(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210902325.3 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 沈锡钢　李佳　宋洋　郭勇　郭跃　 吴云伍　李莹　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G01M 15/02(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机转子低循环疲劳试验的配 重块设计方法 (57)摘要 本申请属于航空发动机疲劳试验领域， 为一 种航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设 计方法， 通过在配重块上喷涂高温耐磨涂层的方 法来减少微动疲劳试验风险； 具体为通过先检查 配重块和尺 寸和重量矩满足设计要求， 在满足要 求后， 即可对加工出的配重块工作面上喷涂高温 耐磨涂层， 通过对工作面上的配重块进行投影检 查， 以保证在喷涂高温耐磨涂层后， 配重块榫头 仍满足设计要求； 而后通过每进行一连续试验周 期后， 对配重块进行分解检查， 以保证配重块的 工作面不发生黏着， 在发生黏着时， 进行工作面 修复， 这样可以保证高温耐磨涂层能够有效地降 低发动机/燃气轮机轮盘低循环 疲劳试验过程中 配重块发生 微动疲劳失效的风险。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115203765 A 2022.10.18 CN 115203765 A 1.一种航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特 征在于， 包括： 检查配重块尺寸是否与对应 轮盘相适配， 若是， 则执 行下一步骤； 检查配重块重量矩是否超过工作面 挤压应力要求， 若不超过， 则执 行下一步骤； 进行配重块图纸的设计与加工； 在配重块工作面喷涂高温 耐磨涂层； 进行配重块的工作面工作投影 检查， 若满足设计要求， 则执 行下一步骤； 将配重块装配至对应的轮 盘内， 进行轮 盘低循环疲劳试验； 配重块完成一设定的连续试验周期后， 对配重块进行分解检查， 判断是否发生工作面 黏着， 若否， 则继续 开展试验； 若是， 则执 行下一步骤； 进行配重块的工作面 修复。 2.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 所述高温 耐磨涂层为铜 ‑铝高温耐磨涂层。 3.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 在进行 所述轮盘低循环疲劳试验过程中， 将试验舱真空度降低至9 9％。 4.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 所述连续试验周期设置为 不超过10 00次循环。 5.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 所述配重块重量矩根据 公式M＝m·R计算， 其中M代表重量矩， m代表配重块重量， R代表 配重块质心 距发动机轴线距离 。 6.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 所述工作面 挤压应力设定不高于 600MPa。 7.如权利要求1所述的航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 其特征在 于： 在进行高温 耐磨涂层喷涂前， 对配重块的非工作面区进行保护。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115203765 A 2一种航空发动机转子低 循环疲劳试验的配重块设计方 法 技术领域 [0001]本申请属于航空发动机疲劳试验领域， 特别涉及 一种航空发动机转子低循环疲劳 试验的配重块设计方法。 背景技术 [0002]航空发动机轮盘承受高转速、 高温和叶片负荷， 使用环境非常苛刻， 并要求具有一 定的耐久性。 低循环疲劳失效是轮盘类零件的典型失效模式， 为了避免发生低循环疲劳失 效， 设计的轮盘在具有一定寿命储备的前提下， 需尽可能模拟发动机载荷工况， 开展旋转试 验器下的低循环疲劳试验， 对轮盘是否具备发动机设计要求的低循环疲劳寿命进行验证。 通常， 轮盘低循环 疲劳试验的循环数都不低于3000次， 长寿命航空发动机/燃气轮机低循环 疲劳试验的循环数甚至接近10000次。 因此， 在试验过程中， 为了保证能够对轮盘进行有效 考核， 陪试件的可靠性十分重要。 [0003]配重块是一种在强度和寿命试验中替代发动机叶片的重要陪试件， 在各型发动机 的各个转子试验中得到大量应用， 它的主要作用包括： ①降低试验成本； ②降低叶片试验器 状态下的风阻作用。 因此， 在配重块设计过程中通常选择相比叶片材料便宜(往往力学性能 也偏低)的材 料， 并采用简单构型(如榫头以上为长方体)。 [0004]当配重块应用在长寿命航空发动机/燃气轮机涡轮转子低循环疲劳试验时， 存在 配重块榫齿工作面发生微动疲劳失效的风险， 严重的甚至会造成考核轮盘的微动疲劳失 效， 导致试验失败。 其主要的原因包括： ①配重块材料抗微动疲劳能力较弱； ②高温环境； ③ 真空条件导致摩擦导致的温升； ④过大的工作面挤压应力。 经分析， 这些原因并不是独立作 用的， 而是相互影响的。 因此， 通过单一因素的调整不能有效解决配重块微动疲劳失效的问 题。 [0005]现有的解决配重块 微动疲劳实现的方案包括： [0006]1)采用真实叶片代替配重块 [0007]有案例表明采用真实叶片代替配重块有时能够解决该问题， 但效果并不稳定， 叶 片工作面也 发生过微动疲劳失效， 同时单片叶片成本可达到1～15万(取决于选材)， 且开展 过试验的叶片不可在发动机上重复利用， 成本过高。 [0008]2)更换卧式试验器 [0009]有分析表明配重块微动疲劳失效与立转试验器系统的振动环境有关， 卧式试验器 的振动环境更有利于避免配重块 发生微动疲劳失效。 但有案例表明在卧式试验器上仍发生 过类似的问题， 且卧 式试验器的安全性和试验 件失效后的可恢复性 不如立转试验器。 [0010]因此， 如何更有效地降低配重块的微动疲劳失效风险是一个需要解决的问题。 发明内容 [0011]本申请的目的是提供了一种航空发动机转子低循环疲劳试验的配重块设计方法， 以解决现有技 术中降低配重块的微动疲劳实现风险成本过高或可靠性 不高的问题。说　明　书 1/4 页 3 CN 115203765 A 3