动机和运输机用发动机，由于其使用特点不同，发动机的大状态工作时间所占
比例、转速循环历程差异也大。

 

 
设计用法

 

 
为了使设计的发动机满足预期要求，在发动机设计初期，就必需首先确定

设计的发动机预计的用法和使用环境，习惯称为设计用法。设计用法包括飞机的
任务及任务混频、用法参数、工作包线、外部作用力（机动载荷）、大气环境条件、
飞机引气

/功率提取、发动机性能衰退后的用法等等。 

 
设计用法确定得越详细、与最终使用越接近，发动机的强度设计假设中关于

使用环境与载荷越接近真实情况，付出的结构重量、制造成本、开发成本以及使
用成本才可能与预期最接近。因此，发动机设计中必需首先面对的强度设计问题
就是确定什么样的设计用法。

 

 
设计用法仅提供发动机整机的用法要求，从安全性角度考虑，对于发动机

的安全性关键零组件，还需确定其设计限制载荷和极限载荷，以便在付出的代
价可接受的情况下保证足够的安全性。对于安全性关键件，考虑什么样的限制载
荷和极限载荷，不同应用环境要求不同，随着对问题的认识深入和技术的发展，
其要求也会有变化。

 

 
因此，这些设计用法和能力要求是随着设计实践的积累不断变化的，不能

也不会一成不变。

 

 
构件工作载荷的确定制约强度设计的精度及可靠性

 

 
除了从提供推力

/功率和其他能量需求的航空动力装置角度需要明确其设计

用法以外，为了设计出可靠、安全的发动机，还必须准确掌握发动机特定构件在
发动机环境下的工作载荷。

 

 
特定构件在发动机环境下的工作载荷主要包括转动引起的离心载荷、气动载

荷、温度载荷、流体

/旋转机械激振载荷、外部冲击载荷、相邻构件传递的机械载荷

等。由于转速测量成熟、精度高，转速控制精度也高，因此转速引起的离心载荷
在设计中把握较好。作为流体机械，叶片表面的气动载荷受到测试手段的约束，
其准确分布往往不得而知，目前设计中更多采用

CFD 预测结果，这对叶片的强

度设计带来不可忽视的影响。叶片以及发动机中与气流直接接触的薄壁构件，工
作中还有一类重要的载荷是由于旋转和流场的非定常特性产生的流体交变载荷
和机械旋转引起的机械交变载荷，这种交变载荷如果频率与结构固有频率吻合，
便可能产生共振响应，或者导致结构出现气弹不稳定，引发结构失效。因此，如
何准确地预测作用在叶片及其他薄壁构件上的交变激振力的分布及大小，是进
行构件抗高周疲劳设计的核心问题。在对转涡轮设计中，叶片流体激振力的准确
预计是其设计成功与否的关键。轴承设计、传动齿轮设计中，机械交变载荷大小
及其分布特性仍然是设计关注的焦点之一。