螺旋桨发动机安装系统动力学设计技术综述

随着螺旋桨发动机安装系统国产化研制进程的加快,需要开展相关的安装系统技术研究,而动力学设计是其中的重要组成部分。本文对比分析了不同结构形式安装系统的动态性能特点,进一步从军民用标准规范和工程实践经验出发,归纳了安装系统动力学设计的技术要求,梳理了安装系统动力学设计技术的发展历程和国内外现状,指出国内外差距主要体现在设计理念、关键技术和应用实践经验等方面。在此基础上,展望了螺旋桨发动机安装系统动力学设计技术的发展趋势,为当前及未来螺旋桨发动机安装系统的设计技术研究提供了参考。

基于形状记忆合金声子晶体的带隙优化设计

声子晶体是一种具有声子带隙的周期性结构,通过对其带隙的动态调控设计,进而满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章在声子晶体的带隙设计中,引入智能材料,采用拓扑优化方法,开展多功能声子晶体带隙动态调控设计.首先采用有限元方法分析声子晶体的带隙性能,并建立形状记忆合金的温度本构关系模型;其次基于变密度法的拓扑优化方法,在满足特定体分比及强度约束、保证声子晶体单胞之间的连接性约束条件下,以相对带隙最大化为目标函数建立声子晶体带隙设计优化模型;最后根据改进的材料插值模型,分析求解设计灵敏度,采用移动渐进法开展多功能声子晶体带隙结构的拓扑优化设计.优化结果表明:在XY模式下形状记忆合金从马氏体转换到奥氏体带隙拓宽了103.9%,在Z模式下带宽增大了3.75倍.研究结果为声子晶体在复杂环境下实现更为主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

燃烧条件下火焰筒温度及噪声载荷特性实验研究

航空发动机燃烧室内部高温、气动及噪声等复杂载荷环境是导致火焰筒结构产生裂纹的主要因素之一,掌握火焰筒结构表面载荷特性及其与燃烧参数之间的关系,对于其强度评估非常重要。本文依据某型发动机真实构型设计了典型火焰筒试验件,搭建了模拟燃烧试验平台,发展了热电偶/示温漆组合测温和基于波导管的噪声测试方法,获得了不同燃烧状态下火焰筒表面的温度与噪声载荷分布特征,通过对比试验给出了进口温度、流量、供油量等参数对结构载荷的影响规律。结果表明,火焰筒表面噪声总声压级峰值超过150d B,总声压级、频率特性及分布特征与燃烧状态和结构振动特性等因素相关。

飞机螺旋桨低噪声多学科优化设计与试验验证研究

为进一步降低飞机螺旋桨气动噪声,针对飞机螺旋桨开展综合考虑气动、噪声和结构强度的低噪声多学科优化设计与试验验证。采用基于涡格法的升力面理论进行螺旋桨气动性能计算,基于Hanson频域远场噪声计算方法进行螺旋桨远场噪声评估,2种计算方法都通过与试验对比验证精度,由此组成螺旋桨气动-噪声联合算法;以桨叶沿叶高分布的弦长、安装角和侧掠为设计变量,充分考虑桨叶结构强度对设计变量的约束,以螺旋桨推力、效率不降低和远场噪声降噪最大为优化目标;优化桨叶通过了离心载荷试验、气动载荷试验、动态特性试验等强度试验;在气动声学风洞内完成了气动与声学性能验证,优化螺旋桨相比原始桨气动性能基本保持不变,优化螺旋桨在设计工况的1阶离散分量处的远场气动噪声峰值降低2.7dB,较小推力下降噪量最高可达4dB,2阶离散分量处也有明显的降噪效果。提出的方法同时满足气动、噪声和结构强度要求。

涡轮叶片高低周复合振动响应分析

为了揭示高低周载荷相互作用机制对叶片失效机理的影响,采用显式动力学分析方法,从时域角度出发,对涡轮叶片模拟件进行高低周复合载荷下的振动响应实时模拟,研究了高低周载荷的相互作用机制及接触区域的响应特征。并就高低周频率比、载荷大小等参数对叶片振动响应的影响作了进一步分析,获得了不同工况下应力应变响应曲线和不同参数影响下的变化规律,其结果可为涡轮叶片疲劳寿命预测提供输入。所采用的分析方法和得出的结论可为发动机涡轮叶片振动疲劳考核验证试验载荷谱的制定和结构的优化设计提供一定的参考。

