基于自组织竞争网络的航空发动机地面起动过程点火异常诊断方法

航空发动机作为结构复杂的气动热力学系统,在高温、高速、高振动的恶劣环境下工作。其中起动过程作为发动机正常运行的首个阶段,是发动机及飞机正常工作的重要基础。起动过程作为航空发动机的一种复杂的非线性动态过程,故障率高,其中由于发动机点火系统异常导致起动时间过长、起动超温甚至起动失败等故障经常出现,对发动机的工作稳定性、安全性和可靠性有不利的影响。近年来国外在航空发动机起动故障诊断领域的研究主要有Sunil Menon采用隐式马尔科夫模型、人工神经网络模型等机器学习方法对发动机的起动过程进行故障检测与诊断、Kyusung Kim通过定性模型的方法对发动机起动故障进行检测与诊断。而国内在航空发动机起动故障诊断与预测方面的研究较少,南京航空航天大学的张琦等人提出了通过建立发动机起动部件级模型来检测典型发动机起动故障的诊断方法。由于国内在航空发动机起动故障领域的研究起步较晚,因此针对航空发动机起动时点火异常导致的起动失败等问题进行故障诊断研究具有重要意义。

涡轴发动机起动过程的一种气动热力学实时模型

采用部件法建立了某涡轴发动机的起动模型,研究了温升对起动过程的影响,考虑部件特性在低状态下的变化和边界、环境条件对各截面输出参数的约束,给出了某发动机的起动仿真结果。仿真结果表明动力学起动模型能够对发动机的起动过程进行真实的模拟。

基于过程神经网络与气动热力参数的航空发动机状态监视

采用前馈过程神经网络方法预测发动机排气温度,讨论了网络输入输出参数的选择问题,基于正交基函数简化了前馈过程神经网络的聚合运算,提出了从前馈过程神经网络向传统前馈神经网络网络模型的转化方法,基于传统前馈神经网络先验知识给出了学习算法,进行了网络训练及仿真,取得了满意的结果。

涡扇发动机气动热力模型的Matlab表达

分析了应用Matlab集成涡扇发动机气动热力模型所涉及到的关键技术,并给出了相应的解决方法；通过与实际试车数据比较和闭环回路仿真,验证了在Simulink中构建的模型计算精度较高。

航空发动机地面试车台缩比设计及其气动特性数值验证

基于相似理论设计构建地面试车台缩比模型、发展航空发动机模型试验技术具有许多优势。对于地面试车台缩比设计,保证模型地面试车台与原型地面试车台流场相似性是研制模型地面试车台的关键问题。利用方程分析法,推导、提出了地面试车台缩比需要满足的相似准则,并在满足该相似准则的前提下,对按照20:1进行缩比设计的模型地面试车台进行了数值验证。验证结果表明,该缩比设计基本能够实现模型地面试车台对原型地面试车台流场气动特性的复现,具有重要的理论意义和工程实用价值。

航空发动机整机二维气动热力数值模拟

研究了用于航空发动机整机数值仿真的含粘性力项的二维欧拉流动模型,进行了整机流场数值仿真。用代数和椭圆形偏微分方程混合方法分别生成叶栅通道和燃烧室内贴体坐标网格;分别针对压气机转子、静子和涡轮叶栅,定义了三种不同损失系数;采用高阶精度Godunov格式和时间推进法,交替使用显/隐格式,收敛速度快,计算准确度高。计算了某双轴涡扇发动机设计点的整机性能与部件性能,计算结果与设计数据相吻合,分析整机仿真计算得出的流场参数分布,可以更好的了解流场细节。数值试验表明,建立的程序可以预测发动机稳态条件下的整机性能以及用于发动机的设计与改进,奠定了二维数值试验台建设的基础。

固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的气动热力循环分析(英文)

