考虑安装误差的GTF星型齿轮传动系统均载特性影响规律

作为下一代民用航空发动机主要发展方向之一的齿轮传动涡扇发动机(GTF),其引入了星型齿轮传动系统,为探究安装误差对星型齿轮传动系统均载特性的影响规律,基于商用软件建立GTF星型齿轮传动系统刚柔耦合动力学模型,以均载系数为考查指标进行仿真分析。分别考虑太阳轮、齿圈安装误差对系统的影响,并引入柔性支撑刚度改善载荷分配不均的问题,系统地分析其影响规律。结果表明:在健康工况条件下,各啮合副接触力分布均匀,系统的均载特性良好;随着安装误差的增大,均载系数呈增大趋势,内、外啮合副均载系数较健康工况下的最多增大了21.1%和21.4%,系统的均载特性变差;通过添加柔性支撑并调整支撑刚度,内、外啮合副的均载系数减小到1.00952和1.00187,系统均载特性趋于合理,基本改善了载荷分配不均的问题。

基于Matlab/Simulink的齿轮传动涡扇发动机建模仿真

基于Matlab/Simulink高级图形化仿真环境,利用图形模块化建模技术和部件级模型建模方法,建立某型齿轮传动涡扇发动机的稳态模型。该稳态模型由牛顿-拉夫逊法数值求解。其中,选取最大连续爬升、最大巡航等典型稳态工况点,对比稳态模型的仿真值与虚拟试验平台的试验值,结果表明,设计点相对误差小于2%,非设计点相对误差小于4%.稳态模型精度较高,为齿轮传动涡扇发动机性能分析和动态模型的研究奠定了基础。

某涡扇发动机附件传动齿轮动应力测试研究

齿轮动应力测量是了解齿轮工作状态振动特性的必要手段,对某涡扇发动机附件传动齿轮在两种设计方案下进行了动应力测试研究,介绍了应用电阻应变计和高速滑环引电器测量齿轮动应力以及振动频率的技术,成功录取了工作转速范围内的齿轮动应力数据。对试验结果进行了初步的分析,为航空发动机附件传动齿轮动测技术积累了经验,对研究附件传动齿轮工作状态下的振动特性很有意义。

进油孔方案对齿轮传动涡扇发动机滑动轴承润滑特性的影响

齿轮传动涡扇(Geared Turbofan,简称GTF)发动机星型齿轮传动系统的滑动轴承是整个驱动系统的关键部件,为提高其润滑性能,利用ANSYS Fluent软件,建立3种进油孔方案的GTF滑动轴承润滑性能计算模型,3种方案包括两孔(两个进油孔)、同直径三孔(三个进油孔,孔径与两孔方案的孔径相同)和同面积三孔(三个进油孔,三孔总面积与两孔方案的两孔总面积相同),研究不同进油孔方案对GTF滑动轴承油膜承载力、摩擦功耗、流量、油膜压力分布和油膜温度分布等性能的影响规律。结果表明:轴承油膜压力中存在明显的负压现象; 3种进油孔方案相比,同面积三孔方案的最大油膜压力最大,同直径三孔方案的流量最大,两孔方案的承载力最大、流量最小;最大油膜温度出现在轴承右下角靠近进油槽处,同面积三孔方案的油膜最高温度和最大温升均最小。综合考虑油膜承载能力和润滑油流量,两孔方案的轴承是滑动轴承的较佳选择。

并联混合动力齿轮传动涡扇发动机建模与性能分析

为对比探究未来大推力航空混合动力系统与传统航空发动机的优劣,依托某概念型齿轮传动涡扇(Geared turbofan,GTF)发动机,设计了一个并联航空油-电混合动力系统(Hybrid GTF,hGTF),在Matlab/Simulink数字仿真软件中建立相匹配的电动力模型以及氮氧化物NO排放和噪声预测等性能参数计算模型,并在稳态和飞行任务剖面下初步分析了电动力系统的引入对原基线GTF发动机的性能改变状况。稳态仿真结果表明,大推力等级的并联油-电混合动力系统中,至少需要兆瓦级的电动力系统进行匹配;当电动力系统处于电动模式时,可能会带来低压压气机喘振的隐患;当电动力系统处于再生模式时,电能源相当于经过了电能到机械能再到电能的二次效率损失,不建议采用。飞行任务剖面动态仿真结果表明,相比于传统GTF发动机,hGTF推进系统的燃油消耗率最高下降15%,总燃油消耗节省8.3%,NO总排放量减少18.8%,各部件起飞噪声总声压级减少1.5~3.3dB。分析结果表明,采用并联混合动力系统具有显著提升省油、减排效果的能力,同时也具有一定的降噪潜力。

