航空发动机分流环水滴撞击特性研究

为了研究航空发动机分流环的防冰需求,利用LEWINT软件对分流环的简化结构进行了水滴撞击特性计算。结果表明:分流环前缘区域水滴局部撞击率最高,上表面靠近前缘的区域和下表面前段有水滴撞击;随着来流速度增大,分流环总撞击率逐渐增大,撞击极限先增大然后缓慢减小;随着来流攻角增大,下表面局部撞击率逐渐增大,上表面撞击极限逐渐减小,分流环总撞击率逐渐增大,撞击极限逐渐减小,来流攻角超过6°撞击极限几乎不再变化;随着水滴直径增大,分流环局部撞击率、总撞击率、撞击极限逐渐增大;与水滴直径S-S分布相比,L-D分布的前缘局部撞击率偏小,分流环撞击极限偏大,总撞击率随水滴直径增大先偏大后偏小。分析结果可为分流环防冰设计提供参考。

大推力并联混合动力涡扇发动机全航程综合能量管理策略设计及验证

为使大推力航空并联混合动力推进系统在考虑节能减排效益的同时,充分挖掘涡轮电气化后部件的性能提升潜力,本文依托某并联混合动力齿轮传动涡扇发动机(Parallel hybrid geared turbofan,PH-GTF)推进系统概念模型,在“发动机主燃油闭环+电动力系统转矩补偿”控制结构下,针对典型飞行航程所包括的低功率工况段、起飞爬升段、巡航段、下降段,分别设计了相应的能量管理策略,并基于不同飞行工况在全航程内进行调度。通过典型飞行航线下的数字仿真及硬件在环(Hardware in the loop,HIL)仿真验证,结果表明,相较于未采用混合动力改型的基线GTF发动机,应用所设计综合全航程能量管理策略的PH-GTF推进系统,该航线下总燃油消耗量和NO_(x)排放量分别降低5.70%和10.72%,其中在低功率工况下,可变放气活门(Variable bleed valve,VBV)可以减小54.35%的排气量;在航空节能减排所重点关注的等高等速巡航段,耗油量和NO_(x)排放量分别降低18.93%和30.19%。所设计综合全航程能量管理策略兼顾了部件性能提升和节能减排效益,符合未来绿色航空推进系统的设计理念。

基于多项式环正交设计航空发动机模拟试验研究

以航空发动机高空台模拟试验为研究对象,针试验设计方案与现有正交设计试验表难以有效匹配的问题,结合多项式环和正交设计试验理论,构造优化的正交试验表,并生成正交设计试验方案;基于正交设计特点,采用无量纲极差分析和逐次回归分析对试验结果进行分析处理;通过试验,得到了可调导叶最优匹配,验证了本试验设计方法的正确性和可行性,对降低航空发动机试验的经济成本和时间成本,加速我国航空发动机研究的步伐具有重大意义。

基于发动机在环(EIL)测试的车辆传动系最优匹配的研究

为了在整车研发过程中更有效地进行动力总成的优化匹配,本文基于发动机试验台架,利用dSPACE实时仿真系统和车辆实时动力学模型,建立了发动机在环测试系统,把实物发动机作为整个测试系统的动力源,以消除由于发动机燃烧过程的复杂性而引起的仿真误差,保证了汽车动力性和燃油经济性测试的精确性。试验结果表明,发动机在环测试系统能达到与道路试验相近的测试精度,为整车研发过程提供了有效的试验手段和数据支持,可大大降低开发费用,缩短开发周期,避免不可逆的设计缺陷。

基于发动机在环的交通场景对重型车排放和油耗影响

研究了交通场景对重型柴油车排放和油耗的影响。选取一辆最大设计总质量24.5 t的自卸车,采用发动机在环(EIL)的方法,建立了车辆、道路和驾驶员模型。分析了长时间怠速后车辆再起动时选择性催化还原器(SCR)温度、拥堵状态停车时长和载荷对油耗和排放的影响。结果表明:当SCR温度在起喷温度附近时,车辆再次起动或加速行驶时,NOx排放较高。拥堵状态停车后,SCR温度显著降低,停车时间越长,NOx排放越高。满载和空载情况下,停车时间对颗粒物数量(PN)排放影响不大,但满载时PN排放显著增加。车辆载荷增加会降低制动比油耗(BSFC)和CO_(2)比排放,同时增加PN和NOx排放,但NOx排放在一定程度上会先增加后减小。

发动机一级静子内环挡块断裂失效分析

对某型航空发动机故障一级静子内环挡块进行外观检查、断口分析、表面微观检查和材质分析,并对其进行应力分布计算,确定了故障一级静子内环挡块断口性质为高周疲劳,明确了挡块矩形凸块与细端的转接部位上表面前视侧的倒角处存在机械加工痕迹造成的应力集中,是导致内环挡块过早产生疲劳裂纹、发生断裂故障的主要原因,并提出了相应的改进建议。