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数值模型,提出了基于压气机增压比、涡轮前温度和涡轮落压比关系的燃烧室燃气与空气配比表达式,以及涡轮落压比和发动机涵道比的匹配关系。定量分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温、涵道比/涡轮落压比和飞行马赫数对固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的单位推力和比冲的影响。

基于热力模型的发动机单元体性能研究

根据发动机的工作原理和组成结构,各单元体的热力方程相似、单元体间的流量相等以及转子功率平衡,应用小偏差理论建立了部件性能参数与整机性能参数关系的数学模型。通过性能分离,仅表示发生故障时的单元体性能参数变化量,不包含发生故障后各单元体重新匹配达到平衡时的性能参数变化量。最后通过采集航空发动机指印图中单元体性能参数的衰退量计算整机性能参数的变化量,并与采集的发动机性能参数变化量进行比较,验证了模型的有效性。通过数学模型可以确定发动机单元体性能变化对整机性能的影响,为发动机故障诊断和排查提供了理论参考。

航空涡电动力气动热力学研究

汽车电动化发展促进了航空电动化,1903年莱特兄弟用活塞发动机实现了人类的第一次动力飞行,也是第一次航空飞行。随后,涡轮动力代替航空动力高速飞行揭开了第二次航空革命的序幕。现在的航空电动化又称为第三次航空技术革命,它为整个飞行器的设计带来革命性变化。航空电动化的核心是涡轴、涡桨、涡扇,电动化发展为涡电动力,是目前中高速无人机、中重型飞行汽车、eVTOL(电动垂直起降飞行器或飞行汽车)等新一代装备的主导动力形式。

涡扇发动机整机环境下风扇部件气动稳定性评定方法

将基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机的耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型.以某型涡扇发动机为例,计算比较了均匀进气和畸变进气时发动机整机环境和单独部件评定时风扇部件稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,均匀进气条件下,在发动机环境下和单独部件环境下所得到的风扇部件稳定工作边界变化不大;而畸变进气条件下,同样的进口畸变度,发动机环境下风扇的稳定裕度损失比单独部件下风扇的稳定裕度损失都小,即在发动机环境下评定风扇稳定性时,风扇对进气温度畸变不敏感,而在单独部件环境下评定时,风扇对进气畸变比较敏感.

压缩空气动力发动机工作过程建模及特性研究

压缩空气动力发动机工作特性的研究是进行发动机设计和配置该型发动机汽车的动力系统设计的基础。文中运用热力学建立了气动发动机工作过程数学模型,结合仿真研究探讨了转速变化时发动机工作特性的变化情况,并与发动机台架试验结果进行了比较分析,为优化气动发动机设计,提高气动发动机性能提供参考。

纤维增强树脂基复合材料部件在航空涡扇发动机上的应用

随着气动热力学、结构力学和材料科学等的飞速发展,较高的性能、良好的经济性、极好的环保特性和很高的可靠性已经成为运输机用大涵道比涡扇发动机研制的主要目标,而较高的推重比、较低的油耗、较少的信号特征、极高的可靠性已经成为战斗机用小涵道比加力涡扇发动机研制的主要目标。

航空发动机排气系统数值模拟技术的初步研究

通过对我国航空发动机排气系统数值模拟技术研究的回顾与分析 ,以正在开发的排气系统气动热力分析软件包为基础 ,初步分析了航空发动机排气系统数值模拟技术研究的基本思路、主要模块和数据流程 ,并针对工程设计的实际需要 ,对航空发动机排气系统数值模拟技术的研究提出了建议。

新概念脉冲爆震发动机的探索性研究

综述了国外脉冲爆震发动机研究的进展,介绍了作者在脉冲爆震发动机探索性研究方面的成果:对脉冲爆震发动机的热力循环进行了分析,修正了比冲计算公式;发展了一种新的低能量(50mJ)单级起爆系统;采用爆震性较差的液体燃料C_8H_(16)/空气混合物,成功地进行了两相脉冲爆震发动机原理性试验,所测量的爆震波压力比非常接近充分发展的C-J爆震;实验研究了脉冲爆震发动机的直径、长度以及爆震频率对其性能的影响;突破了将脉冲爆震发动机长度缩短到1m,爆震频率提高到36Hz的关键技术;发展了脉冲爆震发动机工作过程的数值模拟程序,计算结果与试验符合良好。

