摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架主要功能，即為在飛機(jī)上面安全的安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)可以正常穩(wěn)定的工作于任何的飛行狀態(tài)以及環(huán)境，而且把發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間產(chǎn)生的推力，以及螺旋槳旋轉(zhuǎn)期間形成的拉力，積極轉(zhuǎn)變成飛機(jī)安全飛行的有效動(dòng)力。飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，重要的一個(gè)傳力構(gòu)件就是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架，如果出現(xiàn)了破壞或者失效的問題，那么就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事件。本文著重的分析某型號(hào)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度，其具備標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用強(qiáng)度要求，分析發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架在使用過程中受力狀態(tài);根據(jù)受力情況和其本身材質(zhì)性能，用有限元方法進(jìn)行建模計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)架在工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布云圖。

　　關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架;強(qiáng)度;荷載;試驗(yàn)驗(yàn)證

　　隨著我國科技的高速發(fā)展，經(jīng)技術(shù)引進(jìn)、自主研發(fā)等渠道，使得通用飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)也獲得顯著的進(jìn)步。針對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度的研究，我國主要是在軍用和民航飛機(jī)領(lǐng)域具有較多的研究，在發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度上，有關(guān)資料并不多見，本文拓展發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架適航審定思路，分析某型號(hào)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行強(qiáng)度分析，同時(shí)展開試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　一、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架結(jié)構(gòu)與工藝分析

　　為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)可以順利的傳遞推力，本研究中的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架的結(jié)構(gòu)主要就是多路傳力的桁架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使得在一個(gè)主要結(jié)構(gòu)元件產(chǎn)生疲勞破壞的情況，或者是局部被顯著的破壞了以后，不讓整體產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，即災(zāi)難性后果，而且其他的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行承受飛機(jī)巡航速度期間臨界限制載荷系數(shù)75%的極限靜載荷系數(shù)。為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況。本發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架的焊接，主要是采取30CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼管材。

　　4130合金鋼的主要優(yōu)勢(shì)就是韌性較強(qiáng)，而且具備高溫強(qiáng)度，但不足的問題就是焊接性能相對(duì)較差，在焊接的位置，容易出現(xiàn)冷裂紋等情況。所以，為了處理此問題，需要展開焊前預(yù)熱，通常需要控制200℃的預(yù)熱溫度為，同時(shí)在焊后需要展開熱處理，溫度控制在640 ℃，這樣可以將氫致冷裂紋有效的消除，而且促進(jìn)焊接接頭拉伸強(qiáng)度有效提升，同時(shí)形成理想的沖擊韌性。

　　二、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度分析

　　為了對(duì)于此發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足條款 23.305 強(qiáng)度和變形的情況進(jìn)行驗(yàn)證，下面進(jìn)行強(qiáng)度分析發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架，同時(shí)落實(shí)相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證。主要目標(biāo)即為對(duì)于安裝架每根桿和連接件于限制與極限載荷工況中的安全裕度情況進(jìn)行計(jì)算，其中，極限載荷是限制載荷的1.5倍。按照所得計(jì)算結(jié)果，找到關(guān)鍵的安裝架部位，即安全裕度最小，同時(shí)掌握住臨界載荷工況。以有限元聯(lián)合工程計(jì)算的方式，進(jìn)行分析發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度，簡(jiǎn)化處理發(fā)動(dòng)機(jī)安裝桁架桿，也就是轉(zhuǎn)化成梁?jiǎn)卧�，每根梁可以�?duì)于相應(yīng)的內(nèi)力(拉伸、剪切、扭轉(zhuǎn)以及壓縮、彎曲等)進(jìn)行同時(shí)的承受。同時(shí)簡(jiǎn)化處理動(dòng)力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成集中質(zhì)量塊，其中包括了發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳以及成附件等，在動(dòng)力系統(tǒng)重心的部位，進(jìn)行第2小節(jié)計(jì)算的外載荷的加載。

　　采取有限元應(yīng)力，進(jìn)行計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)安裝桁架桿工作應(yīng)力的結(jié)果，也可以得到有限元梁?jiǎn)卧獌?nèi)力，公式為：σx= F/A±Minty/I ;τs= VQ/Id;τts = Tint/2At。其中，σx、τs、τts分別是指：拉伸/壓縮與彎曲復(fù)合應(yīng)力、剪切應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，F(xiàn)、A、Mint以及y、I分別代表的是管材拉壓內(nèi)力、管材橫截面積、管材承受彎矩、管材抗彎半徑、管材截面慣性矩;V、Q、d分別代表的是管材承受剪切內(nèi)力、管材截面靜矩、管材直徑;t為管材厚度。

