摘要：航空发动机的结构完整性是至关重要的，它不仅涉及到其自身的功能、强度、刚度、振动、疲劳、蠕变、寿命、损伤容限以及可靠性，而且还必须确保飞行器的安全、稳定以及持续的运行。本文旨在深入探讨国际上有关航空发动机结构完整性的最新研究进展与成果，特别是美国《发动机结构完整性大纲》以及其他有关研究计划的历史演变，并对当前国内航空发动机结构完整性的研究现状与未来发展提出建议。
关键词：航空航天；发动机结构；完整性
引言：航空发动机是一个极其复杂的动力机械系统，它需要承受极端的气动、热、机械载荷，并且需要能够持续运行，以确保飞行器的安全、可靠、可操控，进而保证任务的顺利执行。它的运行需要极大的耐受能力。为了实现现代化高性能飞行器，航空发动机结构必须具备良好的完整性，以确保其具有良好的使用功能、有效的工作效率、可靠的运行状态以及可持续的维护，从而达到最大限度地减少全寿命周期成本。
1.航空发动机结构完整性的内涵及意义
航空发动机的结构完整性，也被称为结构强度，是一个复杂的概念，它包含了多种因素，如功能、强度、刚度、变形、振动、疲劳、蠕变、损伤容限、寿命以及结构的可靠性。这些因素之间存在着复杂的联系，既影响着气动热力学的特征，也影响着结构材料的选择和制造工艺。20世纪六十年代末，美国首次提出了关于飞行器结构完整性的理论。20世纪60年代末，F100发动机以其出的性能和卓越的技术，成功地打破了众多竞争对手的垄断，只需五年的时间，便可以顺利完成1973年的试飞任务【1】。但美国空军材料实验室的数据显示，从1963年到1978年，3828次飞行事故中，43%的原因源自于发动机，其中包括四十七个涡轮转子叶片和导向叶片的损坏，60个主燃油泵的故障，10个加力泵轴承的故障，8个四号轴承的故障，还有120多个其它的问题，R而这些事件的主要原因则是结构的不完善。多次失误导致的严重后果，使美国军队深受教训，因此，1980年美国审计长向国会提交的《美国战斗机/攻击机发动机采办过程中的管理问题》报告中，强调了必须加以改进，以确保发动机的安全性和可靠性。根据报告，国防部长指定一个机构，负责发动机的设计、分析、开发、生产以及整个使用过程的管理。这个机构必须具备一定的组织能力，并且必须遵守相关规定。考虑到发动机故障的严峻程度，以及它们对飞行器的关键性，需要从最新的零部件和技术验证两个方面来进行耐久性测试。在将这些测试用于实际飞行器之
前，必须确保它们已经被正确地使用。为了确保发动机的安全、可靠且长寿命，必须加强其功能。美国空军在F100发动机的生产上投入了巨额资金，近十一年来，他们不断改进，最终实现了四千三百次TAC循环加速任务测试，使其可靠性和耐用性大大提升。尽管发动机重量增加了约六十公斤，但这一成就仍然值得称赞。1985年，F100-PW-二百二十发动机开始大规模生产，而当F119发动机R&D时，美国PW公司从中吸取教训，提出了一种综合考虑发动机各项特性的设计准则，即以推重比为基础，同时兼顾可制造性、可靠性、耐久性、维修性、操作性和成本等因素。在20世纪80年代中期，美国GE公司在F404发动机的R&D中坚持以性能和可靠性为基础，将其设计重点定位为：作战适用性、可靠性、维修性、成本、性能和质量。此外，GE还提出了F110发动机的开发计划，旨在替换f - 16飞机的发动机，其重点在于耐用性、适用性和全寿命周期成本，以满足客户的需求，并确保发动机的可靠性和可用性。在实践过程中，f - 16飞机的发动机结构完整性得到了充分的实施，结构可靠性和耐久性得到了显著的提升，使其在市场上的份额大大超过F100发动机。
经过多年的实践，现代高性能航空发动机的设计与开发已经超越了仅仅追求高性能的局限，而是以综合考虑性能、适用性、可靠性、耐久性以及全寿命周期成本等因素为基础，进行了一系列的调整，这标志着航空发动机技术的重大转型。
