我们国家将包容性定义为：飞机发动机在最大转速条件下，发动机叶片、风扇或压气机 在受到断裂失效后，其完全能够被发动机机匣所包容，并且防止单叶片损坏失效飞出从而造 成飞机受损的能力。

2。2 包容能力评价方法

目前，包容系数法、临界速度法和破坏势能法是世界上各个国家主要采用的包容能力评 价方法。包容系数法是由英国RR公司在地坑式轮盘旋转试验器和全尺寸发动机上完成的机匣 包容性试验得到的，该方法不太适用于弹道打靶试验，所以本论文对此包容系数法不作研究。 而在能量守恒的基础上发展的临界速度法和破坏势能法应用更为广泛，并且建立了相应的经 验公式，以下陈述分析该两种机匣包容性评价方法。

2。2。1 临界速度法[18]介绍

临界击穿速度的表达式可以由临界速度法得出：

式(2。2。l)中:V为叶片着靶的速度,单位m/s；L为叶片沿速度方向投影到机匣的投影面积的周

长，单位m；D 为机匣材料的动态剪切强度极限,单位Pa；h为机匣厚度，单位m；m为叶片质

量，单位kg；为撞击倾斜角。式(2。2。1)也可以化为：

从该公式，我们可以知道，只要测出公式中各具体的量值，我们就可以算出发动机叶片击穿 发动机机匣的临界速度。一旦当发动机叶片在某转速条件下失效飞断后，可以先计算出其飞 断速度，将其与临界速度法算出的临界击穿速度相比较，若大于该临界速度值，便可以预测 到飞断的叶片会击穿发动机机匣，从而导致发动机的损坏；若小于改临界速度值，就可以认 为该飞断叶片可以被发动机机匣包容。文献综述

2。2。2 破坏势能法[19]介绍

（1）叶片的飞断转速及撞击能量 在发动机高速旋转时，发动机的平板叶片的断裂主要是由于离心力作用下的拉断，为此

可以用材料力学中的第一强度理论来对发动机的断裂转速进行预测即：

离心力 b

当满足（2。2。3）式时，平板叶片发生断裂。平板叶片的尺寸形状如下图所示： r1

图 2。1 平板叶片的尺寸形状图

当平板叶片的角速度为 时，其所受到的离心力为：

式中，平板叶片的质量为 M，且叶片的拉伸应力离心力 在离心力的作用下与 F 成正比。由此 也可以知道为危险截面的叶片根部的拉伸应力值：

在本式子中，叶根处有对称切槽处的截面面积用 A 表示，槽深用 a 表示。将第一强度条件下 的极限应力值=b 代入（2。2。5），计算出平板叶片的飞断角速度为：叶片在失效飞断后，由于惯性会产生极大的动能 Ek ，这也是飞断叶片去撞击发动机机匣过程中输入的总能量：来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

式中 noff  为对应于飞断角速度的飞断转速。

（2）破坏势能法 把飞断的叶片撞击机匣时所产生的让机匣弯曲变形的势能，挤压及剪切变形的能量，还

有发动机机匣自身的变形都必须考虑在破坏势能法中。其中，输入的总能量 E 可以由（2。2。7） 式得到。

由于叶片的飞断后会与发动机机匣相撞击，这个过程会产生功与能量的转化。断叶的撞 击让机匣发生拉伸、弯曲、剪切、挤压等变形。在这个阶段飞断叶片的动能即输入总能量逐

渐转化为机匣的势能和断片的剩余动能与势能，此时机匣产生的总势能 A 为

LS-DYNA航空发动机机匣在叶片撞击下的包容能力研究(4):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_91830.html