一种航空发动机涡轮导向器叶片热冲击试验系统设计

航空发动机涡轮导向器叶片是发动机热端部件受热最严重的构件之一,在研发设计过程中,需要开展大量的热冲击试验。本文利用丙烷-氧气燃烧产物参数和航空煤油燃烧产物参数较为接近的特点,研发了一套考虑叶片内部主动气流冷却的涡轮导向器叶片热冲击试验系统,能够低成本并且较为真实地还原涡轮导向器叶片外部加热内部冷却的受热特征。

航空发动机复合材料风扇叶片抗鸟撞性能考核验证

为了考核验证新构型复合材料风扇叶片的抗鸟撞性能,开展与服役工况等效的不同位置和不同撞击速度下复合材料风扇叶片的鸟撞试验。通过测量鸟弹撞击速度、叶片变形和应变响应,结合高速摄像观察撞击的整个过程,包括切鸟姿态与偏转角度等撞击姿态信息,再与试验后无损检测结果等信息结合,综合评估风扇叶片的抗鸟撞性能与损伤破坏模式。研究发现,该复合材料风扇叶片具有良好的抗鸟撞性能,在吸能的同时不易导致裂纹扩展,且前缘钛合金包边的设计有力提升了其抗冲击特性,在不同撞击工况下只出现纤维和基体的局部损伤,并未出现掉块、断裂、脱落等现象。本研究得出的结论可为抗鸟撞性能评估以及进行旋转风扇叶片鸟撞试验考核提供支撑。

航空发动机典型材料超高周疲劳试验技术研究综述

航空发动机作为飞行器最关键、最核心的部位,长期服役于高温、高载等极端环境,疲劳失效是导致发动机结构破坏的主要原因之一。随着工业的发展,发动机材料的超高周疲劳问题日益凸显。本文总结了发动机典型材料超高周疲劳关注领域的研究现状,对当前超高周疲劳试验技术的应用情况进行了阐述,包括超高周轴向振动疲劳、弯曲振动疲劳、扭转振动疲劳、复合振动疲劳等试验加载技术以及温度控制技术、损伤监测技术,并对我国航空发动机典型材料超高周疲劳试验技术的发展做出展望。

地面声学环境下的无人机螺旋桨气动噪声试验

为了研究某无人机螺旋桨在地面起飞工况下的气动噪声,研制了螺旋桨气动噪声试验平台,在地面声学环境下开展了螺旋桨的气动噪声试验,获取了螺旋桨的气动性能和远场噪声特性,分析了拉力、扭矩等气动参数和远场噪声指向性等随螺旋桨转速、桨叶角的变化规律。结果表明:拉力、扭矩等气动参数随着转速、桨叶角的增大而增大;远场噪声最大的区域随着螺旋桨转速和桨叶角的变化而移动;所建立的试验平台和方案可以为飞机螺旋桨的气动噪声评估和优化提供帮助。

多孔材料声学参数辨识及其在双层板结构声学设计中的应用

基于Biot理论,采用JCA(Johnson‑Champoux‑Allard)模型,依据多孔材料声学参数辨识技术,对玻璃纤维材料棉(玻璃棉)进行声学参数识别。将辨识结果引入双层板结构传声损失预计中,提出一种改进的FE‑SEA(Hybrid Finite Element‑Statistic Energy Analysis)建模思路。对双层板结构进行隔声测试,并将FE‑SEA预计结果与试验结果和SEA(Statistic Energy Analysis)结果分别进行对比分析。研究结果表明:基于声学参数辨识技术进行玻璃纤维材料棉声学参数识别是可行,可有效减少试验项目与次数;将识别参数引入改进的FE‑SEA模型中进行双层板隔声预计,所得结果与试验结果吻合良好。因此,可选用声学参数辨识技术对多孔材料声学参数进行识别,并作为数值计算的输入参数,进行含多孔材料结构的声学设计。

应用等离子体激励器抑制串列双圆柱噪声的数值仿真研究

针对等离子体激励下的串列双圆柱绕流噪声抑制问题,通过将等离子体体积力模型、脱落涡模拟、声比拟理论等技术相结合的数值模拟方法,研究不同来流速度下等离子体激励器安装位置对双圆柱分离流形态控制与远场噪声抑制效果的影响。结果表明,当所施加的等离子体激励位于圆柱流动分离点附近时,控制措施可有效减小分离涡尺度和湍流强度,并显著降低远场监测点的总声压级。随着来流速度增大,等离子体激励器的降噪效果增强,同时最优安装位置前移。当来流速度达到55m/s时获得最优降噪效果,其远场监测点声压级频谱峰值和总声压级分别降低11.5dB和8.3dB。而随着来流速度的进一步增大,等离子体激励器的降噪效果逐渐减弱。所得结果对于等离子体流动控制抑制串列圆柱噪声的实际应用有一定指导意义。

