一、设计方案
本作品将航空发动机结构进行合理抽象简化,并充分考虑3D打印机逐层打印等特点,构思设计合适的涡喷发动机模型,并对模型各部分进行结构受力校核。再用抽象简化了的发动机部件、实现对发动机的逼真模拟,真实展现了各类航空发动机的结构特点和功能。在制造发动机模型中,首先运用SolidWorks软件设计绘制发动机各零部件的三维模型图样,再根据设计的图样利用3D打印机制造零部件,最后将3D打印机制造的各部分的零部件,用法兰、卡扣等连接方式装配成完整的发动机模型。本种方法设计的航空发动机教学模型主要包括公共模块(各类型发动机均由高压压气机、燃烧室、低压涡轮和高压涡轮组成)、低压压气机模型、小涵道比涡扇低压压气机—外涵道机匣模型、大涵道风扇模型、螺旋桨-低压压气机模型和尾喷管模型。
二、作品特色
1.创新性
(1)利用航空发动机的机械结构共性原理,结合模块化设计理念,重构发动机部件,通过重新组装形成涡喷、涡桨和大涵道比涡扇发动机模型,实现多功能的航空发动机模型教学;
(2)基于结构优化设计理念,组合优化设计发动机的零件,在保证发动机外观结构不变的前提下,用尽可能少的零件实现逼真的发动机教学模型;
(3)对真实发动机进行合理抽象简化,运用机电技术通过模拟发动机的工作过程反映各类航空发动机的基本工作原理。
2.实用性
(1)本教学模型具有功能多样、体积小、轻便易携等优点,可以实现涡喷、涡桨和大涵道比涡扇3种类型的发动机教学需求,模型方便在各类教学场所使用教学。
(2)可以直观逼真地反映发动机内部主要构造,模拟发动机工作过程,增强教学效果。
(3)多功能航空发动机教学模型性价比高,机械加工方便,维护性好,相较于现有教学用发动机模型,价格更为低廉,经济性更好,可以实现大面积的推广应用。
3.先进性
(1)通用性强,可以根据教学内容的要求,分模块进行教学。
(2)模型各个单元相对独立,可以在各自原有基础上做更深层次的设计拓展,实现对单元的设计改进,提高模型的逼真度、经济性等性能。
(3)可以随着航空发动机的不断向前发展,在模型基础上实现进一步的拓展丰富。
(4)使用3D打印技术,制造叶片等结构复杂、加工困难的零件,方便快捷,且模型更加逼真。