双转子民用涡扇发动机持久试验的三红线状态自动匹配技术研究

本文以某型双转子民用涡扇发动机为例,根据AC-33.87-1A咨询通告以及国外试验实践经验,依托发动机性能计算软件GasTurb和多学科优化软件Isight,搭建了一套三红线状态自动匹配计算平台,采用多目标寻优算法,以多种不同的发动机调节手段作为变量,实现了在给定额定推力/功率和红线值条件下,快速匹配出满足最小改装量要求的调节手段组合,给出了试验构型改装方案。该三红线状态自动匹配计算平台大大提高了持久试验设计的工作效率,同时也为不同调节手段对三红线状态的进一步研究提供分析平台。

双转子涡扇发动机振动基准曲线的建立及应用

为保障双转子涡扇发动机的安全试飞,针对双转子涡扇发动机的振动特点,基于飞行试验中发动机振动加装参数专门建立了双转子涡扇发动机的振动基准曲线。与传统单一振动限制值监测的方法相比,基于振动基准曲线的方法充分考虑了发动机的工作状态、发动机的个体振动特点和差异,对发动机振动状态具有更强的敏感性,更能反应发动机的工作状态。通过录取发动机不同工作状态下的试飞数据,建立了某型涡扇发动机高低压转子基频分量的振动基准曲线,为发动机事后离线振动监测提供参考,为发动机的安全试飞提供保障。

双转子涡扇发动机碰摩振动特征研究

针对某双转子涡扇发动机转子叶片-机匣碰摩振动问题,建立了新型叶片-机匣碰摩的力学模型。将所提出的碰摩模型应用于某型发动机转子-支承-机匣整机模型中,开展了高压涡轮转子叶片和高压涡轮机匣的碰摩仿真分析。分析结果表明:碰摩导致整机振动值较大幅度的增大,同时伴随着高压转子倍频和高低压组合频振动成分。对某发动机整机试车振动数据分析表明:其振动偏大主要是由于工作过程中转子和静子机匣的热变形不协调导致的高压涡轮转子叶片和高压涡轮机匣的碰摩引起的,主要特征表现为振动总量和高压基频振动的增大,同时伴随明显的高压2倍频振动和高低压组合频振动。仿真分析结果与发动机实测振动数据基本一致。

RR公司3转子民用发动机技术发展思路

为了探寻RR公司在民用航空发动机领域中的技术和产品发展思路,对该公司3转子民用发动机产品的发展历程和市场情况以及发展的外部条件进行了简要回顾分析。介绍了RR公司3转子发动机的总体布局方案,并通过对波音787客机所使用的典型3转子发动机与双转子发动机的对比,分析了3转子布局技术特点。归纳总结出RR公司3转子民用发动机的技术发展思路的特点:大胆尝试、紧扣市场、低压部件与核心机协调发展和应用缩放技术。

大涵道比双转子涡扇发动机转差的影响因素研究

转差是大涵道比涡扇发动机的一个主要性能参数,以某型大涵道比双转子涡扇发动机为例,采用稳态性能计算程序,对高/低压涡轮导向器面积、内/外涵喷口面积、部件效率、飞机引气及功率分出等影响发动机转差的因素进行了计算分析,并将各因素对发动机转差的影响程度进行对比,从而得到各影响因素的敏感性分析结果,对大涵道比双转子涡扇发动机转差的调节具有重要意义.

