机动载荷对弹用涡轮发动机转子动力学特性的影响

针对弹用涡轮发动机转子系统特殊的结构及工作特性,从相对运动角度推导了机动飞行转子动力学方程,分析了不同的机动飞行带来的附加载荷,采用有限元方法计算分析了横滚机动和常规机动对转子系统动力特性的影响。结果表明,在现有国军标规定的载荷大小情况下,横滚机动对转子动力特性几乎没有影响,而常规机动会造成与转子工作转速时稳态响应相当的盘心偏移,增大了转子发生碰磨的可能性。

民用航空发动机转子包容性适航要求及符合性方法研究

航空发动机转子包容性能够降低飞机损坏的概率,从而提高飞行的安全性,它是航空发动机结构设计的重要环节,也是适航审定重点关注的内容之一。本文从适航规章对于航空发动机包容性的要求出发,研究了与包容性相关的适航条款的发展历程,以及复合材料风扇叶片包容性的专用条件,从而确定包容性相关条款和专用条件的实质要求及符合性方法。最后,通过某型发动机的审查实例,说明满足包容性相关的条款和专用条件需要开展的符合性工作,为发动机制造商的包容性设计以及适航部门的包容性适航审定提供参考。

航空发动机转子早期裂纹故障振动特征的1(1/2)维谱分析

针对航空发动机转子早期裂纹故障难以检测的特点首先,根据转子裂纹扩展机理,建立早期裂纹转子振动分析理论模型,提出利用112维谱对早期裂纹振动信号进行分析。然后,利用112维谱分析法对早期裂纹转子理论模型和早期裂纹转子故障实验数据进行了具体分析。理论模型和实验数据分析结果都表明:应用112维谱对实际发动机转子早期裂纹故障信号进行分析,不仅能够得到一般频谱分析法难以获得的故障特征频率,还能对混叠噪声信号进行降噪。因此,112维谱能够有效的诊断航空发动机转子裂纹故障,在航空发动机故障诊断中具有一定的应用价值。

飞行器机动飞行时发动机转子等变速运动的动力学特性研究

建立了位于机动飞行器内单盘 Jeffcott转子系统的动力学模型 ,研究了飞行器飞行速度和加速度变化对飞行器内等加速、等减速两种等变速运行转子振幅响应曲线的影响 ,模拟了飞行器在垂直平面作正弦曲线轨迹运动时相应的响应曲线。结论表明飞行器的速度和加速度变化会改变飞行器内等变速转子的振幅大小和响应曲线趋势 ,飞行器在垂直平面作正弦曲线轨迹的机动飞行时 ,飞行器动作的幅度和周期的影响都很明显。

基于舰船发动机转子热应力的快速启动优化

热应力是制约舰船发动机转子快速启动的重要因素。为研究快速启动过程对发动机转子热应力的影响规律,文章针对舰船发动机转子的最大热应力采用了遗传算法对发动机快速启动过程进行优化。以发动机转子快速启动过程中的热应力为目标函数,将快速启动过程非单调性参数化,基于遗传算法和结构力学分析,搜索最优解。研究表明,优化后的快速启动过程可使发动机转子的最大热应力值降低11%,该优化方法对快速启动过程中发动机转子的热应力控制具有指导作用。

航空发动机转子弹性支承动应力测试技术

对带弹性支承航空发动机转子的一种振动测试技术进行了研究,阐述了利用电阻应变电测法通过在转子鼠笼式弹性支承的弹条根部粘贴应变计进行动应力测试,从而获取转子振动信号的测试原理和测试方法。通过弹性支承动应力测试技术在转子动力特性试验和转子故障诊断中的应用,论证了该测试技术是转子振动测试的一种有效方式,得出了弹性支承动应力测试技术不仅能作为航空发动机带弹性支承转子动特性的常规测试手段,亦能为转子系统故障诊断提供故障识别依据。

基于D-S证据理论技术的发动机转子故障诊断

从D-S证据理论的基本概念和证据的融合推理方法出发,建立了多故障特征信息融合诊断框架,将信息融合思想引入到故障诊断领域,并应用D-S证据理论方法,解决在多传感器条件下的数据融合问题。最后,给出了一个发动机转子多故障信息进行故障诊断的实例,结果表明该方法能够有效的提高诊断可信度,减小诊断的不确定性。

