飞机灵活温度减推力起飞技术设计与应用

为了提高发动机的使用寿命、降低维护成本,以达到提高飞机训练和投送经济性的目的,参考民航设计规范和要求,确定了一型飞机的灵活温度减推力起飞的设计原则,提出了一种采用灵活温度方式的减推力起飞技术在该飞机上的具体设计和实施方案,该方案能够从飞行员对发动机实际工作状态的掌控、起飞性能余度等方面,最大限度地保障起飞安全性。根据该机的典型使用场景,对该飞机在日常运输任务的起飞重量下实施灵活温度减推力起飞时的实际起飞性能进行了分析。根据分析结果,该飞机在日常运输剖面的起飞重量下,在某海平面高度机场、温度T 0下起飞时,允许设定的最大灵活温度值为(T 0+20)℃,此时实际起飞性能较最低安全要求仍有一定的余量,能够保证起飞安全,此时对应的起飞推力减小至最大值的85%,用于日常运输时可以使发动机寿命延长约13%。研究结果对灵活温度起飞技术在国内飞机上的设计和应用具有较高的工程参考价值。

双轴承旋转喷管型面设计及数值模拟研究

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。

客机概念设计阶段起降噪声预测及起降航迹影响分析

为了在客机概念设计阶段对起降噪声进行预测,在客机总体分析框架下开发了一套噪声预测程序,其中各噪声源预测采用半经验预测方法,起降航迹性能计算采用质点模型,发动机性能计算采用部件级分析模型。基于该程序,预测了某一宽体客机飞机噪声水平,并研究了减推力起飞和大角度进近对降低飞机噪声的效果,结果表明客机减推力起飞可以有效地降低客机飞越噪声;大角度进近可以有效地降低客机进近噪声。

民航运输机减推力起飞技术

分析了减推力起飞对民航运输机涡轮风扇发动机性能的影响、实施减推力起飞所应具备的必要条件、减推力起飞的性能特点和实施减推力起飞应注意的问题,该研究对正确使用和推广减推力起飞技术,提高航空公司安全管理水平具有重要意义。

基于假设温度的大型客机减推起飞方法研究

在分析减推起飞原理的基础上,对减推起飞的过程和限制进行了详细分析,研究了涡轮发动机的温度特性以及起飞时温度对推力的影响,绘制了某大型客机的机场高度、温度与推力关系图。为研究假设温度减推起飞对燃油消耗以及起飞性能的影响,提出对双轴涡扇发动机采用最优伺服控制器设计其控制律。在MATLAB/SIMULINK上建立了仿真模型,对所设计的纵向假设温度减推起飞控制律进行仿真,并给出飞机的状态曲线。结果表明,假设温度减推起飞在降低燃油消耗方面有良好的效果,并有效降低航空公司的运行成本。

推力矢量无人机尾坐式垂直起降控制

本文研究推力矢量无人机尾坐式垂直起降的控制方法.为解决欧拉角奇异的问题,提出了水平/垂直欧拉角综合姿态解算方法.为了获得快速响应又防止超调,控制器采用线性/恒加速度逼近和角速率限幅积分逼近控制方法,并且在最终输出舵偏时进行了反扭矩补偿.此外,本文提出了一种特殊的数据融合算法,该算法通过迭代计算保证了高度数据的准确性.由于尾坐式起降时机体姿态和高度具有强耦合关系,本文设计了一种基于滤波前馈加速度算法的高度控制器.尾坐式起降试验结果验证了本文所述控制方法的有效性.

