某型號(hào)渦輪盤(pán)失效機(jī)理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、高性能和高可靠性的渦輪泵組件是泵壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性的基礎(chǔ)，渦輪轉(zhuǎn)子是渦輪泵的核心部件，它承受高溫、高壓，具有高轉(zhuǎn)速，高應(yīng)力水平(對(duì)輪盤(pán)而言)，高溫及大溫度梯度(對(duì)輪盤(pán)和葉片而言)的特點(diǎn)，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中的各種構(gòu)件斷裂失效事件中，渦輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)構(gòu)件斷裂失效超過(guò)80％，這些構(gòu)件(主要是葉片、輪盤(pán)、軸和軸承)斷裂失效多為疲勞斷裂，一個(gè)非常突出的特點(diǎn)就是同一零件的同類失效模式反復(fù)出現(xiàn)，造成的后果往往比較嚴(yán)重，輕則造成發(fā)動(dòng)機(jī)

2、性能下降，重則導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆炸，而渦輪盤(pán)的斷裂失效往往造成災(zāi)難性的后果，在某型號(hào)熱試車(chē)中就發(fā)生了由于渦輪盤(pán)斷裂造成發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸的嚴(yán)重后果。 本課題以斷裂失效的渦輪盤(pán)為研究對(duì)象，分析了渦輪盤(pán)的失效原因，重點(diǎn)從工程應(yīng)用的角度針對(duì)原因提出新的結(jié)構(gòu)方案和技術(shù)要求，運(yùn)用MSC.Nastran2004對(duì)輪盤(pán)進(jìn)行應(yīng)力分析，通過(guò)對(duì)比應(yīng)力分析，試驗(yàn)驗(yàn)證和熱試車(chē)考驗(yàn)說(shuō)明新結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布有明顯改善，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯提高。600秒長(zhǎng)程試車(chē)表明