先进复合材料在航空发动机外部管路中的研究进展

航空发动机外部管路系统是保证发动机正常运转的必要结构,目前外部管路主要使用的原材料有不锈钢、钛合金和镍基高温合金等金属材料。近年来,随着树脂基复合材料的不断发展,复合材料结构的耐温性、成型性、可靠性等性能均有了明显提升,在一些民用客机和发动机上逐渐替代原有的金属异形管路,极大限度地满足了管路系统在高性能、轻量化、一体化成型等方面的需求,展现出了良好的应用前景。本文针对航空发动机外部管路现状、复材管路应用前景、复材管路的选材和成型工艺的选择、以及复材管路适航符合性验证等方面进行了分析、综述和展望。

某航空发动机典型外部管路振动应力分析与验证

航空发动机外部管路是影响发动机使用可靠性的重要因素之一。为检测某航空发动机典型外部管路振动应力是否满足要求,本文利用有限元分析方法,分析计算典型管路的固有频率和振动应力分布。同时,结合该发动机台架试验测得的实际振动应力,根据管路振动疲劳试验结果,验证了典型外部管路满足可靠性要求。

飞机燃油管路安装间隙闪电击穿电压研究

闪电击穿电压是飞机遭遇闪电雷击时会否在燃油箱内产生电火花的重要评判指标。为研究飞机燃油箱内典型燃油管路安装间隙下的闪电击穿电压,搭建了闪电击穿电压测试台架,并采用可调冲击电压发生器模拟出符合标准《SAE ARP5412B》要求的闪电电压波形。实验发现:安装间隙为3 mm时,实验室环境下测得的最小临界耐受击穿电压值为9.0 kV,飞机燃油箱内燃油管路周围部件的种类和燃油管路的安装形式对闪电击穿电压的影响不大,燃油管路的管径大小以及管路表面的油漆层对闪电击穿电压的影响可忽略不计,保持3 mm安装间隙不变,在部件表面涂覆1 mm厚密封胶,耐受击穿电压值从9.9 kV跃增至22.5 kV,安装间隙击穿所需的电压幅值大幅提高。实验结果表明:在燃油管路表面涂覆密封胶是减缓小间隙处发生闪电击穿风险的一种有效措施,可为飞机燃油管路安装间距选取和闪电防护设计提供参考和依据。

新型航空发动机某管类铸件低压金属型模具的设计

航空发动机,被誉为工业界的璀璨明珠,其发展水平往往体现了一个国家的综合实力,因此新一代航空发动机的研制需要漫长的生产周期。当前由于航空发动机管类铸件的生产难度大,质量难以保证,这成为了制约航空发动机发展的难题。因此,本文通过对航空发动机某管类铸件的模具设计制造,特别是采用ZL101A合金的低压金属型铸造的管类铸件,对该类铸件的合格率进行提升。本文首先对铸件的结构及成形性分析,设计铸造系统,并通过铸造系统制备铸件内芯及模具。最后,设计的铸件模具成功进行了生产。

多载荷耦合作用下飞机液压管路应力分析

在飞机液压系统高压化、轻量化的发展趋势下,研究液压管路的应力及其规律非常重要。综合考虑内部压力和机体变形载荷的作用,对某型飞机液压系统一段液压管路进行了应力数值计算、仿真分析和试验验证,通过三者的对比与分析,验证了仿真分析方法的正确性,为进行全机液压管路静强度服役性能分析奠定基础。对现代飞机中液压管路设计具有一定的工程实践和理论指导意义。

飞机某种管道随机振动及设计改进研究

以某型飞机液压管道为研究对象,采用ANSYS Workbench有限元分析软件构建随机振动环境下管道结构有限元分析模型,了解基础激励下管道结构应力极限,同时从支撑参数、边界约束等方面就飞机液压管道随机振动影响因素进行了简要分析,并根据分析结果指出设计改进要点,以期为飞机管路防振设计提供指导,延长管道使用寿命。

