基于多模型级联的VSV调节机构装配智能检错方法

在航空发动机可调静子叶片(Variable stator vane,VSV)调节机构的装配过程中,目前仍需要人工检测其连杆防松钢丝的装配正确性,效率低且易出错。为替代人工检错,提出了一种基于多模型级联的智能检错方法。该方法是多个卷积神经网络级联的模型集成,其中包含检测模块、分类模块以及后处理比对检错3个部分。首先在检测模块上提出混合不同尺寸卷积核的深度可分离卷积与轻量化解耦头来对YOLOv5s进行改进,改进的YOLOv5s在测试集上的平均精度达到97.9%,相较于YOLOv5s、YOLOv8s分别提升了3.4%、1.5%。其次在分类模块上使用7×7深度卷积替代全局平均池化以改进ConvNeXt分类头,改进后性能得到提升,在连杆数据集和螺纹数据集上的准确率分别达到97.5%和95.4%。最后在后处理模块对两个分类模型的结果进行匹配,得出装配检测结果。利用现场装配车间采集的图片数据集对该智能检错方法进行验证,结果显示该方法平均精度达到92.7%,进一步验证了智能装配检错方法的可靠性。

某型压气机VSV机构油压驱动力试验研究

航空发动机压气机在运行过程易发生喘振现象,危及发动机寿命。为达到提高VSV机构的运行可靠性以及降低发动机能耗等目的,满足整机台架试验要求。本文搭建了某型压气机VSV机构油压驱动试验台,采集不同工况下VSV机构油压驱动力,得到了常规与极限速度下油压驱动力数据,给出了VSV机构油压驱动力变化规律。试验结果表明:常规速度下,速度变量对油压驱动力几乎没有影响,行程变化工况下到达上止点时,油压驱动力会出现阶跃现象,对压气机VSV机构工作过程中驱动力预测和规律变化以及针对发动机压气机系统能耗、效率优化研究有一定的工程意义与参考价值。

VSV系统对CFM56发动机喘振的影响分析

航空发动机喘振是发动机衰退过程中的常发的故障,而发动机VSV系统的工作状态直接影响发动机的喘振裕度。以CFM56—3发动机的VSV系统为研究对象,讨论其工作机理,分析其对处于衰退期的CFM56—3发动机稳定工作的影响,提出相应的维修注意事项。从而为研究以VSV故障为诱因的喘振提供理论依据,为相关维修提供工程参考。

应用支持向量回归机探索发动机VSV调节规律

发动机可调静子叶片(VSV)调节规律极其复杂,通过挖掘快速存取记录装置(QAR)数据对VSV调节规律进行了深入研究。首先,通过PW4077D发动机健康状态的QAR数据,建立基于粒子群优化(PSO)算法的支持向量回归机(SVR)模型,来探索VSV调节规律;然后,利用后续航班数据对PSO-SVR模型进行验证,并将验证结果与传统的PSO-BP神经网络模型进行对比;最后,应用PSO-SVR模型进行发动机故障诊断。研究结果表明:PSOSVR模型的回归预测精度优于PSO-BP神经网络模型,能够准确反映VSV的调节规律。可将其用于发动机的状态监控和故障诊断,亦可为VSV控制系统设计提供参考。

航空涡扇发动机偏流板前扩稳控制技术

为提升航空涡扇发动机舰面偏流板前起飞时的气动稳定性,提出利用压气机进口温度和总增压比2种方法识别发动机进口温升,进而调节压气机可调叶片角度,以提高舰面起飞时发动机稳定裕度。此外,为改善偏流板前进气畸变环境,提出在主机状态不变前提下直接减小加力供油量,以降低发动机出口排气温度,实现发动机舰面起飞前主动扩稳,仿真结果表明,提出的措施有效可行,可为舰载战斗机发动机舰面起飞扩稳控制提供参考。