基于防灾规划的城市自然灾害风险分析与评估研究进展

城市自然灾害风险分析与评估关系到城市灾害预警、预案、灾害风险管理、城市防灾规划等诸多方面,是城市安全和人类安身的基础。该文从城市防灾规划的需要出发,首先,定义了基于防灾规划的城市自然灾害风险分析与评估的内涵,针对城市防灾规划的特点和自然灾害风险分析的评价目标,构建基于防灾规划的城市自然灾害评估模型与评估流程。其次,将风险分析过程分为致灾因子分析、暴露性分析、脆弱性分析3部分,并介绍了常用的评估方法。最后提出:服务于防灾规划的城市自然灾害风险研究,应搭建时空桥梁,强化自然灾害风险评估成果在城市防灾规划中的应用;着重将多灾种风险评估服务于综合规划,单灾种风险评估服务于专项规划;通过完善评估模型,合理运用GIS、RS等技术深化自然灾害风险分析评估在城市防灾规划中的应用。

中国北方农牧交错带土地集约利用评价研究——以内蒙古鄂尔多斯市为例

北方农牧交错带作为我国传统农业区与畜牧业区交汇和过渡的地带,其土地集约利用有突出的特点。以内蒙古鄂尔多斯市为例,从北方农牧交错带土地集约利用的内涵出发,构建评价指标体系,分别运用熵值法和人工神经网络模型计算集约度。结果显示,2003-2007年鄂尔多斯土地集约度数值总体上升;利用效率对鄂尔多斯土地集约利用影响最大,其次是利用程度和投入强度,持续状况的影响最小。结果表明,熵值法和人工神经网络模型均适用于土地复杂系统的集约利用评价计算。相对于其它方法,熵值法在一定程度上避免了赋权的片面性和主观性,人工神经网络模型弥补了传统的多指标综合评价方法主观性强、缺乏自学能力的缺陷。

中国农用地集约度与农业气候适宜度的空间关系研究

通过构建指标体系,对全国30个省(区、市)农用地集约度做了评价计算;基于前人的研究成果,运用空间插值的方法计算了农业气候适宜度;并在此基础上对二者的空间关系进行了研究。主要结论是:(1)总体而言,我国农用地集约度东部地区大于西部地区,农业气候适宜度由东南向西北递减。从某种程度上说,农业气候适宜度制约着我国农用地集约度的空间布局,但是集约度的提高也可以改变农用地集约利用对气候条件的依赖性。(2)1995～2005年我国农用地集约度总体提高12.6%;农业气候适宜度低的省(区、市)提高最明显,适宜度中等的省(区、市)次之,适宜度高的省(区、市)最不明显。(3)根据农业气候适宜度的空间关系,就因地制宜地对农用地进行集约经营提出两点建议。

基于气候因子修正的农用地集约利用评价研究

将气候因子纳入农用地集约利用评价过程,重新界定了农用地集约利用的内涵,并提出了"农用地集约利用系数",通过"相对复种指数"和"相对粮食总产量"两个新的概念计算了1995—2005年我国农用地集约利用系数,以期在统筹兼顾社会经济因素和自然因素的基础上,综合考虑气候因素对农用地集约利用评价过程的影响。采用相关研究成果对评价方法进行了验证,评价结果与我国实际情况比较吻合。结果表明,该方法可合理评价各地在现有自然条件下的农用地集约利用现状和潜力,为因地制宜提高我国农用地集约利用水平提供理论依据。此外,基于VB+MO并允许调用ArcGIS相关分析模块,从底层构建了评价系统,为各地农用地集约利用评价提供了可操作平台。