运用小波变换的飞机管路振动信号降噪方法

为解决飞行试验管路振动测试信号无法直接进行后继处理得到管路振动的加速度、位移等振动特征参数的问题,研究了一种基于连续复数小波变换的降噪方法。该方法利用连续复数小波变化提取振动测试信号中管路共振频率范围内的时频成分,降低谐波和白噪声等主要干扰的幅度以达到降噪效果,能更有效地获取飞行过程中管路的振动状况。首先,分析了基于连续复数小波变换的信号降噪原理;然后,通过对设计的仿真信号以及某型飞机试飞时的管路振动实测信号的降噪处理,验证了该方法的可行性和有效性。

空中受油装置降噪研究

为解决某型飞机加装固定式受油装置后引起的座舱噪声过大问题 ,通过空测摸清了飞行中噪声的变化规律 ,借助风洞试验等手段研究确定了噪声产生的机理 ,在此基础上提出了降噪改进措施 ,对受油管进行了修形改进设计 .

飞机液压管道初始装配应力仿真

以实际的飞机液压管道为研究对象,使用软件ANSYS对管道进行初始安装应力仿真。将管道的安装应力分为安装应力很大、中等和较小的情况进行讨论。当管道的安装应力很大时,管道产生塑性变形,局部弹性模量发生变化;当管道的安装应力中等时,管道处于弹性变形范围内,管道产生很微小的变形;当管道的安装应力较小时,管形和弹性模量均不变化。通过模态分析得出,当管道安装应力很大和安装应力中等的情况下,管道的各阶固有频率发生不同程度的变化,当安装应力很小时,管道的固有频率不发生变化。这一结论可以为构建管道安装应力监测系统提供理论依据。

纵向波纹隔热屏通道的换热特性

通过改变进气流量、气流背压 ,实验研究了航空发动机加力燃烧室筒体纵向波纹板隔热屏通道结构对换热特性的影响。对无孔、每波两排孔和每波六排孔三种结构的实验结果表明 ,波纹板的换热效果远高于平板型 ,随着波纹板上的孔排数增加 ,换热效果增大 ;波形对波纹板的壁温和Nu数影响很大 ,密流比对Nu数的影响与波孔排数有关。得到的纵向波纹通道的平均换热经验公式 。

基于神经网络的航空发动机轴承腔气液两相流流型辨识方法研究

基于航空发动机轴承腔润滑中所存在的气液两相流问题, 采用基于神经网络的理论方法建立预测模型, 以便进行轴承腔内气液两相流流型的识别。研究以管道气液两相流为原型, 采用 3种典型的神经网络对流型进行模式识别,通过考察 3种网络的辨识率, 发现BP网络的识别方法具有较高的准确性。

亚临界压力下航空煤油RP-3动力黏度测量

基于经典的毛细管测量流体黏度原理,提出一种新型的测量高温高压条件下的单相介质流体黏度的方法及实验设备.经过误差分析,该方法具有1.009%的测试误差.利用该方法对蒸馏水的动力黏度（2MPa,295~400 K）进行了标定实验,实验结果表明动力黏度测量的平均偏差小于0.715%,其最大偏差不超过2.3%.然后对国产航空煤油RP-3在压力0.1~2 MPa下,温度为298~744 K下动力黏度进行了测量.该方法适用于均一的牛顿流体.

民用飞机水系统管路流动的数值模拟

水系统是民用客机中不可缺少的重要系统。在水系统的设计过程中,管路的设计占据着非常关键的位置,而对管路流动性能的数值模拟能够很好地指导管路的设计与优化。选取民用客机水系统中的加水管路作为研究对象,采用FLOWMASTER管网系统和CFD两种方法对加水管路在不同压差、不同壁面粗糙度条件下进行数值模拟,并对两种方法的计算结果进行比较分析。结果表明:FLOWMASTER管网系统能够快速、准确和可靠地获得流量等管路主要性能;而CFD方法则能够提供管路流动的流场细节信息。在水系统管路的设计过程中,应当充分利用这两种方法,发挥其各自优势,更好地完成水系统管路设计。