使用条件对民航发动机涡轮叶片蠕变寿命的影响分析

发动机使用条件及自身健康状况对涡轮叶片的实际使用寿命有重要影响。以民航发动机为对象,借助发动机性能仿真模型和拉森-米勒蠕变寿命预测模型,研究了发动机性能退化、大气温度变化以及减推力起飞对涡轮叶片蠕变寿命的影响。通过仿真实验研究发现:发动机性能衰退加速了涡轮叶片的寿命损耗,压气机效率损失3%即可导致涡轮叶片蠕变寿命减少80%;随大气温度的升高,涡轮叶片蠕变寿命呈指数规律递减;减推力起飞对涡轮叶片延寿效果比较明显,但随着推力的进一步减小,对涡轮叶片的延寿效果却不再显著。

倾转旋翼飞机技术发展研究

对倾转旋翼飞机的技术基础——推力矢量技术进行了介绍,分析了倾转旋翼飞机直升机模态和固定翼飞机模态的工作特点;针对倾转旋翼飞机的概念、方案进行了论述,并提出了倾转旋翼飞机的技术规格要求;总结了倾转旋翼飞机的技术发展历程、技术方案演变及各发展阶段的特点,并展望了其应用前景。

基于假设温度减推力起飞的理论依据

为正确使用和推广减推力起飞技术,分析了高涵道比涡轮风扇发动机温度特性和大型民航机起飞性能.假设温度是由飞机实际起飞质量确定的相当的大气温度.实施假设温度减推力起飞的必要条件是飞机实际起飞质量小于最大起飞质量,并且假设温度高于发动机推力平台温度.假设温度减推力起飞的风扇转速由发动机相似条件计算.

减推力起飞对环境的影响

为研究减推力起飞对环境的影响,包括其对噪声排放的影响和对二氧化碳以及氮氧化物等主要大气污染物排放的影响,本研究使用对照试验的方法,通过不同型号民用客机设置对照组,根据对照试验的结果进行处理分析,以分析减推力起飞对于环境的影响。通过分析可以得出,减推力起飞造成近距离噪声小幅升高,并伴有氮氧化物排放量降低,而对于二氧化碳的排放量几乎没有影响。

民用航空发动机拐点温度的计算方法

影响民航飞机飞行安全的因素众多,其中动力装置性能为一主要因素。针对国内外民机主力机型A320系列飞机的航空发动机CFM56-5B的拐点温度进行研究。阐释高涵道比发动机拐点温度的定义,统计分析CFM56-5B系列发动机拐点温度值及影响因素。分析其对飞机实施假设温度减推力起飞的意义及实施方法,飞机运行高温高原机场的性能要求以及拐点温度对发动机实施健康评估保障飞行安全的作用。应用最小二乘法对起飞数据进行处理,分别采用平均值法和正切法计算实际拐点温度,并与理论值验证得正切法可行。

S/VTOL战斗机用推力矢量喷管技术的发展及关键技术分析

S/VTOL(short/vertical take-off and landing)战斗机用推力矢量喷管是飞机实现短距起飞垂直降落,摆脱对跑道的依赖,减小航母的设计难度,及显著提高飞机机动性能的关键技术,已成为第4代战斗机和战斗机用航空发动机的设计标志。结合不同时期推力矢量喷管的特征和不同战斗机对推力矢量的技术要求,对短距起飞垂直降落战斗机用矢量喷管的结构特点、工作原理及发展状况进行了归纳及总结。详细提出了S/VTOL战斗机用推力矢量喷管的关键技术,并对开展S/VTOL战斗机用矢量喷管技术研究提出建议。

带升力风扇飞机的短距起飞建模和仿真研究

着重研究带升力风扇飞机在考虑地效时的短距起飞性能。结合地面效应在飞机起飞时的影响,气动舵面和推力矢量融合控制技术的飞机运动状态,建立了考虑地效的飞机纵向动力学数学模型。最后以某ASTOVL验证机为背景机,借助Matlab7.1/Simulink环境,对三种不同动力方案飞机的起飞过程进行仿真计算,并与飞行试验结果相比较,结果表明考虑地效时建立的数学模型具有更好的可信度;同时可以看出采取不同推力矢量动力方案对飞机起飞性能的改善有很大的差异,尤其是带升力风扇的推力矢量飞机在短距起飞性能上可以获得明显的收益。

民用飞机灵活温度起飞和试验数据简析

民用航空运输中,由于灵活温度起飞具有延长发动机热端寿命,有效降低发动机使用、维护成本,而且可以降低起飞噪声,减少燃油消耗,降低航空公司的运行成本,改善机场周围的环境质量等优点而备受重视。本文介绍了灵活温度起飞,并结合某型民用飞机的灵活温度起飞试验数据,对其进行分析。最后提出了应用灵活温度起飞应注意的一些方面。