基于1DCNN-Resnet-LSTM模型的LEAP发动机可调静子叶片角度预测

可调静子叶片(VSV)是航空发动机压气机气流控制的重要机构,能够扩大压气机稳定工作范围,提高其气动性能。依托飞机快速存取记录器(QAR)中储存的海量LEAP发动机数据,建立一种基于1DCNN-Resnet-LSTM模型对LEAP发动机的VSV角度进行预测的方法。模型的评价结果显示,模拟输出对比实际输出误差小,模拟趋势变化能够很好贴合实际数据,表明使用深度学习算法对VSV角度进行预测进而探索其控制规律具有可行性和显著的优势。

考虑可调静叶压气机的船舶燃气轮机仿真优化

作为燃气轮机防喘措施之一,压气机可调静叶在变工况下的调节方案对燃机的运行性能具有重要影响。以某型三轴船舶燃气轮机为研究对象,建立了考虑变几何压气机的燃机系统仿真缩放(0维-1维)模型。以提高燃机运行效率为目标,通过系统仿真,得到了各个工况下低压压气机前三级可调静叶的最佳开度及整机稳态性能。仿真结果表明,与原始的可调静叶调节方案相比,采用优化方案可以提高燃机在各个工况下的经济性和稳定性,对燃机总体性能有更加积极的影响。

涡扇发动机可调静子叶片控制规律研究

航空发动机高压压气机采用可调静子叶片,可改善高压压气机的工作特性,扩大喘振边界,保证发动机稳定工作;通过优化可调叶片角度控制规律,还能提高发动机性能。基于双转子涡扇发动机的试车数据,介绍了可调叶片角度的控制方法,研究了可调叶片角度在低转速和高转速时的控制规律,分析了打开可调静子叶片角度对发动机性能的影响。研究表明,高压转子转速较高时,通过调节可调静子叶片角度,可以降低高压转子的物理转速,增加转子转速裕度,降低机械负荷,增加发动机在翼使用时间。

发动机防喘装置故障监控方案制定

民用航空飞机设计有防喘装置预防发动机喘振。防喘装置故障会导致发动机喘振裕度下降,可靠性降低。重要的防喘装置故障飞机须停场排故,导致可用率降低,非计划停场率增加。通过对喘振及防喘装置工作原理进行研究,对故障信息进行分类,分析产生原因,结合历史故障数据,总结排故方法,并应用于飞机故障监控系统中。实现在飞机运行过程中实时监控防喘装置故障,提前制定排故方案,调配所需资源,以缩短排故时间,提高运行效率。

聚酰亚胺基树脂构件在航空发动机上的应用

为满足高推重比和低维修成本需要,复合材料广泛应用于航空发动机,聚酰亚胺树脂基复合材料是应用在发动机上较为成熟的复合材料之一。目前,国内航空发动机使用的聚酰亚胺复合材料主要有:石墨填充聚酰亚胺和玻璃纤维增强聚酰亚胺,分别应用于VSV可调静子叶片衬套和大尺寸中介机匣盖板,耐高温和长寿命是聚酰亚胺复合材料的主要发展方向。聚酰亚胺的加工工艺对零件的性能影响较大,根据不同的工作环境,需制定相应的成型工艺。

核心机压气机进口可调静子叶片角度控制规律

核心机试验进气范围宽,从常温常压状态到加温加压进气状态,进行进气温度和压力调节的同时给核心机带来大量的过渡态工作过程,对核心机气动稳定性提出了较高的需求,通过压气机进口可调静子叶片角度(α2)的调节可以有效提升稳定裕度,需要设计出合理的压气机α2规律来保证核心机的试验安全。为了研究压气机进口可调静子叶片角度控制规律,以整机大量试验数据为基础,以发动机相似原理为理论依据,分别在核心机稳态、加速和减速等不同状态下开展核心机与整机压气机进口可调静子叶片角度控制规律对比研究。结果表明:最终确定的压气机α2稳态规律与整机的n2R25-α2控制规律相同,遵循在加速过程中稳态基础上偏关2°、在减速过程中稳态基础上偏关5.5°的控制规律,确保压气机在试验过程有较好的稳定裕度,保证试验安全。

