基于冲击的涡扇发动机退化建模与下发预测

为解决多性能参数模型无法描述不同起飞推力下发动机性能退化的问题,利用单性能参数结合极端冲击模型描述起飞时发动机全功率运转对热端部件的热冲击影响,利用线性退化模型描述发动机自然退化过程,建立发动机性能可靠度退化模型。利用V2500发动机全寿命EGTM数据,结合最大似然估计给出性能可靠度表达式与模型参数,最后利用机队中同型V2500发动机非完整EGTM数据验证模型,预测下发时间,结果表明此模型预测下发时间和实际下发时间的误差小于3%,证明了模型的有效性。

民用大涵道比涡扇发动机叶轮机某些关键技术

结合国内外的相关研究工作,对大涵道比涡扇发动机叶轮机部分设计技术研究进展进行了总结和分析,从风扇/压气机设计技术、涡轮设计技术、流动及噪声控制和多学科耦合四个方面阐述了我国发展大涵道比发动机需要解决的部分叶轮机关键技术.

民航涡扇发动机高高原起动失效机理试验研究

为了探究民航涡扇发动机高高原起动失效机理,基于QAR数据对某型大涵道比涡扇高高原发动机冷发起动失效和热发起动成功时的关键性能数据进行了对比分析;针对发动机起动时燃烧状态,设计了航空发动机在翼尾气测量系统,测量分析尾气主要成分(未燃碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳)的实时浓度,结果表明:高高原无论冷发起动失败还是热发起动成功,起动机均需要单独带动发动机运转较长时间,达到30%N2左右转速,发动机才开始供油,热发比冷发供油量多,由于燃油雾化质量差,冷发起动比热发起动着火耗时明显增长;冷发供油到着火这段时间,发动机供油规律为脉动式;受制于EGT的限制,冷发起动第三阶段供油量基本维持不变,造成起动悬挂;热发与冷发相比,EGT温度较高,未燃碳氢化合物和一氧化碳的排放浓度较小,氮氧化物排放浓度差距不大,热发的燃油燃烧更充分。

面向客机总体设计的涡扇发动机分析模型

建立一种用于估算涡扇发动机特性的工程分析模型,该模型以涡喷发动机推力估算模型与涡扇发动机效率分析方法为基础,引入高涵道比涡扇发动机的循环分析方法进行修正。利用该模型可以获取涡扇发动机的推力和油耗特性,进而考察总体循环参数对发动机性能的影响。通过与文献验证数据对比,判定了分析模型的精度。该模型只需要输入少量参数就可以快速完成计算过程,适合于飞机总体设计阶段,可以评估涡扇发动机参数对飞机性能的影响。

涡扇发动机故障诊断硬件在回路实时仿真平台

硬件在回路仿真是发动机故障诊断算法由理论转向实际工程应用的重要阶段,但目前航空发动机故障诊断算法的研究多数处于软件数字仿真阶段。构建民用涡扇发动机故障诊断算法硬件在回路实时仿真验证平台,开发考虑健康退化的民用涡扇发动机多维调度分段线性化模型,分析并模拟仿真民用涡扇发动机的四类典型常见故障。经过对相关诊断算法进行实验验证,表明该平台及使用的模型和方法都是行之有效的,具有一定的工程使用价值。

RR公司3转子民用发动机技术发展思路

为了探寻RR公司在民用航空发动机领域中的技术和产品发展思路,对该公司3转子民用发动机产品的发展历程和市场情况以及发展的外部条件进行了简要回顾分析。介绍了RR公司3转子发动机的总体布局方案,并通过对波音787客机所使用的典型3转子发动机与双转子发动机的对比,分析了3转子布局技术特点。归纳总结出RR公司3转子民用发动机的技术发展思路的特点:大胆尝试、紧扣市场、低压部件与核心机协调发展和应用缩放技术。

HF120涡扇发动机研制及成功经验

HF120发动机是GE本田航空发动机公司(GE-Honda)针对轻型/超轻型公务机和私人喷气机研制的小型涡扇发动机,额定推力为912 daN。因其具有优异的性能品质和环境品质以及高的技术成熟度,已被选择用于本田飞机公司的Honda Jet轻型飞机及Spectrum航空技术公司的Freedom公务机。HF120发动机的成功经验表明,航空发动机公司合作必须具有明确的发展目标、准确的产品定位和大量的技术储备。我国发展民用航空发动机的策略,必须借鉴国外先进民用发动机的研制经验,注重基础研究和设计体系建设,走核心机和验证机的发展道路,提高设计水平和自主创新能力。同时,也要从我国的国情出发,遵循有限目标及重点突破的原则。只有这样才能研制出具有国际竞争力的先进民用航空发动机。

