支板型线对压气机中介机匣性能影响的试验研究

为了明确支板对中介机匣气动性能的影响,本文针对某一舰船燃气轮机压气机中介机匣的2种不同支板开展了对比试验研究。试验结果显示:在0.2、0.3和0.4Ma工况下,改型支板较原型支板中介机匣的出口总压损失系数分别降低37%、79%和77%,原型支板尾迹损失远大于改型支板,但主流区域油流和气动测量结果相似。这说明主流区域轴向压力变化不受支板型线影响,但相较于原型支板,改型支板能够有效降低中介机匣的气动损失。

某型航空发动机中介机匣裂纹修复焊接工艺研究

在某型航空发动机的中介机厘的实际修理过程中,常发现在摇臂套筒焊缝处有裂纹产生,此部位的失效严重影响了发动机的使用寿命和可靠性。采用氩弧焊的方式对中介机匣裂纹进行修复。中介机厘材料为马氏体不锈钢,淬硬倾向较高,焊接时容易出现脆化和冷裂纹问题,故针对性制定了焊接质量控制措施。为降低焊接的热影响变形,制作了专用防变形工装,并通过试验件的测试,确定了焊接方案。最后通过无损检测、焊缝的抗拉强度验证以及装配试车检查,得出氩孤焊在合适的焊接参数及有效的控制条件下,能够较好的完成中介机匣的裂纹修复。

双涵道中介机匣轮毂端壁构型设计及仿真分析

针对径向落差比ΔR/L为0.38的双涵道中介机匣通道内二次流损失的问题,通过改变轮毂局部型面补偿支板带来面积堵塞的构型设计,提高了流场的品质。结果表明:设计方案减小了通道内二次流带来的损失,使中介机匣内涵道总压恢复系数提高到0.9939,内涵道总压损失系数降低了9.05%。

某涡喷发动机中介机匣振动模态分析

用多点激振单点拾振的脉冲激励试验模态测试方法 ,对某涡喷发动机中介机匣的振动特性进行了模态分析 ,对比了模型机中介机匣与改型机中介机匣的振动模态 ,试验结果表明模型机中介机匣在结构设计方面存在薄弱环节 ,其结果为某涡喷发动机结构设计、振动故障分析提供了依据。

某型航空发动机中介机匣分流环插接安装的脱开失效载荷分析

采用有限元分析软件Ansys对某型航空发动机中介机匣分流环插接安装的脱开失效载荷进行了分析,对其中涉及的有限元计算中的非线性问题进行了简化,将状态非线性转化为位移边界条件,只考虑材料非线性,提高了计算效率。经试验验证表明:这种简化计算方法合理可行,能够为该结构的设计提供有意义的参考。

进气条件对压气机中介机匣流场影响的试验研究

以某压气机中介机匣为试验研究对象,通过改变来流径向分布与马赫数,建立了评估中介机匣气动性能的进口约束条件。在同步测量轴向流路离散压力参数的基础上,分析了中介机匣内部流场对进气条件的稳态响应。研究结果表明:进气条件对中介机匣流动损失影响较大,与均匀进气相比,进气畸变会增大弯曲流道内部径向压力梯度,影响流道曲率与流向压力梯度对附面层的控制效果;支板尾流对通道主流的干扰导致下游平直流道上部区域流场恶化,而进气畸变会加剧支板尾迹的影响;随着进口马赫数的增大,中介机匣总压损失系数与总压畸变强度呈现出不同的增长趋势,其出口流场径向分布对马赫数变化的气动敏感性较高。

压气机中介机匣全流量工况特性的数值研究

为全面评价压气机中介机匣性能,从上下游匹配角度,定义了中介机匣节流特性,从流动损失、出口畸变和流量阻塞三个方面,在全流量工况范围内评估中介机匣的性能,并给出了相应性能参数表达式。在均匀和实际不均匀总压入口条件下,对小型涡扇发动机压气机中介机匣流场进行数值计算,获取其全流量工况性能参数,并分析其流动机理。计算结果表明:中介机匣的出口总压损失和总压畸变程度随流量增加而增加;在实际不均匀进气条件下,流动损失和畸变程度均大于均匀进气条件;当中介机匣的设计流量和最大流量接近时,会造成压气机和中介机匣共同工作的阻塞流量明显减少。因此,对中介机匣进行性能评价时应考虑到实际的入口条件和非设计点的影响,在设计和选配中介机匣时应保证足够的流量裕度。