双转子大涵道比涡扇发动机转子支承方案研究

航空发动机是典型的叶轮机械,每个转子至少需要2个支点,以确保航空发动机正常运转。本文以双转子大涵道比涡扇发动机为研究对象,梳理了部分成熟机型的转子支承方案,通过剖析各转子支承方案的设计意图和设计思路,分析各转子支承方案的优、缺点,为双转子大涵道比涡扇发动机转子支承方案设计提供了参考。

涡扇发动机双悬臂低压模拟转子设计与动力学分析

某小型涡扇发动机的低压转子在国内首次采用0-4-0双悬臂结构,是一个超两阶弯曲临界转速工作的高速柔性转子,其结构和动力学设计的合理性必须通过试验验证,为降低研制风险、避免设计反复,在研制前期,很有必要针对低压模拟转子开展系统研究。本文遵循主体结构和动力学特性一致等原则,设计了一个低压模拟转子,建立了低压转子和低压模拟转子的有限元分析模型,采用Samcef/Rotor软件计算得到了两个转子的前三阶临界转速、振型和稳态不平衡响应并进行了对比分析。研究表明,低压模拟转子很好地反映了低压转子的实际情况,在低压模拟转子上取得的研究成果完全可以在低压转子上直接应用,为后续开展系统的试验研究奠定了基础,发展了双悬臂高速柔性转子的结构设计和动力学分析技术。

涡扇发动机转子动力特性计算与分析

发动机转子支承系统的动力学特性对于发动机运行的可靠性具有重要的作用，某型涡扇发动机的双转子支承系统带有耦合高低压转子的轴间轴承，高压转子前支承及低压转子后支承均采用波纹环弹性支承，低压转子前支承还采用了间隙环。这些支承结构对转子支承系统的动力特性有重大影响。本文采用传递矩阵一拟模态综合法，对该涡扇发动机的双转子支承系统的临界转速进行计算，分析该发动机所采用的各弹性阻尼支承的作用与影响，对发动机的使用、维护以及改进、改型具有重要的参考意义。

某型涡扇发动机高压转静子碰摩故障研究

基于某型双转子涡扇发动机高压转、静子在工作中发生的碰摩现象,通过碰摩消除前后的整机振动响应对比,总结了高压转、静子碰摩的典型振动特征,结合碰摩特点及相关振动理论研究,建立了高压压气机转、静子碰摩模型,应用龙格库塔(Rung-Kutta)法求解模型特定转速下碰摩位置振动响应的频谱图。计算与试验结果表明:双转子结构发动机发生转、静子碰摩时靠近碰摩位置的机匣振动响应会出现次谐波、高次谐波和组合谐波成分,且随碰摩接触面积的增加而增加。

基于N-dot的涡扇发动机加速控制器设计

针对双转子民用涡扇发动机,进行基于转子加速度的加速控制器设计研究。采用常规的PI控制器结构,针对结构中所需的转子加速度指令,给出了1种满足要求的设计方法,并将PI控制参数的求解过程转化为带约束的非线性优化问题,利用模式搜索算法求解。构建包含稳态控制器和加速控制器的涡扇发动机闭环控制回路,进行加速过程仿真测试。结果表明:所设计的加速控制器满足涡扇发动机加速过程的性能要求,对于工程设计与应用具有一定的参考价值。

现代民用航空发动机技术

数据显示,在航空运输总成本中,航空燃料所占比例超过36%,这一事实迫使民用航空公司一直为如何降低发动机燃料消耗而努力.另外,在环境污染的背景下,只有发展绿色航空,才能实现航空运输业的健康发展.据此,笔者结合工作经验,主要介绍几种高效民用航空发动机技术.

双转子发动机整机高涡转子动应力测试方法

设计了一种基于“遥测+长跨距引线导管”的双转子涡扇发动机整机高压涡轮转子动应力测试机构,并结合轴间遥测冷却仿真设计及定制化的高温应变计,在国内完成了双转子涡扇发动机整机高压涡轮转子动应力测试,获取了整机状态下全转速范围内高压涡轮转子叶片的动应力数据。测试结果表明:该设计的动应力测试机构及其冷却方法有效解决了双转子发动机整机高压涡轮转子测试信号引出困难、信号传输稳定性差等问题,定制化的高温应变计及其安装防护技术克服了整机高压涡轮叶片上极端高温、气流冲刷、空间狭小等恶劣安装条件。该测试方法可为相关测试任务提供重要借鉴。

