航空发动机转子早期裂纹故障振动特征的1(1/2)维谱分析

针对航空发动机转子早期裂纹故障难以检测的特点首先,根据转子裂纹扩展机理,建立早期裂纹转子振动分析理论模型,提出利用112维谱对早期裂纹振动信号进行分析。然后,利用112维谱分析法对早期裂纹转子理论模型和早期裂纹转子故障实验数据进行了具体分析。理论模型和实验数据分析结果都表明:应用112维谱对实际发动机转子早期裂纹故障信号进行分析,不仅能够得到一般频谱分析法难以获得的故障特征频率,还能对混叠噪声信号进行降噪。因此,112维谱能够有效的诊断航空发动机转子裂纹故障,在航空发动机故障诊断中具有一定的应用价值。

航空发动机转子弹性支承动应力测试技术

对带弹性支承航空发动机转子的一种振动测试技术进行了研究,阐述了利用电阻应变电测法通过在转子鼠笼式弹性支承的弹条根部粘贴应变计进行动应力测试,从而获取转子振动信号的测试原理和测试方法。通过弹性支承动应力测试技术在转子动力特性试验和转子故障诊断中的应用,论证了该测试技术是转子振动测试的一种有效方式,得出了弹性支承动应力测试技术不仅能作为航空发动机带弹性支承转子动特性的常规测试手段,亦能为转子系统故障诊断提供故障识别依据。

航空发动机转子故障诊断系统设计与实现

为准确、高效地诊断航空发动机转子系统故障,采用面向对象的程序设计方法,在VC++开发环境下,设计开发了航空发动机转子故障诊断系统。系统包含四个模块:数据采集模块采用多线程处理技术,配合数据采集设备实现多通道数据同步采集;信号分析和特征提取模块利用封装的改进经验模态分解算法类CEmd进行故障信号处理并从中提取故障特征;模式识别模块基于Lib SVM和GAlib库模板建立了基于支持向量机的故障识别模型。在航空发动机转子模拟实验台上对该系统进行测试,结果表明参数设置适当时,系统对转子典型故障的诊断精度达到了98%。

基于参数识别的航空发动机转子故障诊断与定位方法

航空发动机结构复杂,转子的故障诊断与定位是一个难点。考虑航空发动机实际测量条件,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的转子故障诊断方法,其核心是通过识别典型故障特征参数对转子的多种故障进行诊断和定位。针对实际航空发动机整机结构,用有限元法建立一种耦合的转子-支承-机匣动力学模型。该方法针对实际采集观测信号不完备的问题,采取加权整体迭代的方法来加快参数的稳定与收敛。针对所建立的航空发动机典型故障模型和实际模型存在误差的问题,采取衰减记忆滤波的方法来补偿误差。最后对含典型故障转子的航空发动机整机模型进行仿真计算得到数值解,作为未知故障的观测信号,结合加权整体迭代和衰减记忆滤波的扩展卡尔曼滤波方法,分析得到未知的故障特征参数,依此故障特征参数,实现对故障的识别和诊断,结果证明了该方法对航空发动机转子进行故障诊断和定位的有效性。

民用航空发动机转子包容性适航要求及符合性方法研究

航空发动机转子包容性能够降低飞机损坏的概率,从而提高飞行的安全性,它是航空发动机结构设计的重要环节,也是适航审定重点关注的内容之一。本文从适航规章对于航空发动机包容性的要求出发,研究了与包容性相关的适航条款的发展历程,以及复合材料风扇叶片包容性的专用条件,从而确定包容性相关条款和专用条件的实质要求及符合性方法。最后,通过某型发动机的审查实例,说明满足包容性相关的条款和专用条件需要开展的符合性工作,为发动机制造商的包容性设计以及适航部门的包容性适航审定提供参考。

航空发动机转子件装配质量预测

针对航空发动机转子要求高同心度和高可靠性的特点,在公差传递建模中引入周向安装角度这一影响因素,建立了同心度与公差、周向安装角的关系,然后采用蒙特卡罗法对实际装配过程中的合格率进行预测。通过实例计算,证明本方法可以预测航空发动机转子装配的同心度,提高设计的可靠性。

