空心风扇叶片抗近真实鸟体冲击响应特性研究

张昕喆; 余彬; 李邦旭; 王宪; 李国举

应用力学学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (1) : 58 -67.

张昕喆, 余彬, 李邦旭, 王宪, 李国举

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摘要

航空发动机宽弦空心风扇叶片在高速旋转时容易产生明显的振动问题，且在运行阶段受到鸟体冲击时面临着更高的结构损伤风险。本研究基于鸟体姿态图片提出了真实鸟体结构模型构建方法，并构建了某航空发动机的两层空腔风扇叶片模型，采用流固耦合方法对叶片振动特性与抗真实鸟体冲击响应进行了研究。并通过鸟撞平板实验验证了所提出的近真实鸟体的有效性，对比传统简化鸟体可以更加真实有效地反映鸟撞载荷。结果表明：通过Campbell图的叶片共振裕度分析，确定了叶片合理的转速区间为2 900～3 800 r/min;真实形状鸟体以100 m/s正面撞击转速为3 344 r/min风扇叶片时，2号、3号和4号叶片轴向形变量较大，最大值达到了78.3 mm;在切割鸟体过程中，应力集中首先在叶片前缘位置处出现，达到2 000 MPa,随后扩散至整个叶片。研究结果可为风扇叶片的抗鸟撞设计和优化提供依据。