加力式空气涡轮火箭发动机特性研究

通过ATR发动机总体性能仿真,研究了加力式ATR发动机特性。将燃气发生器及补燃室的热力计算模块集成到压气机与涡轮的共同工作点非线性气动热力模型中,计算考虑了变比热容影响。仿真结果表明,注入加力推进剂可有效提高发动机比推力,但比冲会降低;加力ATR发动机性能与设计点参数、设计点有无加力及加力推进剂流率大小有关;发动机需精心匹配,以保证补燃室内二次燃烧的混合气组分有较高的焓值和合适的余氧系数,从而获得较高的发动机性能。在非设计点上,对于调节计划为相对转速不变的加力ATR发动机而言,在尾喷管喉部面积不变时,需同时调节涡轮燃气发生器和加力推进剂流量,发动机为双变量控制。

气动矢量喷管建模及对发动机性能影响的研究

基于气体动力学理论,按照气流在气动矢量喷管内部的流动状态,构建了气动矢量喷管的数学模型,并编制了相应的计算程序,将程序仿真结果与试验和CFD数值模拟结果进行对比,结果表明所构建的气动矢量喷管程序具有较高精度,可以用来表达气动矢量喷管特性。将气动矢量喷管程序集成到航空发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,采用三种控制模式(发动机压比不变、喷管喉部面积不变、低压转速不变),开展引气量对发动机性能影响的研究。结果表明:随着二次流引气量的增加,发动机矢量角增加的同时发动机性能有较大幅度降低,配装气动矢量喷管的发动机对控制模式提出新的要求。

空气涡轮液体火箭发动机建模与仿真研究

空气涡轮火箭发动机ATR(Aero Turbo Rocket)是一种吸气式组合推进装置,可以作为战术导弹、巡航导弹和重复式二级入轨航行器的一级动力等不同任务背景飞行器动力而引起关注。文章建立了液体推进剂ATR发动机非线性气动热力模型,模型考虑变比热容影响,并将发生器与主燃烧室热力计算模块与涡轮发动机仿真迭代计算模块集成,开发了仿真软件,可用于ATR发动机设计点和非设计点特性计算。文中分析了热力循环参数对液体推进剂ATR发动机性能的影响,通过性能仿真研究了发动机特性。结果表明:ATR发动机压气机增压比可大幅降低,既提高了比冲也使结构复杂性降低;需匹配各部件设计参数,使大工况范围内部件工作在温度压力许可范围。

某型发动机动态特性仿真研究

根据气动热力学理论 ,考虑转子惯性和容积特性的影响 ,在发动机稳态模型的基础上 ,建立了某型发动机的动态模型 ,并利用C语言编制了相应的仿真程序。仿真结果与实际物理过程相符合 ,证明了模型和程序的正确性 。

面向适航的航空发动机非线性气动热力建模方法综述

对适航规章关注的喘振和吸雨、吸雹等特殊运行环境安全问题中,航空发动机非线性气动热力模型建立方法开展需求分析及其进展综述。在分析发动机动态特性和过渡态仿真方法基础上,提炼了民用大型航空发动机喘振、吸雨和吸雹仿真的气动热力建模要素。分析认为:相对于容积动力学和传热动力学,转子动力学是发动机最重要的动态特性;流量法仿真精度更高,容积法更适宜于描述发动机高频特性;符合性验证仿真建模可在基于部件匹配的气动热力模型基础上,纳入喘振、吸雨、吸雹的模型要素。分析结果可支持基于试验数据和服役数据进行仿真工具的开发。