航空发动机转子装配模拟试验系统设计

为克服摩擦及弹性相互作用对航空发动机转子装配的影响,基于实际装配工况,设计了一种装配过程可见、装配结果可测、装配工艺过程数据可量化、能为后续装配提供经验指导的转子装配模拟试验系统。该系统通过对转子装配多工序全流程的测量,揭示多工序间的内在作用关系,实现对转子连接周向刚度均匀性控制,并可进一步开展相关工艺优化设计。该系统为构建转子装配机理与数据融合模型提供数据来源,数据具有可重复性和准确性,有利于培养学生的创新意识及解决实际工程问题的能力。

新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技术

高速叶片叶尖磨削工艺,通过高速的工件转速,使转子叶片在高速条件下获得足够大的离心力,具有大活动量的叶片在贴紧鼓筒榫槽的状态下进行磨削与在线测量,磨削后的外径尺寸与工作状态保持一致,是保障发动机性能,使压气机转子在最小的工作间隙下确保发动机耗油率所实施的重要工艺手段。

航空发动机转子装配工艺仿真与预测研究

转子装配是航空发动机装配过程中的关键环节,如果转子装配不当或平衡欠缺会导致误差累积成倍增大,传统的装配性能预测是基于刚性转子的高低点错位匹配的,会造成初始不平衡量,以及转子系统的初弯问题。本文基于转子"装配变形补偿和修正"技术,通过高精度的大数据采集,建立装配仿真与预测方法,确定每级转子组件实际转动中心线的最佳匹配堆叠,在此基础上计算并确定每级盘的最佳装配角度与位置。根据计算出的中心线偏差、双平面偏差和每级盘相对于整个转子总成的实际转动中心线的角度位置来获得每级盘的中心线偏差和角度,最终形成最优化的转子堆叠装配方案和预测结果,能够有效提高装配性能预测精度。

航空发动机转子故障特征提取方法研究

航空发动机的转子系统扮演着重要的角色,如果在运行过程中出现预期之外的故障会造成严重的后果。为了预防这类事件,采用转子的振动信号作为目标信号,对振动信号进行智能基函数分析,采用支持向量机分类器测试所提取的智能特征。实验表明,该方案的分类精度达到95.6%,是针对航空发动机转子系统故障诊断的一种有效的特征提取方法。

基于等概率随机法的航空发动机转子叶片排序优化

对于盘片分离的航空发动机转子,叶片排序影响初始不平衡量,容易导致振动超限。在转子装配环节,精准、高效的叶片排序优化对于提高装配质量和效率有重要意义。针对此问题,基于单个叶片的质量矩模型,建立单级转子初始不平衡量模型,提出叶片排序优化的目标函数,研究一种基于“等概率随机”的搜索算法,实现在资源、时间消耗和优化效果之间取得平衡。仿真和验证结果表明,该研究方法可以精准、高效地优化叶片装配排序。与传统方法相比,单级转子的初始不平衡量大幅降低,转子的装配品质得到极大提高,已在实际生产中取得显著的应用效益。

航空发动机转子在线自动平衡技术

航空发动机转子系统在高速、高温、高压作用下会发生变形、磨损及同心度变化,从而引起发动机整机振动,严重威胁发动机的使用安全。为此,及时有效地对发动机转子系统进行动平衡至关重要。但对于涡桨发动机螺旋桨转子这种大直径、大转动惯量的转子,通常采用的离线平衡方式在实施上存在很大困难,控制其不平衡振动的最有效途径是采用自动平衡技术对转子进行在线平衡。

含裂纹故障的航空发动机转子系统动力学特性分析

针对某含有呼吸裂纹故障的航空发动机高压转子系统,研究了系统的动力学特性。考虑裂纹转子的时变特性,推导了裂纹转子的刚度矩阵,考虑重力及不平衡激励,采用转子动力学有限元法建立了系统的动力学方程。采用谐波平衡法对方程进行近似求解,给出了不同裂纹深度下的三维幅频图,表明在临界转速和1/n(n=2,3,4)倍临界转速处均有峰值出现;分析了裂纹深度、裂纹位置对系统振动响应的影响,表明位于跨中的深裂纹影响最大;计算了系统在升速过程中的三维频谱图,结果表明二倍频、三倍频、四倍频成分明显。用Newmark-β数值方法验证了计算结果的正确性。提出的空心轴呼吸裂纹的建模方法为航空发动机转子系统裂纹故障的非线性动力学分析提供了理论指导。