厘米级微型发动机转子系统分析

重点讨论了厘米级微型发动机转子系统的结构与动力特性,总结了微型涡轮发动机轴系和动力学设计的一般规律和特点,指出了微型发动机转子结构与动力特性研究的方向。

航空发动机转子故障诊断系统设计与实现

为准确、高效地诊断航空发动机转子系统故障,采用面向对象的程序设计方法,在VC++开发环境下,设计开发了航空发动机转子故障诊断系统。系统包含四个模块:数据采集模块采用多线程处理技术,配合数据采集设备实现多通道数据同步采集;信号分析和特征提取模块利用封装的改进经验模态分解算法类CEmd进行故障信号处理并从中提取故障特征;模式识别模块基于Lib SVM和GAlib库模板建立了基于支持向量机的故障识别模型。在航空发动机转子模拟实验台上对该系统进行测试,结果表明参数设置适当时,系统对转子典型故障的诊断精度达到了98%。

基于频带能量分析的发动机转子早期故障识别

从检测信号中提取出发动机转子早期故障特征并进行快速识别是故障诊断的一个难点。将小波包分析与能量监测相结合,提出了根据频带能量对早期故障进行特征提取和识别方法。对频带能量分析原理,早期故障特征提取与识别方法进行了分析和研究,并将其应用于飞机发动机转子的早期故障识别。结果表明,频带能量分析方法能够有效地提取发动机转子早期故障特征并进行快速识别,特别是对于非平稳微弱早期故障信号,更具有明显优势。

某导弹弹体对主发动机转子振动的响应

根据主发动机在转子最大不平衡量作用下产生的激振力 ,应用动态分析有限元法计算了导弹飞行过程中弹体在发动机额定转速和巡航转速下的稳态响应 ,为进一步分析弹上仪器的响应及其可靠性提供理论依据。

减小飞机发动机转子爆破危害的设计方法初探

当前的民用飞机大多采用涡轮发动机,尽管发动机供应商和制造商采用很多办法降低转子爆破发生的概率,但是飞机实际运营期间转子爆破事件仍然经常发生。如何减小发动机转子爆破对飞机的危害,是各航空器制造商必须面对和解决的问题。通过在飞机布局设计时考虑转子爆破影响,进而在整个设计过程中贯彻相关设计要求并不断验证其有效性,可以达到将转子爆破的危害减至最低的适航要求。

随机共振在民航发动机转子振动中的应用研究

为有效降低航空发动机转子噪声对民航发动机转子振动信号提取的干扰,提高转子振动信号提取的准确性,将随机共振用于转子振动信号的处理。随机共振是一种在非线性系统中噪声对目标信号起促进作用的反直观现象。首先介绍双稳随机共振的基本原理及其数学模型,再对某型民航发动机转子振动监测数据进行随机共振数值仿真。仿真结果表明,改进方法能有效提取发动机转子振动信号,并在强噪声条件下的转子振动信号提取中具有突出优势,且能监测到振动数据采集时的短时失效现象,较好地反应了转子的真实振动情况。

航空发动机转子在线自动平衡技术

航空发动机转子系统在高速、高温、高压作用下会发生变形、磨损及同心度变化,从而引起发动机整机振动,严重威胁发动机的使用安全。为此,及时有效地对发动机转子系统进行动平衡至关重要。但对于涡桨发动机螺旋桨转子这种大直径、大转动惯量的转子,通常采用的离线平衡方式在实施上存在很大困难,控制其不平衡振动的最有效途径是采用自动平衡技术对转子进行在线平衡。

模拟平衡工艺方法在新一代航空发动机转子动平衡中的应用

本文打破了常规航空发动机转子动平衡界律,从模拟平衡的原理入手,重点论述了新一代航空发动机转子动平衡的新工艺方法――模拟平衡法。介绍了模拟平衡转子的设计、模拟平衡工艺方法的设计、模拟平衡设备的选择及模拟平衡工艺技术的应用与效果分析。

