Prediction of Transient Engine Loads and Damage due to Hollow Fan Blade-off

Nicolas Cosme (1) , David Chevrolet (2) , Jérôme Bonini (2) , Bernard Peseux (1) , Patrice Cartraud (1)

1 GeM - Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique
2 SNECMA Villaroche [Moissy-Cramayel]

The loss of a fan blade causes serious damages on an engine and can endanger the aircraft integrity and the safety of passengers. Commercial aircraft engines must then meet the FAA (Federal Aviation Administration) and JAA (Joint Aviation Authorities) certification requirements concerning the fan blade containment. The certification is validated through a Fan Blade-Off (FBO) test on a whole engine. The success in this test requires destructive and expensive development tests performed at the different stages of the design process. To reduce the number of these experiments and thus, the costs and the time of development, the engine behaviour under FBO can be understood and even predicted thanks to finite element (FE) analysis. This paper shows a comparison between a FBO simulation of hollow blades, computed with an explicit integration FE code, and experimental data obtained during an intermediate FBO test carried out by Snecma Moteurs. The results of the load levels and the similarity on the sequence of events show good agreement.

La perte d’une aube fan peut causer de graves dommages dans un moteur, et mettre en danger l’intégrité de l’avion et la sécurité des passagers. Les moteurs d’avion civil doivent donc répondre aux exigences de certification de la FAA et de la JAA sur la perte d’aube. La certification est validée par un essai de perte d’aube sur moteur complet. La réussite de cet essai nécessite la réalisation d’essais partiels destructifs, coûteux et qui ne peuvent être réalisés qu’à la fin du cycle de conception. Pour réduire le nombre d’essais et donc les coûts et délais de développement, la simulation par éléments finis peut permettre de comprendre et même de prédire le comportement du moteur en perte d’aube. Cet article présente la comparaison entre la simulation d’une perte d’aube creuse, effectuée à l’aide d’un code explicite, et des données expérimentales mesurées lors d’un essai intermédiaire effectué par Snecma Moteurs. Les résultats sur les niveaux de charges et la similarité de la séquence d’événements montrent une bonne corrélation.

Mots clés: fan blade-off; non-linear transient dynamics; explicit computation

Mots clés: perte d’aube fan; dynamique transitoire non-linéaire; calcul explicite; impact

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]; Matériaux

Nicolas Cosme, David Chevrolet, Jérôme Bonini, Bernard Peseux, Patrice Cartraud. Prediction of Transient Engine Loads and Damage due to Hollow Fan Blade-off. Revue Européenne des Éléments Finis, 2002, 11 (5), pp.651-666. ⟨10.3166/reef.11.651-666⟩. ⟨hal-01007197⟩