1.国内航空发动机结构完整性的研究现状
中国已经有很长一段时间没有进行航空发动机的全面改造，但是近年来，中国已经开始重视对飞行器的安全性进行更深入的研究。为了更好地理解这些问题，中国已经参考了美国《1783大纲》的框架，并参考了美国某家航空公司的研究成果。此外，中国还参考了国际上的强度标准和规范，并根据中国的实际情况，编写了《飞行器安全指南》和《飞行器安全指南》，为飞行器的安全提供了指导。根据我国航空发动机的设计要求、内容、方法以及评估标准，对其结构强度进行了全面的检验与分析。针对发动机的设计，我们严格遵守《航空涡轴、涡桨发动机转子系统结构设计准则》、《航空涡轮喷气、涡轮风扇发动机通用规范》、民航发动机适航规章以及发动机型号规范的规定，并且通过多次的计算分析，确保其结构的强度、振动、使用寿命以及可靠性。此外，我们还对各个零部件及整机的强度、振动、耐久性以及可靠性进行了严格的检查与测试，以确保发动机的安全运行【2】。通过引入先进的实验测试技术，我们已经收集到大量有价值的数据与信息。在中国航空发动机的研发历程中，不仅排除了各种发动机故障，而且还积累了丰富的经验和教训，使得我们拥有了较强的研究能力和技术水平，为未来的发展提供了坚实的基础。
尽管近年来我国在航空发动机的设计、研制、使用以及发展方面取得了一定的进步，但仍存在着许多挑战，其中包括发展理念、管理决策、技术基础、资金投入等多种因素，这些都导致了我国在航空发动机结构完整性方面的能力和水平有待提高。尽管我国的航空发动机结构完整性研究仍处于初级阶段，但已经开始有了一定的进展，以确保其具备良好的安全性、可靠性和耐久性。近几十年，由于缺乏全面的综合研究，以及局部跟踪的创新研究，使得我国航空发动机的结构强度设计出现了结构与强度的脱节、对结构设计细节的忽视等问题【3】。为此，我们需要建立起一套具有本土特的结构强度设计准则和评估准则，以更好地满足当今航空发动机的需求，并且能够更好地指导其结构完整性的设计。由于缺乏有效的结构强度设计，中国的航空发动机存在着严峻的完整性挑战、可靠性极低、故障频发，甚至会导致严重的结构损坏，严重威胁到飞行安全。
为了确保结构的稳定，我们需要对其进行有效的控制，包括降低流动的振动、减少高周疲劳、降低低周疲劳和蠕变，并且确定其受损的容忍度【4】。我们还需要在发动机动力学与振动控制、优化设计理论与方法、可靠性设计理论与方法、损伤安全分析与评估、结构完整性探索等方面进行更加深入、系统、创新的研究。为了更好地实现中国航空发动机的可持续发展，将从国际上汲取经验，并结合本国实际情况，研究制定一套符合国家标准、能
够反映本国航空动力工业最新技术、能够满足精确、全面、可靠以及高效的航空发动机结构强度设计规范。通过实施有效的程序化、规范化的措施，加强对航空发动机结构完整性的管理，不断提升其技术能力，以满足当今航空动力技术及其相关领域的需求。
结语
综上所述，对于目前的航空发动机结构完整性的研究仍还在进步当中，因此，应多多吸取各国对于航空发动机结构完整性的研究经验，并总结出自己的研究方案，才能够使我国的航天事业走的更远。
参考文献
[1]李其汉.航空发动机结构完整性研究进展[J].航空发动机,2014,40(05):1-6.2014.05.001.
[2]王桂华,蔚夺魁,洪杰,王艺.航空发动机可靠性试验方法研究[J].航空发动机,2014,40(05):13-17+2.2014.05.003.
[3]许锷俊.航空发动机导管结构完整性要求的初步研究[J].航空发动机,1994(03):53-62.
[4]金中平.航空发动机结构完整性大纲[J].航空标准化与质量,1990(04):27-29.1990.04.004.
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