成立国家天然气管道公司的必要性及实施建议

目前,我国天然气产业加速发展仍受制于运输和销售捆绑、管道不能公平无歧视向第三方开放、管输价格水平普遍偏高等因素的影响,管网改革已迫在眉睫。为此,研究了我国和国外发达国家天然气管道发展现状、管理体制机制运行情况以及所存在的差异和问题,结论认为:成立国家天然气管道公司将有助于尽早实现天然气市场化定价、降低管道运输价格水平、促进天然气应用规模扩大、增强管网系统调峰和应急保供能力,是我国天然气管网独立改革的最优选项。结合我国国情,建议从以下9个方面着手改革:(1)分阶段完成国家天然气管道公司的建立;(2)尽早强制推行运销分离;(3)明确纳入国家管道公司的管道范围;(4)改革管道建设审批和管理机制;(5)严格国家天然气管道公司成本监审、严控收益水平;(6)相关部门给予政策支持;(7)加快储气调峰设施建设;(8)实施新气源项目配套管道代建回购机制;(9)加强国家管道公司安全高效运营机制研究。

PBLD通过MAPK通路抑制HepG2细胞的增殖、侵袭和转移

目的分析PBLD对HepG2细胞增殖、侵袭及转移的影响,并初步探讨其发挥作用的分子机制。方法首先利用细胞转染技术构建PBLD过表达的HepG2稳转细胞株,CCK-8法检测PBLD过表达后肝癌细胞增殖能力的变化,Transwell实验检测PBLD过表达后HepG2细胞侵袭、转移能力的变化,最后利用Western-blot技术筛选并验证PBLD可能的下游信号通路。结果 PBLD过表达后HepG2细胞的增殖能力被显著抑制(P<0.05),同时,发生侵袭、迁移的细胞数量与空载对照细胞相比显著减低[(68±12.5)vs.(19±10.21),P<0.01;(30±8.83)vs.(11±4.41),P<0.01]。进一步Western-blot检测结果显示,PBLD过表达可显著抑制MAPK信号通路相关分子的表达。结论 PBLD可通过MAPK信号通路抑制Hep G2细胞的增殖、侵袭和转移。

肝腺瘤组织肝脏功能水平的研究

目的初步探索肝腺瘤组织细胞所具备的合成、代谢、解毒等肝脏功能活性水平,为其能否成为人工肝新型细胞材料来源提供依据。方法收集近三年来南方医院手术切除并经病理证实为肝腺瘤的组织标本3例,HE染色后电子显微镜下观察其细胞形态及组织结构,并通过糖原染色、免疫组化及qRT-PCR等方法检测肝细胞合成、代谢和转化等功能相关基因的表达情况,同时与正常肝组织细胞的功能水平进行对比。结果肝腺瘤细胞形态与正常肝细胞相似,细胞核无明显异型性,qRT-PCR检测发现肝腺瘤各肝功能相关基因的表达均与正常肝组织细胞相当,部分指标甚至高于正常肝组织细胞。免疫组化检测发现肝腺瘤和正常肝组织中ALB、P450和CK18均有较强表达,AFP除一例肝腺瘤组织有部分表达外余2例和全部正常组织均无表达。结论肝腺瘤细胞有望在解决生物人工肝细胞来源缺乏问题上产生重大突破,有必要进一步开展肝腺瘤的建株研究。

涡扇发动机旋转声模态发生与测试试验研究

开展了涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术研究。首先,通过对涡扇发动机旋转声模态发生与测试技术的原理分析,得出声模态发生与测试试验装置设计方法;结构设计与电气系统设计相结合,完成了试验装置的搭建;最后经过以某高阶声模态为例进行试验验证工作,证明了声模态发生与测试技术的正确性和试验装置设计的合理性。开展的声模态发生与测试技术研究对消声短舱声衬的声学效果验证试验意义重大,填补了中国该工程领域的空白,具有较好的工程应用价值。

电化学合成聚吡咯/二氧化硅复合膜及其防腐性能

采用循环伏安法,在316不锈钢电极表面原位生成聚吡咯-二氧化硅(PPy-SiO2)复合膜。红外光谱分析表明,通过电化学法可以在316不锈钢表面生成PPy-SiO2复合膜。利用扫描电镜考察了PPy与PPy-SiO2膜层形貌,发现相对于PPy膜层,PPy-SiO2膜层有着较为均一的表面状态。分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-SiO2浸泡于3.5%(质量分数)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(OCP-Time)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层对不锈钢的防腐性能,结果表明,浸泡初期,影响膜层防腐性能的主要因素是膜层与不锈钢电极表面的吸附能力,PPy的金属防护效果高于PPy-SiO2;浸泡1 h后,影响膜层防腐性能的主要因素转变为膜层本身抑制水分子渗透的能力,PPy-SiO2的金属防护效果高于PPy。对PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层进行了抗阴极剥离实验,结果显示,PPy-SiO2复合膜层具有更高的抗阴极剥离能力。