　　對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架展開有限元分析強(qiáng)度的過程中，求解的方式就是線性求解器，需要塑形材料，強(qiáng)度分析期間，建立起具備精細(xì)化的模型展開模擬操作，這樣無疑產(chǎn)生一定的時(shí)間消耗。所以，可以采取塑形修正圓環(huán)形截面梁彎曲應(yīng)力的方式，將結(jié)構(gòu)承載能力有效的增強(qiáng)，而且可以將結(jié)構(gòu)質(zhì)量提升。展開應(yīng)力分析焊接位置時(shí)，需要用0.85這一數(shù)值乘上有關(guān)的合金鋼金屬材料最小極限拉伸強(qiáng)度值。本研究中的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架結(jié)構(gòu)屬于桁架結(jié)構(gòu)，是通過細(xì)長(zhǎng)鋼管組成，所以要對(duì)于壓桿穩(wěn)定性情況進(jìn)行重點(diǎn)的分析，以有限元方法，科學(xué)的計(jì)算臨界載荷，也可采取歐拉公式。

　　其中，E代表的是材料彈性模量，如果跟比例極限相比較，壓桿臨界應(yīng)力明顯較大，則彈性模量E主要是采取切線模量Et將其替代。c和L分別表示桿端約束系數(shù)、桿長(zhǎng)。在破損安全工況展開分析強(qiáng)度的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的假設(shè)，即安裝架某條傳力路徑失效，也就是拆除有限元模型中的某連接件，之后對(duì)于安裝架剩余結(jié)構(gòu)基于86.25%極限載荷狀態(tài)中安全裕度結(jié)果進(jìn)行觀察。

　　三、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架試驗(yàn)驗(yàn)證

　　展開科學(xué)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架強(qiáng)度試驗(yàn)。在承力墻上面進(jìn)行安裝發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架，發(fā)動(dòng)機(jī)以模擬件替代。模擬件上需要連接動(dòng)作筒，數(shù)量一共是三個(gè)，同時(shí)各個(gè)方向進(jìn)行施加力矩，載荷方向跟模擬件重心產(chǎn)生偏離，需要嚴(yán)格的遵循試驗(yàn)載荷工況實(shí)際需求，合理的明確偏心距。

　　驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架破損安全工況，采取將連接界面某一緊固件取消，或者是進(jìn)行鋸斷安裝架某鋼管的方式，對(duì)于單個(gè)傳力路徑失效進(jìn)行模擬，之后進(jìn)行驗(yàn)證極限荷載情況，也就是安裝架剩余傳力路徑上的結(jié)構(gòu)對(duì)86.25%極限載荷能不能良好的承受。針對(duì)傳力路徑的失效情況，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證期間，應(yīng)該焊接好鋸斷的鋼管，之后將另一鋼管進(jìn)行鋸斷處理，再落實(shí)相應(yīng)的模擬操作。為了維護(hù)安裝架鋼管焊接強(qiáng)度達(dá)到理想狀態(tài)，可以設(shè)計(jì)鋼管鋸口的形狀是魚嘴的外觀類型，同時(shí)保障切割面跟鋼管中心軸具有30°左右的夾角。

　　飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)論文投稿刊物：《航空發(fā)動(dòng)機(jī)》Aeroengine(雙月刊)1975年創(chuàng)刊，作為我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)創(chuàng)刊最早、報(bào)道內(nèi)容全面翔實(shí)、技術(shù)含量和學(xué)術(shù)價(jià)值頗高的自然科學(xué)期刊在行業(yè)內(nèi)外具有很高的影響和知名度，被專業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)指定為“航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)國內(nèi)核心期刊”和“中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)源期刊。

　　結(jié)語：

　　在本次研究中，遵循相應(yīng)的適航條款標(biāo)準(zhǔn)，論述了某飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜強(qiáng)度驗(yàn)證工作思路，最終得到了以下的結(jié)論。首先，本型號(hào)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是超靜定多路傳力桁架結(jié)構(gòu)，運(yùn)用4130薄壁耐火合金鋼管焊接工藝。其次，本發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架一共是具備十一組正常載荷工況，桁架鋼管數(shù)量加上連接螺栓數(shù)，就是破損安全載荷工況數(shù)量。另外，本型號(hào)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架靜強(qiáng)度分析，應(yīng)該重點(diǎn)注意的問題就是考慮到管材焊接接頭強(qiáng)度以及螺栓連接接頭強(qiáng)度。最后，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架靜力試驗(yàn)驗(yàn)證，應(yīng)該篩選正常與破損安全載荷工況，得到臨界載荷工況并落實(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證。

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　　作者簡(jiǎn)介：周毅