航空发动机地面台进气加温试验技术研究

为了模拟航空发动机高空大马赫数情况下,较高的发动机进气温度,进行地面台架条件发动机进气加温试验。针对地面台架条件航空发动机加温试验进行研究,提出采用机载进口温度传感器表征进气加温进口温度方法,实现加温温度监控,保障加温试验安全。后选取飞行包线内典型工作点,开展地面台进气加温模拟试验。试验研究发现,进气加温试验过程发动机进口总温不均匀性最大为2.6%,排气温度场与常温试车分布一致,进排气温度场分布均匀,控制精度较高,可以为发动机进气加温试验提供较高品质的进气流场。试验表明,地面台架条件开展进气加温试验,可以较好的模拟发动机高空大马赫数高温进气条件下发动机工作情况。

某型航空发动机空气涡轮起动机起动故障研究

为了保障地面试车效率及飞机飞行的安全,对起动过程的故障模式、故障部位及故障原因作出及时准确的判断,预防起动过程潜在故障的发生,通过分析起动原理,研究了起动过程中5种常见起动故障。对航空发动机地面台架试验过程中起动失败故障进行分析,通过绘制故障树,得到起动过程异常带转故障模式为起动机出口堵塞;快速定位故障原因为:在湿度大的低温天,起动机短时间内连续起动,等熵膨胀过程起动机涡轮叶片及起动机出口壁面结冰,造成涡轮出口面积减小,排气不畅引起出口堵塞,涡轮输出功率减小,起动失败,保障了地面试验安全;并根据该起故障对地面试验供气系统提出增加干燥机的改进措施和试验前、后起动机检查要求,经过地面持久试验和考核试验验证方法有效,起动机结冰故障得到有效控制。该起故障研究和排故改进措施可供地面台架试验参考。

某型航空发动机排气温度场测量

航空发动机排气温度是整机试验过程重要的监测参数,探讨了热电偶测温原理,提出两种等环面分布热电偶温度传感器温度场测量方案,并对两种方案进行对比分析,获得了发动机在慢车、节流和最大状态下的排气温度场分布情况。分析可知:慢车状态不均匀度较大,随发动机状态升高,温度场均匀性越好。排气温度场在径向和周向均存在高温区,最高温度出现在径向高度2/3处。试验方案可为温度场测试试验开展提供参考。

某型涡扇发动机地面台架起动试验研究

为了分析大气环境温度对发动机起动过程的影响,采用三段积分法计算发动机起动特性,开展了不同大气环境温度条件下某型涡扇发动机地面起动试验研究。结果表明:冷态条件下,发动机的起动特性与理论计算结果一致,标准大气温度下发动机起动时间和脱开时间均为最短;热态条件下,发动机起动最快时的大气温度比理论计算温度低2 K左右,起动时间和脱开时间均快于冷态时间(约快2.9 s);热态起动比冷态起动的风扇、压气机转速出现时间早约0.5 s,热态供油压力、排气温度的建立更早;分析认为,热态试验结果比理论计算温度低的原因与大气温度变化引起的燃油粘度、滑油粘度、空气密度等变化及热态发动机焓值的变化有关。该试验研究结果可为地面起动试验提供参考。

基于导重法的连续体结构功率流响应问题的拓扑优化

以最小功率流响应为目标,将导重法作为拓扑优化建模与求解方法,建立了相应的优化准则和迭代公式。通过典型算例研究了不同加载频率对结构最优拓扑的影响,数值结果表明:从宽频范围来看,结构在低频、中频和高频激振下的最优拓扑存在显著差异;低频段,结构最优拓扑趋于一致,而中高频段,结构最优拓扑对加载频率非常敏感。此外,以导重法求解结构功率流拓扑优化问题,具有迭代公式简单、适用范围广和易于收敛等优点,实现了对动力学拓扑优化问题简单、高效的求解。

自由阻尼梁高频能量流响应的解析模型

针对自由阻尼梁的高频振动问题,基于波动理论提出了大阻尼复合结构的能量流解析模型。利用等效复刚度方法确定了完全自由阻尼梁结构的等效弯曲刚度和损耗因子,基于能量流分析方法构建了结构的能量密度控制方程,求解了结构的高频能量流响应。分析了弯曲波在阻尼结构耦合处的能量传递特性,构建了局部自由阻尼梁的高频能量流解析模型,预测了大阻尼耦合结构的高频振动特性。数值结果表明,提出的能量流解析解与经典的时空平均波动解一致逼近,因而能够精确地预测自由阻尼梁等大阻尼复合结构的高频能量流响应。