基于改进牛顿法的航空发动机起动建模技术

为进行涡扇发动机起动过程性能仿真研究,在发动机慢车以上部件级模型的基础上,通过指数外推法获得低转速部件特性,在建立起动附件模型的同时,修正起动过程各部件总压恢复系数,从而建立起包含地面起动过程的全状态性能模型。在求解发动机各部件共同工作非线性方程组时,采用基于传统牛顿拉夫森迭代求解方法的改进方法,即在第1次完成中心差分得到Jacobian矩阵后,使用修正项迭代更新上一步的Jacobian矩阵。结果表明:该建模方法可以有效地建立起动过程性能模型,并大幅改善模型的执行效率、提高模型仿真求解速度。

基于QAR数据的高高原航线民航发动机分析

QAR可以监控的飞行参数多达上千种,为航空发动机状态监控和故障诊断提供丰富的数据,基于典型的民航飞机QAR数据对发动机进行性能分析。在地面滑行阶段,通过燃油控制系统对燃油流量进行小幅度微调,降低燃烧室温度上升率,提高高温部件的寿命;起飞阶段平原地区的燃油流量大于高原地区的燃油流量;爬升阶段采用换算转速能够较好地反映出燃油流量换算值变化规律;通过分析滑油量在某一航段的变化规律,对监测滑油的方式有一定的指导作用。

基于Gasturb的航空发动机性能研究

基于国内外涡扇发动机及其部件的研究成果,以双转子、轴流式高涵道比涡扇LEAP-1A发动机为研究对象,运用Gasturb软件对其进行性能仿真,建立动态的部件级模型。分析航空发动机非稳态条件下的加速、减速及加减速过程中的放气,与理论对比,验证仿真的有效性,为进一步研究设计航空发动机提供了理论指导。

航空发动机高压转子锁紧结构装配检测要求研究

对于双转子直驱涡扇发动机,高压转子的转速可达10000r/min以上,低压转子转速可达2000r/min以上,需通过正确提出转子前后锁紧结构的装配要求,来保证发动机的安全、可靠和正常运转。航空发动机的装配是制造组装的最后环节,其中装配要求尤其是装配过程检测尺寸要求,决定了产品运行的可靠性和安全性,是表明产品装配及交付是否合格的关键要素。

大涵道比涡扇发动机风扇转子支承结构的设计变化

几十年来,大涵道比涡扇发动机在性能、结构等方面有了天翻地覆的改进。但其风扇转子的支承结构的设计在投入商业运营的前30年(1970—2000年)并没有太多变化,只是在进入21世纪才出现了重大改变。发动机的转子支承方案,是指多转子发动机各个转子的轴承如何安排、轴承载荷如何外传到机匣,是发动机总体设计中需要着重处理的重要问题。要从发动机性能、质量、装配、加工及结构复杂程度等方面全盘考虑.

罗罗公司稳步推进民用航空发动机项目

罗罗公司虽然在当下窄体客机换发市场上无所作为，但其技术开发却始终没有停顿。目前，该公司正在致力于“Advance2”和“Advance3”等项目的研发，以及复合材料风扇、风扇机匣和低压涡轮等部件的研究。为在此基础上组装双转子、三转子和开式转子发动机做好了准备。近日，罗罗又与普惠联手，重点研究大涵道比齿轮传动风扇技术，为其将来的长远发展增加砝码。

AE3007A1发动机返修情况技术分析

AE3007A1发动机是由Rolls-Royce Corporation公司(位于美国Indianapolis)生产的双转子、轴流式、涡扇发动机,采用单元体设计思想。该型发动机使用尾吊式装于EMB145LR飞机上,每台发动机推力为7580磅。东航公司自2005年8月EMB145飞机开始运营以来,到目前(2012年10月底)已运行超过7年。初装机的发动机均已进厂检修。