基于粒子群算法的航空发动机管路布局方法

针对航空发动机的内机匣表面为近似柱面的特点,建立了布管模型坐标系,将三维布管问题简化为二维问题,以栅格法和粒子群算法为基础,提出了基于粒子群算法的航空发动机管路布局方法.该方法采用栅格法对环境进行建模,设计了一种基于栅格的定长度粒子编码机制以解决变长度编码的不足,建立了路径寻优的目标函数,应用粒子群算法在环境模型中搜索最优粒子.最后给出了仿真结果与UG视图,证明了该方法的可行性和有效性.

航空活塞发动机进排气管路改进设计研究

针对小型航空飞机的动力性及安全性要求,采用CFD技术,建立了某型航空活塞发动机缸内与增压管路系统仿真模型,探讨了航空活塞发动机进排气管路系统性能评价方法,揭示了进排气管路结构参数对各缸进气均匀性、充气效率、排气倒流及涡轮特性的影响规律.通过对进排气管路系统的改进设计,有效改善了进排气系统性能及整机动力性能.所采用的改进设计研究方法为今后航空活塞发动机进排气管路设计奠定了基础.

跨京杭运河特大桥钢管拱安装方案设计

跨京杭运河特大桥为跨径为132 m的单孔钢管拱型桥,为优化钢管拱安装工程,针对钢管拱跨度长、桁高大等特点,通过比选钢管拱安装的2个可行方案,得出钢管拱最终安装方案为立柱式拱架法浮吊吊装。介绍了该方案的具体实施过程和钢管临时墩设计与安装及拱肋吊装等主要施工技术的解决方案。

民用飞机燃油对液压系统温度的影响

为分析民用飞机燃油箱内热交换过程,搭建了基于AMESim的液压管道与燃油热交换仿真模型。仿真结果显示了飞机液压管道在燃油箱内的热交换对液压系统温度的影响效果。液压系统通过管道向燃油的散热效果明显,可以将系统温度维持在液压油工作性能良好的温度区间内。

航空发动机外部管路振动模态试验研究

为分析不平衡振动对航空发动机外部管路结构影响,构建管路的真实与简化模型,通过双应变片传感器测试管路振动模态试验方法研究两端固支长薄壁管路的振动特征,并对管路模型有限元仿真计算比较。结果表明:简化与真实模型的试验结果基本一致;两种模型主振型均为1弯、2弯、3弯;两种模型固有频率除第1阶管路两端不能完全固支约束差异大外,后2阶在10%误差内;试验结果与仿真结果保持一致。振动模态试验方法对材料参数不全构件振动特征分析,助于管路结构优化与特征精确预测。

基于装配约束的飞机导管几何特征建模与误差补偿

针对飞机导管实际装配过程中因装配应力大导致故障频发的问题,提出了一种基于导管装配特征的误差补偿方法。首先采用几何建模法进行了导管装配过程的几何建模,并提出了一种基于轴线矢量的导管装配模型建模方法。在此基础上,采用罗德里格旋转公式建立了基于实际装配工况下的导管空间位姿计算模型。然后基于导管装配要求进行了装配约束分析并识别了导管装配关键约束特征。随后分析了不同约束形式下的导管装配场景,并分别提出了单约束和关联约束下导管装配误差补偿方法。最后选用航空典型扩口导管进行试验研究,分别进行导管装配误差补偿计算和导管装机气密性试验,结果表明所提出的方法能够有效地实现导管理论空间位姿调节和参数补偿,且补偿后的导管在装机气密性上明显优于未补偿的导管。

新机试飞管路振动故障分析与排除

管路振动故障已成为新机试飞中的突出问题,一旦管路发生振动故障,将直接危及飞机的飞行安全。为此,针对新机试飞试验的特点和测量参数以及测量分析设备,研究建立了管路振动故障分析与排除的基本方法,以应用于新机飞行试验中。通过对某型教练机液压操纵系统三向接头裂纹故障检查分析,证明了该方法是切实可行的。