基于QAR数据的高高原航线民航发动机分析

QAR可以监控的飞行参数多达上千种,为航空发动机状态监控和故障诊断提供丰富的数据,基于典型的民航飞机QAR数据对发动机进行性能分析。在地面滑行阶段,通过燃油控制系统对燃油流量进行小幅度微调,降低燃烧室温度上升率,提高高温部件的寿命;起飞阶段平原地区的燃油流量大于高原地区的燃油流量;爬升阶段采用换算转速能够较好地反映出燃油流量换算值变化规律;通过分析滑油量在某一航段的变化规律,对监测滑油的方式有一定的指导作用。

民用大涵道比涡扇发动机动态性能模拟研究

介绍了适航条例对民用发动机动态性能的要求,并以完成初步方案设计的某民用大涵道比涡扇发动机为例,开展了民用大涵道比涡扇发动机动态性能模拟研究。研究了不同供油规律、不同转子转动惯量和飞机引气及功率提取对发动机加减速性能的影响。讨论了动态过程压缩部件工作线的偏移情况以及影响发动机动态过程的主要热效应现象,并采用相关文献的结论对得到的加、减速时间进行了经验修正。

民用涡扇发动机燃油系统健康指标选取

针对民用涡扇发动机燃油系统工作环境恶劣、性能衰退情况频发、表征健康状态的量化指标缺乏的现状,通过机理分析对发动机燃油系统关键部件(燃油计量装置、压差控制器、主燃油泵和增压关断活门)的健康指标选取策略进行了研究。基于已验证的某型民用涡扇发动机燃油系统AMESim模型,注入计量活门内泄漏、电液伺服阀零偏增大、压差活门内泄漏、主燃油泵外泄漏等典型的性能衰退模式进行了性能衰退仿真,并根据燃油系统可测量信息选取了计量活门组件、压差控制器、主燃油泵等作为特定性能衰退模式的健康指标。仿真结果表明:所选取的健康指标对于典型性能衰退模式表现出了良好的监测能力,可作为燃油系统健康状态量化指标评估标准,为燃油系统健康管理和视情维修策略的制定提供参考。

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。

民用翼吊涡扇发动机短舱结构设计研究

发动机作为翼下吊装的布局形式是现代民用客机的主流方式,而短舱作为发动机本体的整流罩、防火层和反向推力装置,其结构对飞机的发动机性能、重量、噪声、振动、操作性以及维护性等方面具有很大的影响。主要研究了翼吊涡扇发动机短舱的结构和组成形式。

民用大涵道比涡扇发动机吸雨能力评估的方法研究

从发动机吸雨后性能改变的基本原理出发,建立了部件气动热力损失、机械损失和工质热力学通用模型,借鉴适航咨询通告初步定义了关键吸雨工况及水含量。基于商用性能分析软件,对一个大涵道比9的涡扇发动机各项性能的变化进行了计算与分析,提出了一种定量描述发动机吸雨能力的评估方法。

Optimization of Nonlinear Energy Sink for Vibration Suppression of Systems Under Dual-Frequency Excitation

Aiming to decrease the vibration of wing induced by dual-rotor civil turbofan engines,the dynamic models of a single-degree of freedom (DOF) linear main oscillator coupled with single-DOF and two-DOF nonlinear energy sink (NES) are established.According to the related energy criteria for the optimization of the dynamic vibration absorber,focusing on the effects of external excitation on the kinetic energy of the primary mass and total system energy,the vibration suppression effects of single-DOF,two-DOF serial and parallel NES on the main oscillator system are studied.Under the condition that the characteristic parameters of the main oscillator system and additional total mass of the vibration absorber remain unchanged,results show that the two-DOF parallel NES has the best vibration energy suppression effects,which can provide data reference for the optimal design of NES vibration suppression under dual-frequency excitation.