2A02铝合金棒材粗晶环对航空发动机叶片的影响

2A02铝合金是制备航空发动机压气机叶片的重要材料,该合金棒材存在一种铝合金棒材特有的组织缺陷——粗晶环,对棒材的力学性能有不利影响。文章针对2A02铝合金棒材的粗晶环形成机制、影响因素、控制措施以及粗晶环对铝叶片的影响进行研究。研究表明:2A02铝合金棒材的粗晶环深度是固定不变的,但热处理保温时间将影响粗晶环显示的深度;粗晶环深度在棒材长度方向上是不均匀分布的,可导致棒材的粗晶环遗传至铝叶片锻件表面;铝叶片表面的局部粗晶将导致铝叶片的力学性能降低。

嵌入式分布式架构下航空发动机模型预测控制方法研究

传统集中式架构和离线设计控制器的方法已经很难满足航空发动机复杂多变、全生命周期控制需求。本文提出了一种部分分布式架构的涡喷发动机模型预测控制方法,并进行了鲁棒性分析:采用改进的组合线性模型求解方法,在保证精度的前提下大幅缩短求解时间,解决了发动机多变量线性状态空间模型求解问题;设计了基于线性模型预测控制的涡喷发动机控制器,解决了含有约束条件下发动机动态性能优化问题;考虑到分布式控制系统具有总线网络通信特性,建立了以网络工具箱模拟总线网络的分布式控制系统仿真平台,解决了存在总线网络丢包情况下的分布式控制系统鲁棒性分析问题;采用多节点模块化设计方法,设计并搭建了分布式控制系统硬件在环仿真平台并采用嵌入式矩阵运算优化方法,解决了模型预测控制算法在嵌入式平台上的应用问题。试验表明:模型预测控制的效果优于传统PID控制效果,有效地提高了发动机的动态响应;同时,在存在网络丢包情况下,本文所设计的基于模型预测控制的分布式控制系统依然具有稳定的控制效果和鲁棒性。

发动机在环（EIL）仿真的应用和进展综述

发动机在环(EIL)仿真是硬件在环(HIL)仿真的一种特殊型式。论述了EIL的系统架构以及EIL仿真在国内外的研究状况。研究表明,目前,EIL仿真的精度已完全能够满足开发标定的要求。EIL仿真在混合动力重型汽车开发领域的应用越来越广泛,美国和欧盟的环保管理部门均已着手通过EIL仿真制定混合动力重型汽车排放评估测试的相关法规。

计及浮环变形的发动机增压器浮环轴承润滑分析

以涡轮增压器浮环轴承为研究对象,考虑了浮环热弹变形,基于浮环平衡方程,建立了浮环流体润滑计算模型.主要分析了不同工况下热变形和弹性变形对浮环轴承润滑性能的影响规律.计算中采用有限差分法求解Reynolds方程进行润滑分析,采用变形矩阵法计算轴承表面弹性变形.结果表明:浮环表面热变形对浮环润滑特性影响显著;轴负荷越小,浮环工作温度越高,浮环热变形量越大;浮环热变形对内、外膜端泄流量的影响程度和转速有直接联系,转速越高,热变形对内、外膜端泄流量的影响越大;内膜间隙越小,浮环热变形对润滑性能影响程度越大;与浮环热变形相比,浮环弹性变形对浮环润滑性能基本没有影响.

发动机轴承内环装配工艺对转子动力学特性影响的试验研究

试验研究航空发动机高压涡轮后支点轴承内环的装配工艺对转子支承系统振动特性的影响。改变转子轴承内环和内环衬套的配合公差与轴承内环锁紧螺母拧紧力矩,研究以上参数与转子支承系统振动响应的关系。结果表明:间隙配合和较小的锁紧螺母拧紧力矩给转子系统带来较强的非线性性,转子支承处出现丰富的分数倍频成分;过盈配合时转子振动对内环锁紧螺母拧紧力矩改变不敏感;间隙配合时,较大的锁紧螺母拧紧力矩可以抑制转子支承处的分数倍频成分。

俄罗斯航天发动机静止摩擦环耐磨及封严涂层的实物解剖分析

采用多种手段对俄罗斯航天发动机静止摩擦环耐磨及封严涂层进行了组织形貌、成分及性能等方面的实物分析，认为该涂层是以Ａｌ２Ｏ３陶瓷为主的高质量的梯度功能涂层，并对原件制造工艺进行了初步分析。

