主动噪声控制技术在涡扇飞机飞行试验中的应用研究

为研究主动噪声控制技术在涡扇飞机真实飞行环境下的作用效果,基于自适应滤波算法设计了一套主动降噪系统,并在与航线飞机舱内环境完全相同的试飞机上集成安装,挑选航线爬升和不同巡航高度典型飞行试验工况开展试飞试验,通过对试飞数据的分析结果表明:在飞机复杂的飞行环境及舱内声场环境下,主动降噪系统在目标降噪区域仍有明显的降噪效果,且降噪效果与基础噪声有较大的关系,通常是往空间噪声声压级趋于一致的方向调整,基础噪声越大,降噪效果越好;且对低频的噪声控制效果更为稳定,效果更好;并对主动降噪系统在涡扇飞机上的布局方案形成指导建议。

基于飞/发性能一体化快速迭代的循环参数匹配

针对150 kN级大涵道比涡扇发动机总体性能参数匹配设计问题,以A340-300飞机对发动机的任务需求为例,采用基于飞/发性能一体化快速迭代优化方法,将飞机/发动机一体化设计与发动机总体性能优化设计进行耦合迭代,对多约束条件下的大涵道比涡扇发动机总体性能方案进行优化设计。结果表明:在保证发动机满足飞机任务需求和任务载荷要求,以及发动机尺寸、质量、污染排放要求等约束条件下,飞机的最大起飞质量较初始方案减轻约14.33%,较A340-300飞机的最大起飞质量减轻约8%~9%;燃油消耗量较初始方案减少约20.6%;在保证发动机与飞机良好匹配性的前提下,通过飞发优化迭代使发动机和飞机的设计难度都有一定程度地降低。采用的研究思路与方法是合理、可行的,具有工程实用价值。

面向大涵道比涡扇发动机的风扇纯音噪声经验预测模型

随着涡扇发动机涵道比的不断提高,风扇噪声对于发动机总噪声的贡献量越来越大,因此准确地预测风扇噪声对发动机的降噪设计和适航符合性评估具有重要的意义。在现有风扇噪声半经验预测模型架构的基础上,利用某型号大涵道比涡扇发动机的噪声试验数据,适应性地发展了风扇纯音噪声预测模型,将预测模型中的转/静间距函数与叶片后掠角及工况相关联,并提出考虑不同工况影响的指向性函数,预测精度较现有模型有大幅提升。与试验数据的对比表明,本模型的预测误差在5 dB之内,验证了新开发模型的准确性。

大型客机发动机高压压气机典型结构设计特征

为了给中国大客发动机高压压气机的结构设计提供些许参考,对民用大涵道比涡扇发动机高压压气机典型结构设计特征进行了详细的剖析并总结了设计难点和建议措施。高压压气机作为大涵道比涡扇发动机的核心部件,追求高性能、高可靠性、低成本等,涉及气动、结构、强度、传热、材料、工艺等多个专业领域,技术难度极高。国际先进发动机公司基于强大的技术能力和工业基础以及产品服役过程中积累的经验,发展了具有各自特点且满足市场需求的高压压气机型号。中国在民用大涵道比涡扇发动机高压压气机领域的技术基础薄弱,无成熟经验和数据积累,研发起步阶段有必要去借鉴和参考标杆机型的设计特征,尤其是在大量的、长期的产品运行和不断改进的基础上发展起来的高可靠性结构设计特征。

高空长航时无人机用涡扇发动机技术分析

为了研制能在高空稳定工作、且耗油率低的、高空长航时用的涡扇发动机,借助数值计算和试验数据,对此类发动机在高空工作时,其压缩系统、燃烧系统、涡轮、控制系统、润滑系统和内部空气系统所遇到的问题作了较为系统、深入的探讨和分析。结果表明,高空低Re使压缩系统、燃烧系统和涡轮性能下降,控制系统必须调整所有与飞行高度有关的参数,滑油箱压力、油泵气蚀和滑油冷却问题必须予以考虑,内部空气系统会影响冷却和封严效果。对每一个问题都提出了相应的解决办法。