中介机匣典型故障排除及深度修理

航空发动机中介机匣组件因各种故障而需修理或导致报废的现象时有发生。针对发动机中介机匣分流环裂纹掉块、上部衬套磨损松动、弹性环磨损、同心度检测不合格等故障进行分析研究,提出解决措施,制定满足发动机使用要求的合理技术标准和修理方法。在修理技术方法中,采用挖补补焊方法解决分流环裂纹掉块故障;采用极坐标定位与专用模板衬套相结合的方法提高新品衬套加工精度以解决上部衬套更换新品后装配准确性难题;采用装配过盈销钉和扩口工艺以保证零件的堵孔质量等。结果表明:这些修理措施提高了中介机匣零部件的利用率,延长了其使用寿命,降低了发动机修理成本。

压气机中介机匣畸变效应的研究

为深入了解中介机匣畸变效应,提出了一组中介机匣畸变效应评估参数,并基于提出的评估参数,对小型涡扇发动机中介机匣进行了畸变效应研究,分析得到中介机匣对于流场畸变的作用机理。研究结果表明:随着进气畸变范围的增大,中介机匣出口畸变程度相比进口的放大程度逐渐减弱,甚至出现畸变程度缩小;出口流场与进口流场相比,靠近上环壁的低总压区范围减小,靠近下环壁的低总压区范围则会放大;进口流场在上环壁附近的低总压区范围的增大,将恶化出口流场在下环壁附近的畸变程度,而进口流场在下环壁附近的低总压区范围的增大,则会改善出口流场在下环壁附近的畸变程度。

某型发动机中介机匣1/6扇形段内壁附面层测量

本文简述了曲面附面层的数据处理方法,计算了附面层的特性参量,通过特性参量确定附面层的分离及内流损失,最后通过对组合试验件测试数据的分析,得出最佳组合结构。

中介机匣可调放气活门数值研究

为研究中介机匣可调放气活门在不同进口工况下的放气特性及其对内涵出口总压畸变的影响,采用数值方法对不同活门开度和进口工况下的中介机匣流场进行了研究。结果表明:可调活门开度不变时,活门相对放气量基本恒定,与进口工况无关;进口工况和外涵道的流量变数在确定的活门开度下可近似看作线性关系;进口工况一定时,随着可调活门逐渐打开,由活门产生的附加涡系结构使得内涵出口近机匣处低压区范围变大,近轮毂处低压区范围基本不变,内涵总压损失加剧。

进气畸变对大涵道比发动机压气机中介机匣性能的影响

大涵道比涡扇发动机中压气机中介机匣内存在流动分离,由此造成的损失和出口流场畸变对航空发动机的性能有重要影响。通过根部安装20%高度的扰流器以模拟径向进气畸变,对一台大涵道比涡扇发动机的压气机中介机匣开展了畸变影响气动性能的实验研究。实验结果表明:进气畸变导致进口截面的总压恢复和损失系数相较于均匀进气分别下降了0.684%和增加了9.74%;总压和总温在通道整体高度40%以下区域亏损严重;在出口截面,进气畸变导致总压波动幅度大且40%高度以下存在低压区;出口总温由于气流的掺混明显高于均匀进气条件,出口速度明显降低。畸变气流通过中介机匣后,总温和总压分布较进口的畸变度下降且分布更加均匀;相较于进口畸变总压约30%的波动量,在出口处已经减小到了约10%。可见中介机匣对进口径向畸变沿流向的发展有明显改善作用。

某型发动机中介机匣变形控制

本文讲述了某发动机中介机匣系列零组件的加工工艺优化及对其变形的控制方案。由于本零件为大型薄壁复杂腔体的精铸钛合金零件,其铸造工艺不够成熟,铸造晶粒不够均匀,而零件需加工的尺寸多,要求精度高,端面跳动为0.015-0.03,在机床上压紧状态检查跳动合格,自由状态下测量时跳动值变化较大,轴向及径向跳动为0.1-0.15,试车后的跳动变形更为严重。本文针对零件变形问题,分析并阐述了造成该零件变形的主要因素及相应的控制措施,并在实践中采取这些控制措施,较好的减少了零件的变形。