压气机静叶调节机构的柔性多体建模及仿真

基于多体动力学理论,应用自研柔性多体动力学仿真程序,建立了压气机静叶调节机构的纯刚性以及考虑尺寸公差和运动副间隙、摇臂柔性、联动环柔性、热变形的多个多体动力学模型,并用纯刚性和考虑摇臂变形两个模型与商业软件对比,完成软件及模型校验。通过模型仿真定量研究了以上因素对可调叶片角度周向一致性和调节精度的影响及影响程度,研究结果可直接用于指导压气机静叶调节机构的设计与优化。

联动环支架间隙和数量对静子叶片调节精度的影响

含有大量柔性零部件的多级可调静子叶片是压气机的重要防喘措施,柔性零部件的弹性变形会对可调静子叶片的调节精度和调节角度一致性产生较大影响。以高压压气机多级可调静子叶片为研究对象,使用ADAMS虚拟样机仿真软件对其进行刚柔混合动力学仿真,并对仿真结果进行分析,验证了多级可调静子叶片设计的合理性。改变联动环支架的间隙和数量进行仿真,并对结果进行分析,得到了联动环支架与机匣之间的径向间隙以及联动环支架数量对静子叶片调节精度的影响规律。研究表明:联动环支架数量为8个,且支架间隙在0.05~0.10 mm之间,调节机构的调节精度最高。

航空发动机消喘措施试验验证

为明确燃烧室短时切油、关小压气机可调静子叶片(VSV)角度和放大喷口喉部面积等消喘措施对发动机消喘功能的影响,依托某型变几何混排涡扇发动机制定了试验方案,开展了消喘措施专项验证试验,分别得到了消喘失败和消喘成功时的切油深度、VSV角度瞬时关小量和喷口喉部面积瞬时放大量,并从理论上对试验现象做了解释。结果表明:试验结果与理论分析相一致,证明试验结果是可靠的;试验结果能够为消喘系统的设计提供参考,在设计消喘系统时,消喘措施的具体调整量需通过试验手段确定;适当增大切油深度、增加喷口喉部面积瞬时放大量、增加VSV角度瞬时关小量,有利于发动机消喘;加快VSV和喷口等几何可调特征部件的响应速度,有利于发动机快速退出喘振。

基于骨架特性的压气机可调叶片模型特性修正

基于骨架特性原理,建立压气机可调叶片(VSV)变几何性能模型.介绍了压气机骨架特性处理方法的优点和适用性.基于压气机骨架特性处理方法,开发一种VSV模型修正方法,通过调整流量系数、功系数和损失系数的比例修正系数,实现压气机特性随VSV任意角度变化的高精度建模.建立自动优化方法,提高执行效率,减少人工干预.同时,与某型压气机VSV联调试验结果进行对比,相对误差达到小于0.2%的水平,验证了修正方法的正确性和精度;选用比例系数修正特定骨架特性的修正方法,可推广至压气机特性的其他二次影响修正(如雷诺数效应).

全可调静子风扇调节特性探索分析

下一代变循环发动机对风扇的流量和压比调节范围提出了非常高的需求,而全可调静子风扇是可能的解决途径之一。本文利用数值模拟方法针对某三级跨音风扇开展了全可调静子的调节特性分析,同时基于应用代理模型加密的单级性能数据库和级叠加方法,发展了一种风扇工作范围快速分析方法,旨在探索全可调静子对于风扇流量、压比调节范围的影响规律。研究结果表明:一体化特性计算方法精度较高,叠加结果与三级联算结果特性线趋势一致,堵塞流量最大误差为0.5%,最高效率最大误差为1%;满足效率和裕度限制的情况下,快速分析方法计算所得风扇高效性能云图表明全可调静子风扇有很宽的流量和压比调节范围,相对流量为80%时,相对压比的调节范围为37%,相对压比为80%时,相对流量的调节范围为20%。

CFM56-5B发动机喘振与防喘装置故障研究

发动机喘振严重影响发动机持续工作能力,会降低飞机安全性和可靠性。民航飞机发动机中设计了防喘装置,通过研究空客A320系列飞机选装的CFM56-5B发动机喘振与防喘装置工作原理,结合飞机维修历史数据,利用故障树分析方法进行定性、定量分析,得到故障部件关键重要度排序,有利于快速排除故障,保证航班尽快恢复运行。