进气畸变对压缩系统稳定性影响的数值模拟

采用基于平行压气机理论的准一维时间相关模型方程以及激盘 滞后 容积的压气机级模型 ,研究了进气畸变对航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的影响 ,在一定物理转速和流量条件下的压气机稳态工作点参数则采用级堆叠方法进行计算。对总压畸变、总温畸变等进气条件下压气机稳定工作边界的变化进行了计算分析 ,结果表明进气总压畸变和进气总温畸变对发动机稳定性有很大的影响 ,畸变进气使得压气机稳定工作边界在压气机的特性图中向右下方移动 ,降低了发动机的喘振裕度。

大型民机短舱降噪技术综述

飞机短舱噪声是飞机设计和环境保护面临的重大问题之一,因其问题复杂涉及的学科多,一直备受关注。对大型民机噪声的国内外研究状况进行概述,总结了国内研究基础,分析飞机噪声的本质和来源,针对飞机短舱讨论了噪声产生机理及降噪方法,最后提出了当前亟需研究的方向、方法和途径,对于飞机的安全性、经济性、舒适性都是很重要的课题,对于发展国家大飞机工程有很重要的现实意义。

动态过程对涡扇发动机稳定性影响仿真

为研究动态过程对航空发动机稳定性的影响,采用基于部件匹配的一维模型和时间推进的求解方法,建立了某双轴混排涡扇发动机的动态过程仿真模型,根据稳定性评定要求进行了加减速、接通与断开加力过程的计算和分析。结果表明,加速过程对高压压气机的稳定性影响较大,和稳态相比,其最大的稳定裕度损失为16.1%;减速过程对风扇的稳定性影响较大,其最大的稳定裕度损失为13.6%;在接通加力和断开加力过程中,风扇的稳定性受影响较大,其最大的稳定裕度损失分别为11.6%和2.8%。

大型客机发动机振动载荷传递特性研究

高涵道比涡扇发动机的振动冲击频段向低频转移,使得飞机舱内噪声频率分布中的低频结构传递噪声变得更加突出。为了研究发动机振动载荷通过机翼向机身传递的中低频振动特性,文章针对真实客机的结构动力特性,创新地提出了机翼双梁动力学模型概念,建立了"吊架-机翼-机身"全机动力学有限元模型;基于发动机的振动载荷谱,分析了发动机振动通过机翼向机身结构传递的载荷特性,为后续舱内噪声预计提供了数据输入;并仿真辨识了发动机振动传递的主路径,为舱内声学设计及发动机隔振安装提供了基础数据。文中研究结果对我国大型客机的减振降噪设计工作有重要的工程参考价值。

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。

大型远程客机涡扇发动机过热检测方法研究

研究大型远程客机涡扇发动机过热检测优化问题;传统的大型远程客机涡扇发动机过热检测方法不能有效过滤外界干扰因素,飞机发动机过热检测的准确性较差;为实现大型远程客机涡扇发动机过热的准确检测,提出一种基于随机集与结果残差修正的融合先验知识的大型远程客机涡扇发动机过热诊断方法。对测量数据进行处理获取发动机过热的特征值,得到发动机过热证据可信度分配,并将其表示为证据的随机集形式,利用残差修正理论对计算误差进行调整,计算调整后的证据与先验信息之间的倾斜度,并依据决策规则得到发动机过热的诊断决策,提高检测准确率;结果表明,该方法的诊断正确率达到90%以上,具有很强的实际应用价值。

