Estudio sobre el Método de Diseño Óptimo del Anillo de Contención para un Arrancador de Turbina de Aire
Autores: Zhang, Yanan; He, Zekan; Xuan, Haijun; Liu, Jianxin; Guo, Xiaojun; Mi, Dong; Fang, Zehui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio sobre el Método de Diseño Óptimo del Anillo de Contención para un Arrancador de Turbina de Aire
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Equipos
Rotores de alta energía
Anillo de contención
Método de diseño óptimo
Parámetros estructurales
Reducción de peso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los estándares de aeronavegabilidad de los aviones de categoría de transporte estipulan claramente que el equipo que contiene rotores de alta energía debe demostrar mediante pruebas que puede contener cualquier falla de un rotor de alta energía que ocurra a la velocidad más alta. El arrancador de turbina de aire (ATS) es un equipo típico que contiene rotores de alta energía, y los fabricantes de ATS otorgan gran importancia a la investigación sobre la contención estructural y la reducción de peso. En este documento, se propone un método de diseño óptimo para un anillo de contención en forma de U. El método adopta el diseño óptimo de hipercubo latino, simulación numérica, modelado de superficie de respuesta y algoritmo genético para lograr el diseño óptimo multiparamétrico de la sección del anillo de contención. Al combinar simulación y experimento, se analizaron los pesos de influencia de diferentes parámetros estructurales del anillo de contención sobre la energía cinética residual de los escombros y el volumen del anillo de contención. Se estudió la influencia de diferentes parámetros estructurales de un anillo de contención en forma de U sobre los resultados de contención, y se llevó a cabo una prueba de contención para verificar la capacidad de contención de un anillo de contención optimizado. Los resultados muestran que el grosor del anillo de contención tiene la mayor influencia en la energía cinética residual de los escombros, y la relación de peso es del 38%. La deformación radial máxima del anillo de contención optimizado puede alcanzar el 22.3%, lo que significa que el efecto de absorción de energía del anillo de contención sobre los fragmentos del disco se mejora significativamente. Con la misma capacidad de contención, el efecto de reducción de peso de un anillo de contención optimizado puede alcanzar el 26.5%. Los resultados de la investigación pueden proporcionar métodos de optimización de reducción de peso y orientación teórica de diseño para estructuras de contención en forma de U.
Descripción
Los estándares de aeronavegabilidad de los aviones de categoría de transporte estipulan claramente que el equipo que contiene rotores de alta energía debe demostrar mediante pruebas que puede contener cualquier falla de un rotor de alta energía que ocurra a la velocidad más alta. El arrancador de turbina de aire (ATS) es un equipo típico que contiene rotores de alta energía, y los fabricantes de ATS otorgan gran importancia a la investigación sobre la contención estructural y la reducción de peso. En este documento, se propone un método de diseño óptimo para un anillo de contención en forma de U. El método adopta el diseño óptimo de hipercubo latino, simulación numérica, modelado de superficie de respuesta y algoritmo genético para lograr el diseño óptimo multiparamétrico de la sección del anillo de contención. Al combinar simulación y experimento, se analizaron los pesos de influencia de diferentes parámetros estructurales del anillo de contención sobre la energía cinética residual de los escombros y el volumen del anillo de contención. Se estudió la influencia de diferentes parámetros estructurales de un anillo de contención en forma de U sobre los resultados de contención, y se llevó a cabo una prueba de contención para verificar la capacidad de contención de un anillo de contención optimizado. Los resultados muestran que el grosor del anillo de contención tiene la mayor influencia en la energía cinética residual de los escombros, y la relación de peso es del 38%. La deformación radial máxima del anillo de contención optimizado puede alcanzar el 22.3%, lo que significa que el efecto de absorción de energía del anillo de contención sobre los fragmentos del disco se mejora significativamente. Con la misma capacidad de contención, el efecto de reducción de peso de un anillo de contención optimizado puede alcanzar el 26.5%. Los resultados de la investigación pueden proporcionar métodos de optimización de reducción de peso y orientación teórica de diseño para estructuras de contención en forma de U.