航空发动机整体叶环结构的研究进展

目前，整体叶环制造工艺的不成熟，碳化硅纤维高昂的制造成本及叶片损伤后不易修复等因素是阻碍整体叶环结构发展的主要因素，但随着材料技术的不断发展，科技的不断进步，整体叶环等新颖的轻质结构必将在未来航空发动机中有广泛的应用。

液压自由活塞发动机循环振动特性

研究单活塞液压自由活塞发动机循环振动特性。分析了自由活塞振动中的非线性因素,建立了非线性振动模型,根据其近似解对系统振动特性进行了分析和试验验证。结果表明,单活塞液压自由活塞发动机属于非对称恢复力自激振动系统。活塞循环振动过程是硬激励自激振动且存在稳定的极限环,其幅值随输入能量增加而增大,随工作压力的增大而减小。在定常振幅下,活塞振动过程呈现非对称性,且膨胀冲程最大速度较大。

液体火箭发动机超高转速泵浮动密封环研究

浮动密封环作为非接触式液体间隙密封,具有密封压差大、泄漏量较小、能自动调心和对中、理论上无磨损、对转子有辅助支撑作用等优点。但它在工作时受力状态很复杂,液膜形成和最小液膜厚度的大小受到许多因素的影响,泄漏量的计算与普通工作状态有较大的差别。本文通过对一些重点因素的分析研究,结合产品在不同工作转速和介质中的试验情况,提出了浮动环的工作模式,确定了最小液膜厚度和泄漏量的计算方法和在结构设计和产品生产过程中应重点考虑的问题。

倾斜环缝喷孔式连续旋转爆轰发动机试验

为了验证连续旋转爆轰发动机起爆过程和传播机理的理论研究,采用了1.0mm,1.6mm以及2.0mm三种尺寸的倾斜环缝喷孔结构,以H2/O2切向喷注的预爆轰管进行起爆,进行了H2/Air组合方式的连续旋转爆轰发动机试验研究。试验结果表明,1.6mm环缝获得了最佳的试验结果,爆轰波频率为5.05.3kHz,对应的传播速度为1460.11547.7m/s。通过对旋转爆轰波传播机理的分析,验证了爆轰波存在三种传播方式:正转、反转和双波头对撞。

航空发动机齿轮用阻尼环的摩擦耗能和型线设计

为改善阻尼环对航空发动机传动齿轮的减振效果,提出了阻尼环在自由状态下的型线设计方法,设计了一种均压环。开展了对阻尼环的接触分析,对比计算了普通阻尼环与均压环在齿轮振动时的摩擦耗能,探究了阻尼环局部非接触对摩擦耗能的影响。结果表明,在静止安装状态下,普通阻尼环与安装槽的接触圆心角为114°56’,工作过程中,随着转速提升,接触区域将会增大,但均压环与安装槽的接触区域始终比普通阻尼环更大,且不受转速影响,从而在齿轮发生共振时能消耗更多的振动能量,有效提高阻尼环减振效能。

弹性环法在测量航空涡轴发动机角接触球轴承轴向力中的应用

针对涡轴发动机结构尺寸小、转速高的特点,提出了一种适用于涡轴发动机角接触球轴承轴向力测量的方法,主要介绍了弹性环的设计、贴片制作、标定以及轴向力测量系统配置等,最后给出了应用实例。

基于发动机在环的整车油耗测试方法的研究

随着乘用车第三阶段油耗限值法规的实施,油耗成为整车设计开发过程中最为重要的技术指标之一。为了能在整车设计过程中,试制车辆之前,给设计工作提供有效的数据支持和设计验证手段,本研究利用发动机在环(EIL)测试的方法,实现了基于车辆动力学模型的整车油耗测试。实验表明,基于发动机在环的整车油耗测试方法具有很高的精度,能够为整车设计提供数据支持。

不同后处理装置生物柴油发动机颗粒多环芳烃排放

基于一台高压共轨柴油机,利用台架试验采样和离线分析,研究了燃用生物柴油混合燃料BD20使用不同后处理装置(DOC、DPF和CDPF)对柴油机的颗粒多环芳烃(PAHs)排放特性、成分和毒性的影响。研究结果表明:燃用生物柴油混合燃料BD20引起了柴油机颗粒物中PAHs质量比升高和颗粒物毒性增强;不同后处理装置均降低了柴油机的颗粒PAHs排放和毒性,DOC可降低颗粒PAHs排放约30%,使颗粒物毒性降低约20%;DPF和CDPF可去除排气中大部分颗粒PAHs,使颗粒物毒性降低60%以上,使排气毒性降低85%以上,可有效地实现对生物柴油发动机颗粒PAHs排放和毒性的控制。