航空发动机转子系统主动抑振控制方法研究

现代先进航空燃气涡轮发动机均不断追求高性能,高可靠性设计,在初始结构设计时,常由于布局构型不合理迫使对结构改型,不仅大大延长了设计周期,而且往往造成费用的超额支出。采用多种现代控制理论结合的综合控制方法,通过对主动控制器的设计,从而实现对航空发动机转子系统的临界转速裕度、不平衡量敏感性以及快速衰减瞬态振动等的综合力学性能的改善。仿真表明,通过主动抑振控制器设计,可以大幅度提高转子系统的抑振能力,有效提升转子系统的可靠性和安全性,可以为航空发动机转子结构减振的主动控制策略提供参考。

航空发动机转子系统早期故障迁移流形学习研究

航空发动机转子系统早期故障信号非线性、样本少、特征微弱难以提取等导致不能有效预示。为了解决这些问题,迁移学习被提出并越来越受到人们的重视。迁移学习是指运用已经现有的知识,对不同的但是相关的领域问题,一种新的求解方式。将迁移学习与流形学习相融合并充分挖掘其潜力,充分提高流形学习的推理性与延展性,形成预示早期航空发动机转子系统故障在样本少、工况交变等情况下新的理论与方法。

改进注意力机制的航空发动机试验转子系统智能故障诊断

考虑到航空发动机的工作环境十分恶劣,其故障的振动信号特征隐蔽且噪声干扰严重,为了加强网络对振动信号中关键特征的提取能力,提出了改进注意力机制的航空发动机转子系统智能故障诊断方法对航空发动机转子系统的不平衡和碰摩等故障进行诊断。提出局部池化改进的通道注意力机制,能够通过预提取局部极值解决现有通道注意力机制对航空发动机转子故障通道信息提取能力不足的问题;提出多评分机制改进的空间注意力机制,能够通过不同尺度的卷积评分解决现有空间注意力机制对航空发动机转子故障空间信息提取能力不足的问题;将二者结合构建改进的通道空间注意力机制模块,再导入一维卷积神经网络中构建改进注意力机制的一维卷积神经网络完成智能故障诊断,并且通过航空发动机转子系统故障数据集对比分析试验证明了该网络优秀的检测性能、抗噪性能和泛化性能等综合性能以及注意力机制改进方法的可行性。

航空发动机过盈配合转子装配过程研究

为提高航空发动机过盈配合转子连接质量,确保装配后转子配合止口端面完全贴合。本文利用有限元分析软件ANSYS对装配过程进行数值仿真,对过盈配合转子装配过程中的温度场、变形情况及配合止口摩擦力进行计算,分析压紧力与配合止口端面间隙大小的关系,并设计相应试验进行验证。数值计算和试验分析结果表明:转子恢复室温过程中施加轴向压紧力可以有效消除配合止口端面间隙,在压紧力大于配合止口摩擦力的情况下,随着压紧力的增大,转子装配的重复性和质量均有所提高。

关联维数在航空发动机转子振动监控中的应用研究

将分形动力学思想引入航空发动机转子振动系统的信号监控中,利用关联维数定量辨别不同故障模式。该方法是通过直接分析系统的输出,即振动信号来识别故障的产生机制,为机械故障的逆问题求解提供了新的思路。

航空发动机典型转子件装配偏差建模及分析

针对航空发动机典型转子件装配精度要求高的特点,考虑其特有的止口装配方式,建立了包含尺寸偏差与形位偏差的尺寸链模型。引入皮尔逊分布族的方法,使得该尺寸链模型在输入偏差为非正态分布的情况下,能够计算装配偏差的分布形态。通过仿真计算,文章方法在不失精度的情况下计算效率远高于蒙特卡罗法。

航空发动机转子系统动力学模型的可逆化简化方法

针对航空发动机高压转子系统动力学模型,给出了一种模型可逆化简化的方法.首先采用有限元法建立了较为精确的动力学模型,然后基于质心集中方法对该模型进行了不同程度的简化,分别得到了单跨双盘模型和单盘模型,并将其与原始模型进行了临界转速的对比.这是一种从结构特点将实际多盘转子简化成单盘转子的方法,它使得在考虑到支承等非线性因素后利用低维非线性动力学理论进行分析和参数优化成为可能.另一方面,研究了模型简化方法的可逆性,即基于质心位置及总质量最优的原则,由单跨双盘模型的圆盘结构参数反推了多级圆盘的等效内外半径、厚度、位置等参数,构建了新的工程结构模型,对比该模型和原始模型的前3阶临界转速,误差均在3%之内.这种由简化模型参数反推多级圆盘的方法,为由非线性动力学理论优化分析所得到的简化模型优化结构参数反推设计多级圆盘工程结构参数奠定了基础.