致密多孔壁冷流入射角对冷却效果影响的数值研究

采用数值模拟方法研究了冷气流的入射角对致密多孔壁冷却效果的影响 ,通过 9个算例分析比较入射角为 3 0°,60°和 90°情况下的冷却效果 ,在每个入射下吹风比 M分别取为 0 .5 0 ,1 .0和 2 .0。结果表明 :随入射角的增大 ,冷却效果是降低的。无论 M为何值 ,入射角为 3 0°和 60°时 ,整个平壁上冷却效果的分布都很相似 ;而入射角为 90°时冷却效果的分布则不然 ,虽然与前者比较起来其冷却效果最差 ,但与常规气膜冷却相比 ,入射角为

商用飞机发动机先进降噪技术

随着环保要求的不断提高,商用飞机的噪声污染越来越受到人们的关注。对国外大涵道比涡扇发动机在降低噪声方面取得的进展和采用的关键技术进行研究,将有助于我国大涵道比涡扇发动的研制。

并行鲁棒观测器对发动机减小转速信号的故障分离

通过对减小转速故障信号产生机理的研究 ,提出了一种基于多重模型假设下的并行鲁棒观测器残差输出的故障分离方法 ,建立了实际系统的正常工作状态和 4种故障工作模式 ,将该方法应用于某型航空涡扇发动机导致减小转速信号产生的传感器的故障检测与分离。数字仿真和误差分析结果显示 ,文中提出的方法可靠性高 ,故障定位准确 ,对发动机减小转速信号的故障分离行之有效。

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。

临近空间低动态涡扇动力飞行器应用发展研究

针对近年来军事领域对临近空间飞行器加大投入的情况,着重分析了以涡扇发动机为动力的低动态飞行器的能力特点。通过对国外低动态涡扇动力飞行器发展现状的研究分析,对该类型飞行器的军事应用前景进行了分析展望,并对我国应如何发展该类型飞行器提出了建议。

国外公务机发动机研制规律和途径

公务机市场巨大的发展潜力和商业效益,吸引了众多航空公司关注,与之密切相关的公务机动力制造业也在稳步发展。国际上几大航空发动机制造商根据公务机动力的特点,相继推出了多个系列的涡桨、涡扇发动机,基本覆盖了各类大、中、轻型公务机动力推力量级。对各个推力量级公务机发动机的性能参数、基本结构形式进行了分析和对比,并根据分析结果对公务机发动机的发展规律进行了归纳,提出了我公务机发动机研制发展建议。

喷气客机涡轮风扇发动机的振动诊断与改进

通过动态分析和现场测试对一喷气客机的发动机振动作出诊断，发现涡轮叶轮的变柔导致其极转动惯量显著下降，因而改变发动机的动态特性，使其临界转速接近飞机的巡航转速，产生不应有的振动和噪声。文章提出了具体改进方案，已为研制单位采用。

民用航空涡扇发动机性能试飞压力测试系统研究与实现

民用航空涡扇发动机性能试飞是发动机试飞科目中最重要的试飞项目,该试飞科目要测量的发动机参数非常多,测量精度要求高,尤其是压力测量。而发动机特殊的工况、外部环境条件以及发动机短舱内局限的安装空间,都对传感器、信号调理和数据采集提出了很高的要求。从系统软硬件组成,工作原理,接口设计等方面介绍了基于电子压力扫描系统的某民用涡扇发动机压力测试系统。该测试系统具有小型化、测试集成化、安装方便、测量准确、测试效率高、系统校准方便等特点,有效地实现了高精度大规模压力参数测量和采集,并且该系统引入了国际通用的拖锥装置,有效地保证了大气静压测量的准确性。

MAPS方法在航空发动机性能寻优控制中的应用

利用模型辅助模式搜索方法(MAPS方法),研究了某型涡扇发动机基于部件级非线性实时数学模型的性能寻优控制。该方法是一种直接搜索方法,不需要计算发动机非线性模型对控制量的偏导数,并通过运用kriging方法构造非线性代理模型来减少发动机模型的调用次数,进而减少了计算量,提高了优化速度。应用MAPS方法对航空发动机最低油耗、最大推力和加力最大推力3种控制模式进行了优化计算,论文给出了优化计算结果。