基于减推力起飞的航空器降噪效果研究

减推力起飞技术能够延长航空器发动机使用寿命,降低民航经济成本,在实际应用中对航空器离场噪声控制也有一定效果。选择了昼夜等效噪声级作为累积事件噪声评价量,使用航空环境设计工具AEDT(Aviation Environmental Design Tool)进行标准离场与减推力起飞的噪声影响水平仿真计算,对比航空器采用标准离场与减推力起飞的噪声影响水平差异,从噪声影响区域轮廓和区域面积两方面分析了减推力起飞的降噪效果。结果表明,减推力起飞能够拉长噪声影响区域形状,缩短噪声影响区域直径,整体缩短噪声影响区域轮廓长度,减小噪声影响区域面积,达到区域整体降噪的效果。

减推力起飞对航空发动机性能影响

介绍了飞机减推力起飞的方法,分析了减推力起飞对民用涡轮风扇发动机性能的影响。得出减推力起飞能降低发动机涡轮前温度、起飞排气温度裕度(EGTM),延长发动机在翼时间和使用维护周期,达到节约发动机维修成本的目的。

水平起降Ma4高速飞机用涡轮冲压组合发动机研制关键技术难点解析及对策研究

水平起降Ma4高速飞机是目前研究的热点,涡轮冲压组合发动机是其可行动力形式之一,但历经50多年发展,Ma3.5以上涡轮冲压组合动力目前仍然停留在地面试验阶段,为了探明限制涡轮冲压组合发动机从技术研究转入工程研制的关键因素,本文设计了一个配装两台涡轮-亚燃冲压组合发动机、最高飞行速度为Ma4左右的水平起降高速飞机模型,设定了飞行任务剖面,计算出了整个飞行过程中飞机对发动机的推力需求,并对比现有航空发动机技术能力,分析出了阻碍涡轮冲压组合发动机向工程应用迈进的三大核心要素:飞机高空高速爬升阶段发动机存在一个巨大的"推力缺口",现有发动机推重比不够高导致飞机有效载荷和航程受到极大限制,发动机长时间高Ma数飞行导致可靠性和寿命低。据此针对性提出了技术研究措施建议。

基于Wiener和Copula函数性能退化模型的减推力起飞可靠性收益评估研究

从精细化、规范化管理使用发动机的角度出发,针对航空发动机减推力起飞在可靠性和安全收益指标的贡献度量化评估问题,提出了一种基于性能退化分析的可靠性收益评估方法。建立了单个性能参数Wiener退化量模型,并利用Copula函数进行二元相关性能参数退化量建模,提出了基于Copula函数和Wiener退化过程的二元相关性能可靠性模型。将模型应用于实例分析,通过发动机执行减推力和未执行减推力时的性能退化数据,定量地分析了执行减推力起飞技术对可靠性和在役寿命方面的贡献度,并将文中提出的方法与基于单参数的性能可靠度函数以及二元独立性能参数的性能可靠度函数进行对比分析。结果表明,执行减推力起飞技术的发动机在运行中有更高的安全裕度,在役寿命平均延长了23%左右。

浅析减推力起飞对换发的影响

通过分析EGT裕度对换发的影响和减推力起飞对发动机性能的影响,建立起减推力起飞的使用与换发之间的关系。EGT裕度衰退是航空公司制定换发计划的主要依据,减推力起飞可以延缓EGT裕度衰退的速度,采用减推力起飞对于减少因发动机性能衰退造成的换发具有积极的意义。

超高速动能导弹推力速度方案研究

根据超高速动能导弹的系统概念和系统方案 ,在满足一定战术技术指标要求的条件下 ,针对超高速导弹不同的推力速度方案 ,建立了总体参数 (起飞质量 )的精确计算模型 .采取数值积分和二分法 ,完成了程序编写与计算 ,并对算法的有效性做了检验 .