民用涡扇发动机高高原起动风险规避试验方法

为了保证民用涡扇发动机在高高原机场首次试飞起动成功,采用建模设计方法,建立了发动机部件级起动模型,包括高海拔气候条件对起动机特性的影响、旋转部件低转速特性延伸和修正、高海拔燃油雾化及点火对燃烧室效率的影响、发动机附件阻力和功率损失、风阻和吸放热等模块,设计了民用涡扇发动机高海拔起动控制规律。采用仿真和试验分析技术建立了民用涡扇发动机起动方案设计方法和试验调试优化方法,详细分析了起动机能力降低、转子运转阻力增大、燃油喷嘴雾化效果差、部件效率和稳定性降低等4项影响高高原起动成功的因素。按照循序渐进的原则设计了高高原试飞起动风险规避试验流程。试验结果表明:设计的民用涡扇发动机高高原起动风险规避试验方法有效,确保了飞机首次转场高高原机场降落后成功起飞。

发展我国支线航空系统工程刍议

发展中国支线航空是一项社会化的系统工程 ,本文针对我国航空运输业和制造业存在的问题 ,提出了发展支线航空的一些思路和相关的技术政策建议。

大型民用飞机涡扇发动机采购成本研究

通过查阅大量国内外相关文献资料和报道,并结合作者的工作经验,首先探索了大型民用飞机发动机的研制和批生产成本的分析方法和计算模型,估算了市场上新型发动机的研制成本和批生产成本。然后提出了大型民用飞机发动机的基本价格计算方法,利用市场上新型涡扇发动机的参数进行计算分析,并结合飞机的基本价格进行了比较分析。在分析发动机成本、基本价格和市场竞争情况的基础上,分析了实际采购价格策略。研究表明,在市场经济条件下,发动机采购成本估算应采用"市场定价"准则。提出的方法合理,计算简便易用,精度能满足实际需要。可以为中国研制大飞机项目提供参考,同时也可以为航空公司在选择和采购发动机时提供参考,以便合理估算大型民用飞机涡扇发动机的采购成本。

双转子民用涡扇发动机持久试验的三红线状态自动匹配技术研究

本文以某型双转子民用涡扇发动机为例,根据AC-33.87-1A咨询通告以及国外试验实践经验,依托发动机性能计算软件GasTurb和多学科优化软件Isight,搭建了一套三红线状态自动匹配计算平台,采用多目标寻优算法,以多种不同的发动机调节手段作为变量,实现了在给定额定推力/功率和红线值条件下,快速匹配出满足最小改装量要求的调节手段组合,给出了试验构型改装方案。该三红线状态自动匹配计算平台大大提高了持久试验设计的工作效率,同时也为不同调节手段对三红线状态的进一步研究提供分析平台。

基于气候实验室的民机整机发动机低温启动实验

为解决在密闭大型气候实验室极端低温环境下,进行民机整机发动机低温启动实验带来的强扰动和安全性问题,基于实验室现有能力条件,从发动机尾气排放和极端低温空气补偿两方面开展了民机整机发动机低温启动实验技术研究。对于发动机尾气排放,提出了针对大涵道比涡扇发动机的尾气“分割排放”概念和排放质量流量预估方法,降低了从实验室排放的低温空气质量流量。对于空气补偿,采用液氮作为冷源将实验室外常温空气冷却至极端-50℃低温并持续补充进实验室,补偿排放损失、维持实验室内低温环境稳定和室内外压力平衡,保障实验安全。基于该项技术,在国内首次成功实施了民机整机-40℃发动机低温启动适航符合性实验,实验结果表明:飞机低温冷浸时间10 h,实验全过程室内温度波动在±3℃以内;与常温下相比发动机启动功能和性能无明显衰减。该项实验的成功为其他民机在实验室内开展发动机低温启动实验和相关适航标准规范的制定提供了实践依据和技术储备。

大型客机涡扇发动机动力特性模拟

机体/发动机干扰问题是现代大型客机设计中必须考虑和解决的核心问题之一。长期以来,商用和in-house计算流体力学(CFD)软件,都是通过在发动机进气口设置质量流量比,排气口和外涵道设置总温比/总压比,建立动力特性模型来等效模拟机体/发动机干扰流场。在现有动力特性模型基础上,借鉴特征边界思想,将外涵道指定为特征边界,建立了一种新的发动机动力特性模型。采用轴对称超高涵道比涡扇发动机模型、轴对称涡轮动力模型以及某型客机带发动机模型对两种动力特性模型进行了系统的验证和确认,结果表明:两种发动机动力特性模型均能很好地模拟涡扇发动机动力效应,且计算结果与试验数据吻合较好,说明了两种动力特性模型的正确性、可靠性以及工程适用性。此外,所建立的新动力特性模型特别适合于大涵道比涡扇发动机的动力效应模拟,且可以在外涵道总温比、总压比等参数未知的情形下,评估发动机的动力特性,在实际工程中应用更广泛。