

为实现某航空发动机的减重目标，开展复合材料外涵机匣结构设计。依据总体设计要求，首先通过工作环境分析，完成了材料选择。其次开展机匣结构轻量化设计，基于经典层压板理论、蔡-希尔失效准则，开发了典型层合板极限强度的VBA计算程序，完成机匣壳体的铺层方案设计；通过UG二次开发，解决了金属安装座建模困难问题，提升了结构设计效率；通过在机匣壳体内壁面铺贴热防护膜和优化“卸荷腔”排气堵头结构等措施，完成机匣热防护设计。最后，完成了机匣装配性分析及热变形分析，并通过MATLAB编程实现了发动机工作任务剖面的外部载荷确定，完成典型结构及全尺寸机匣的静强度、疲劳试验验证。相比原钛合金机匣，新设计制造的复合材料外涵机匣减重效率达到27.8%,实现了设计目标；全尺寸试验和机匣的装机应用进一步验证了结构设计的可靠性。