中介机匣附面层数值计算与试验分析

对位于低压风扇出口和高压压气机进口间的中介机匣壁面附面层的分布作了数值计算和试验研究。采用反积分和差分方法分别求解有分离的紊流附面层和层流附面层方程,对层流分离到紊流再附着,层流到紊流的转捩及紊流分离进行了判别,并测量了不同进口马赫数条件下的中介机匣壁面的静压和附面层厚度的分布。对比情况说明,计算结果和试验数据基本吻合。

航空发动机中介机匣旋涡结构分析

为了确定某航空发动机中介机匣内部的流场旋涡结构,对其进行数值模拟,采用Q准则对流场进行分析,探索流场中的旋涡结构。研究发现,中介机匣中的旋涡模型主要由马蹄涡、壁角涡、轮毂/支板角区分离涡及机匣出口分离涡等4个旋涡构成。壁角涡与轮毂/支板角区分离涡位于轮毂端壁与支板的角区,主要因为角区的压力场导致了通道内较大的流动损失。机匣出口分离涡由机匣壁面较大的凸曲率产生,导致支板尾缘靠近机匣壁面的流场产生低速区。

中介机匣可调放气活门结构变化影响

为了研究中介机匣可调放气活门结构变化对放气能力和内涵出口总压畸变的影响,本文采用数值方法,在确保活门迎风面积的基础上对不同周向角度和轴向位置的可调放气活门进行了对比研究。研究结果表明:在原型位置,活门周向打开角度越大放气能力越强,放气量相对原型最多差别6%左右;轴向位置改变对放气能力的影响大于周向打开角度的改变,在活门进入弯折段后放气能力相对原型普遍上升25%左右。综合考虑总压畸变、放气能力和内涵出口的总压分布,可以在中介机匣出口附近设置活门并取合适的周向打开角度。

航空发动机中介机匣裂纹采用激光补焊工艺技术研究

本课题采用试验方法研究中介机匣焊缝激光原位修复工艺。通过激光熔凝试验、激光熔敷涂层试验、U型槽激光焊补试验、BT20激光对接焊试验、激光焊道的超声消除应力试验、BT20激光焊缝的拉伸试验分析研究,得到了裂纹激光补焊修复成套工艺方法及激光补焊技术特征。

探针测量布局对中介机匣流场影响的试验研究

为研究侵入式常规测量探针对中介机匣气动性能试验的影响,通过更改中介机匣沿气流方向不同轴向位置探针的周向位置,开展了探针布局对中介机匣流场影响的对比试验研究和数值分析。结果表明:中介机匣流道内部探针对下游流场的影响范围很大,影响程度随气流进口马赫数的增大而增大。上游探针尾迹对下游流场影响的轴向距离可达到6.3倍进口流道高度(50倍探针支杆直径),周向影响范围约为4倍探针支杆直径(约15°)。

陶瓷刀具在发动机中介机匣加工中的应用

采用陶瓷刀片进行了发动机中介机匣的粗铣切削试验,研究了陶瓷刀片加工镍基高温合金的切削性能,优化了切削参数和走刀路线,分析了高速干式加工的切屑形态,指出应用陶瓷刀具加工镍基高温合金是提高效率、降低成本的有效途径。

基于思维导图方法的复合材料中介机匣设计

为了进一步降低中介机匣质量,达到下一代航空发动机总体给定的质量指标,应用复合材料对现有的全钛合金中介机匣进行改进结构设计。在目前中国复合材料性能与国际先进水平尚有一定差距的情况下,利用思维导图方法对中介机匣的功能和主要结构特征以及主要限制条件进行了详细分析,从工程实际角度出发,确立了复合材料中介机匣的结构设计准则,运用次要承力部位上使用复合材料的结构设计手段,完成了复合材料中介机匣的结构设计,实现了中介机匣减质约8%的目标,满足了总体指标要求。