基于线性自抗扰的齿轮传动涡扇发动机控制

为了研究干扰对航空发动机系统的影响及提高控制系统抗干扰能力,采用基于模型的设计方法(MBD),建立一种大涵道比齿轮传动涡扇发动机(GTF)部件级模型,并且针对发动机干扰来源,根据发生机理建立大气湍流干扰和功率提取干扰模型。基于线性自抗扰控制(LADRC)方法设计了发动机转子转速控制器。在全数字仿真平台和硬件在环仿真平台上对发动机模型、干扰模型以及控制算法进行了集成与验证。结果表明:发动机在面对这些类干扰时,LADRC控制器在转速等重要性能指标上的抗扰能力比PID控制器提高20%以上。LADRC控制具有更好的鲁棒性和抗干扰能力,保证了发动机的平稳运行,为LADRC在实际航空工程中的应用打下了良好的基础。

突加不平衡下GTF发动机转子系统瞬态响应分析

针对GTF发动机低压转子系统突加不平衡瞬态响应问题,基于有限元法建立了考虑啮合单元、行星架单元、膜盘联轴器单元的多体接触、多转子耦合动力学模型,介绍了考虑非线性因素下突加不平衡瞬态响应计算方法,求解了低压转子系统的突加不平衡瞬态响应,并分析了关键部件刚度对突加不平衡的影响规律。结果表明:当风扇转子发生突加不平衡时,各部件均表现为振动幅值突增,后迅速趋于稳定,低压涡轮转子发生明显拍振,突加不平衡载荷主要由行星架结构和第1.5支点刚性支承承担;行星架刚度主要影响风扇转子突加不平衡响应、第1.5支点和行星架处的外传力;膜盘联轴器刚度主要影响增压级突加不平衡响应、转子在突加不平衡之后稳定运转情况。

某型GTF发动机风扇驱动齿轮箱传动效率分析

为降低风扇叶尖速度对低压压气机、低压涡轮的转速限制,GTF发动机在低压压气机与风扇之间设有一个采用五路分流人字齿星型轮系的风扇驱动齿轮箱。根据某型GTF发动机风扇驱动齿轮箱的结构特点,采用FAG滚动轴承手册中轴承计算公式及Anderson-Loewenthal计算方法对齿轮箱的传动效率进行计算,并分析不同工况下齿轮箱传动效率的变化趋势;之后分析了供油温度对传动效率、齿轮摩擦功率损失、风阻损失及轴承功率损失的影响。

MTU航空发动机公司为普惠齿轮传动涡扇发动机设计高速涡轮

据英国《飞行国际》2007年10月报道，以制造和修理军民用航空发动机为主要业务的德国MTU航空发动机公司将环境友好的航空发动机部件验证机（CLEAN）研究项目的技术应用到普惠公司的齿轮传动涡扇发动机（GTF）上，为其研发高速低压涡轮。

普惠公司做好充分准备为齿轮传动式涡扇^TM发动机客户提供支持

近日，联合技术公司宣布，其旗下的普惠公司已加快推进各项工作为齿轮传动式涡扇TM（GTF）发动机在2015年末正式投入运营之前做好充分准备。以确保在此款发动机正式入役前为客户建立强大的支持网络。

普惠静洁动力齿轮传动式涡扇发动机入选航空业应对气候变化案例

2015年10月8日，普惠静洁动力齿轮传动式涡扇发动机被航空运输行动组织（ATAG）选为航空业应对气候变化案例，并在瑞士日内瓦举行的全球可持续航空峰会上发布。

齿轮传动涡扇发动机简介

概念：风扇与低压压气机之间装有一种新型减速器，使风扇、低压转子均在最优转速下工作，使得气动损失和噪声都较低，从而大大提高推进效率。

齿轮驱动大涵道比涡扇发动机设计技术特点分析

分析了大涵道比涡轮风扇发动机提高经济性的方法和限制耗油率降低的原因,给出了齿轮传动构型的大涵道比涡扇发动机的特点及优势。与双轴直驱型对比分析,给出了齿轮传动构型总体性能的参数变化趋势和匹配规律,得出了高速低压系统/部件气动设计的技术特点,分析了传动齿轮的设计特点及难点。

