中介机匣曲面流道尺寸符合性的新型耦合设计方法

■ 史成龙 钱巍 郄喜望 南海 / 中国航发航材院

为满足中介机匣的设计和使用要求，同时提高产品合格率、缩短研制周期，传统的曲面流道尺寸符合性设计方法已力有未逮，融合仿真模拟、数字化采集、智能化分析和多变量精确应用的新型耦合设计方法成为了攻克难题的关键技术。

钛合金中介机匣位于航空发动机中段，连接高压压气机和低压压气机，是航空发动机的重要构件。作为发动机主承力框架，钛合金中介机匣除了承受发动机整机质量、振动和机动过载外，还起着对整个发动机气流分流的作用，如图1所示。中介机匣曲面流道尺寸的偏差会直接影响内外涵道的气流量，进而影响涵道比，而涵道比的偏差最终会影响发动机的推力大小。因此，中介机匣曲面流道尺寸作为关键设计点，对流道轮廓度和粗糙度均提出了非常高的要求。

近年来，熔模精密铸造钛合金ZTC4以其近净成形（指仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的零件成形技术）优势和优异的综合性能，在航空航天领域得到广泛应用。熔模精密钛合金技术日趋成熟，对钛合金铸件也提出了尺寸100%符合设计要求的目标。但对于中介机匣实现尺寸100%符合设计的要求，采用传统方法存在难度大且成本过高的弊端。在此背景下，创新团队提出一种新型耦合设计方法，来降低中介机匣的研制风险、缩短研制时间和降低成本。

图1 中介机匣内涵流道和外涵流道示意