基于机器视觉的VVT发动机转子缺陷检测系统设计

针对目前工业生产线上的VVT(variable valve timing,可变气门正时)发动机转子存在尺寸误差和外观缺陷等问题,大多数工厂采用人工方式来测量尺寸和检测缺陷,但人工测量和检测的精度易受外部环境和主观意识的影响,从而产生过检和漏检。为此,设计了一种基于机器视觉的VVT发动机转子缺陷检测系统。首先,针对VVT发动机转子凸台外边缘磕碰点对外径测量的干扰,提出一种基于梯度特征和位置序列的磕碰点检测算法,先通过分析轮廓点的距离-位置序列、梯度-位置序列曲线来筛选并去除凸台外边缘的磕碰点,再采用最小二乘法对筛选后的轮廓点进行圆弧拟合以实现外径测量。然后,针对VVT发动机转子端面上的划痕、划伤等缺陷,提出一种基于改进HOG(histogram of oriented gradient,方向梯度直方图)特征的SVM(support vector machines,支持向量机)分类算法,先采用连通域分析方法得到待检测的目标区域,再提取目标区域的改进HOG特征,并利用SVM进行分类,以实现端面缺陷的检测。实验结果表明,所设计的缺陷检测系统在测量VVT发动机转子外径时的绝对精度可达到0.01 mm,且能够准确地筛选出凸台外边缘的磕碰点;因改进的HOG特征优于传统的HOG特征,所设计的缺陷检测系统在检测转子端面缺陷时具有较低的过检率和漏检率。综上可知,基于机器视觉的VVT发动机转子缺陷检测系统可实现外径的精确测量和外观缺陷的有效检测,基本满足工业检测要求,具有较高的实用价值。

基于参数识别的航空发动机转子故障诊断与定位方法

航空发动机结构复杂,转子的故障诊断与定位是一个难点。考虑航空发动机实际测量条件,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的转子故障诊断方法,其核心是通过识别典型故障特征参数对转子的多种故障进行诊断和定位。针对实际航空发动机整机结构,用有限元法建立一种耦合的转子-支承-机匣动力学模型。该方法针对实际采集观测信号不完备的问题,采取加权整体迭代的方法来加快参数的稳定与收敛。针对所建立的航空发动机典型故障模型和实际模型存在误差的问题,采取衰减记忆滤波的方法来补偿误差。最后对含典型故障转子的航空发动机整机模型进行仿真计算得到数值解,作为未知故障的观测信号,结合加权整体迭代和衰减记忆滤波的扩展卡尔曼滤波方法,分析得到未知的故障特征参数,依此故障特征参数,实现对故障的识别和诊断,结果证明了该方法对航空发动机转子进行故障诊断和定位的有效性。

民航客机发动机转子非包容性损坏分析

涡轮发动机的损坏会导致高速碎片穿透邻近结构、燃油箱、机身、系统元器件和飞机上的其他发动机,对飞机以及机上人员的安全造成严重威胁。本研究在分析相关适航条款的基础上,说明了减少发动机非包容性转子损坏危害的部分设计防护措施,并给出了一种发动机转子非包容性损坏的风险分析方法,从而最大程度地减小非包容转子对飞机结构及系统的影响。

客机发动机转子噪声主动控制研究

基于飞机结构的振动信号和舱内噪声信号,采用FXLMS(Filtered-x Least Mean Square)算法设计主动降噪系统对发动机转子引起的飞机客舱内噪声进行区域化降噪控制。首先对主动降噪技术的基本原理以及采用的算法进行了阐述和推导;然后对客舱中布置的麦克风及振动传感器采集到的舱内噪声和结构振动信号进行分析,依据分析结果计算出舱内空间的声场分布情况,并在噪声较大区域安装麦克风作为主动降噪系统的降噪目标。基于相干性原理,计算了飞机结构振动信号与舱内噪声信号之间的相干性,并依据计算结果选取相干性最高的一组振动信号作为主动降噪系统的参考输入信号。最后在客舱中安装若干扬声器作为次级声源,实际测试其到目标区域麦克风之间的误差通道,根据测试的误差通道传递函数并结合振动、噪声数据进行主动降噪仿真。仿真结果表明设计的主动降噪系统能够在目标区域取得明显的降噪效果。

双转子发动机转子-机匣碰摩振动特征研究

双转子发动机发生转静碰摩时,会出现高低压转子组合频率(频率和、频率差),但无法区分高、低压转子碰摩。采用简化的动力学模型,讨论双转子发动机转子与机匣碰摩的情况,认为碰摩力往往是一个旋转的力,并对碰摩的三种形式进行了理论分析和数值仿真。发现高压转子发生碰摩时,会出现高压转子的整数倍频NΩH及组合频率NΩH±ΩL的频率成分;低压转子碰摩时,则会出现低压转子的整数倍频NΩL及组合频率NΩL±ΩH的频率成分。组合频率成分在转子上反映并不显著,在机匣的振动响应中则会很突出。开展了双转子碰摩实验研究,实验结果和发动机实测结果均验证了上述结果的正确性。