巴航工业选择普惠静洁动力轮传动式涡扇TM系列作为第二代E-Jets喷气机专用发动机

2013年1月8日，巴西航空工业公司宣布，已选择普惠静沽动力齿轮传动式涡扇TM系列作为其全新第二代E—Jets喷气机的专用发动机。

基于ABAQUS的某GTF风扇转子系统模态分析

利用SolidWorks软件对某型齿轮传动风扇(GTF)发动机的风扇转子系统建立其等效三维模型,导入ABAQUS中对风扇转子进行模态分析。提取了前9阶固有频率及模态振型进行了分析和处理,发现了风扇转子各阶次振型特点和共振频率规律;结合发动机的工作转速和振动安全裕度,验证了风扇转子工作安全转速;通过对比风扇转子各部件的共振频率,发现了GTF发动机风扇转子系统同时包括柔性、刚性轴部件,这主要与GTF发动机风扇转子部件的功能相关。该研究对GTF发动机风扇转子系统的设计与应用提供了参考与理论依据。

星型风扇驱动齿轮箱概念设计探讨

风扇驱动齿轮箱在齿轮传动涡扇发动机中发挥重要作用,为了支撑我国宽体客机发动机总体方案论证,进一步开展齿轮传动涡扇发动机的研制工作,以五路分流人字齿星型风扇驱动齿轮箱为研究对象开展概念设计。所设计的齿轮箱的主要结构特征为:太阳轮为浮动构件,通过花键传扭;行星轮采用齿轮/轴承一体化设计并选用调心滚子轴承;齿圈采用柔性支承,通过摩擦传扭。基于概念设计,本文总结并分析了后续研制过程中可能遇到的技术难点,包括传动效率、均载机构、支承与连接结构、齿面修形及系统动力学五个方面,为进一步开展风扇驱动齿轮箱的研制工作指出方向。

GTF发动机技术性能和应用前景分析

从世界民用航空动力发展趋势看,GTF发动机与其他正在发慌中的的技术相比,成熟度高,具有较大的优势,是未来最具潜力的发展方向,并呈现出巨大的市场应用前景。

民用涡扇发动机不同构型总体参数和性能分析研究

提高民用大涵道比涡扇发动机的经济性以及发动机市场竞争性是当前的研究热点。对双轴直驱(ATF)、齿轮传动(GTF)和间冷回热(IAR)三个构型进行循环参数对比分析,确定不同构型发动机的技术优势。结果表明:GTF构型方案与ATF方案相比的巡航非安装耗油率降低2.5%;IRA构型方案巡航非安装耗油率与ATF构型相比降低了11.97%,与GTF构型相比降低了9.7%;相比于ATF和GTF构型,IRA构型的高压压气机和高压涡轮级数均有所减少,有效缩短了核心机长度,也降低了高压压气机的设计难度。

空客年内将在A340上进行GTF的飞行试验

2008年4月21日，空客公司宣布将在今年下半年把普·惠公司的齿轮传动涡扇发动机（GTF）的验证机安装到A340飞机上并在第四季度进行一系列飞行试验。GTF发动机的设计允许发动机的低压部分和风扇以不同的转速旋转，使得这两个部件可以在各自更有效率的速度下运转。

基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态建模

从热力学、气体动力学和发动机基本原理出发,对基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态性能建模技术展开了研究,并推导出了基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态数学模型的求解方程组.基于该模型方程组,利用C++面向对象编程语言,建立起了某齿轮传动涡扇发动机的动态模型.该发动机动态模型与著名的商业化发动机性能计算软件Gasturb 10进行的比对显示:该模型的运算结果与Gasturb 10的运算结果具有良好的一致性,最大误差不大于1.5%.证明了基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态数学模型求解方程组的正确性和适用性.