涡扇叶片在机测量自适应采样方法

涡扇叶片的加工和检测精度直接影响到涡扇的结构强度和气动性能。为提高叶片的在机测量精度和效率,提出一种基于弯矩理论的自适应曲面采样方法,以解决叶片曲面在前缘和后缘位置处曲率急剧变化以及轮廓面的全局采样问题。根据曲面的几何特征变化,自适应确定检测点的分布密度和数量。仿真和在机测量实验验证了该方法的有效性和可行性。通过与双向等参数法、改进的分区等参数法和Hammersley序列法的采样结果对比表明,基于弯矩理论的自适应采样方法实现了对采样点位置及数量的微细精准调整,采样误差小,重构表面精度高,满足在机测量对时间和精度的要求。

基于冷气预冷技术的高马赫数涡轮发动机建模与仿真研究

针对高马赫数涡轮发动机存在的涡轮部件热防护问题,以基于冷气预冷(CCA)技术的变循环涡扇发动机为例,通过建立燃油的热物性库、电动燃油泵和空气-燃油换热器的计算模型,改进燃烧室和涡轮的计算模型,发展了可控制涡轮叶片温度的变引气量整机性能计算模型。结果表明,在Ma3,20.9km的设计点,采用CCA技术能够将涡轮引气温度降低181K,相对引气量降低22.04%,并使推力和比冲分别提高2.03%,0.66%;在Ma3的节流状态下,控制涡轮叶片温度的发动机推力随转速降低而减小得更快,但是使空气-燃油换热器空气侧的温降最高达到240K,且总压损失明显降低;沿飞行轨迹,控制涡轮叶片温度的发动机在飞行马赫数大于1.8具有更大的推力,在飞行马赫数小于1.8具有更高的比冲。空气-燃油换热器在发动机最大热负荷状态的性能设计是影响引气温降和涡轮引气回流裕度的关键。

叶片开槽对大涵道比风扇的流动控制研究

提出利用空心结构在涡扇发动机大涵道比风扇内部从前缘到吸力面开槽,利用来流速度冲量在吸力面形成微喷气控制吸力面附面层的流动控制方法。研究不同槽道进、出口宽度和出口位置对二维叶栅的影响,选取最优方案进行三维叶片开槽。结果表明:叶片开槽可有效抑制吸力面附面层发展,减少附面层和尾迹损失,使效率增加了0.46%,失速裕度增加了1.8%,总压比增加了1.3%;微喷气流量适中并作用在吸力面附面层发展的起始位置时对附面层的抑制效果最好。

抑制镍基/热障涂层粘结层元素互扩散的研究进展

航空发动机Ni基高温合金涡扇叶片在高温环境服役时,镍基合金基体将与热障涂层粘结层发生元素互扩散。系统论述了元素互扩散行为对镍基合金基体和热障涂层显微结构及性能的影响,分析了添加扩散障和改性粘结层的阻扩散机制,介绍了2种阻扩散方法的研究进展,总结了其优势及存在的问题,指出了元素阻扩散方法的研究发展方向。

低雷诺数涡轮叶栅损失的实验与数值模拟

发动机涡轮部件在高空低速飞行条件下工作雷诺数降低,其损失显著增大、效率显著降低。应用实验分析与数值模拟相结合的方法,深入认识高空低雷诺数条件下涡轮流动损失的特征和规律,数值计算是基于Jame son中心差分和Runge Kutta时间推进的N S方程计算的有限体积方法。研究表明,随着雷诺数降低,涡轮叶栅流动损失增大,当雷诺数小于42000之后,涡轮叶栅流动损失呈明显增大的趋势。数值计算结果表明在低雷诺数条件下,涡轮叶栅吸力面后部流动产生了分离,这是流动损失增大的主要原因。数值预测的结果与实验测量结果的趋势吻合得相当好。

低雷诺数涡轮叶栅损失的实验与数值模拟研究

发动机涡轮部件在高空低速飞行条件下工作雷诺数降低 ,其损失显著增大、效率显著降低。本研究的目的是应用实验分析与数值模拟相结合的方法 ,深入认识高空低雷诺数条件下涡轮流动损失的特征和规律 ,数值计算是基于 Jameson中心差分格式和 Runge- Kutta时间推进的方法求解N- S方程完成 ,实验是在西北工业大学低速涡轮平面叶栅实验风洞进行。研究表明 ,随着雷诺数降低 ,涡轮叶栅流动损失增大 ,当雷诺数小于 40 0 0 0之后 ,涡轮叶栅流动损失呈明显增大的趋势。数值计算结果表明在低雷诺数条件下 ,涡轮叶栅吸力面后部流动产生了分离 ,这是流动损失增大的主要原因。

带TIB的涡扇发动机性能研究

基于双轴混合排气涡扇发动机热力学模型,采用气动热力循环参数分析方法,计算分析了带有涡轮通道内燃烧室(TIB)涡扇发动机设计点的热力性能,研究比较了TIB对发动机高度特性、速度特性以及转速特性的影响。计算结果表明,采用TIB方法,虽然耗油率(TSFC)有一定增大,但发动机单位推力(ST)明显增大,发动机性能得到改善。

涡扇发动机风扇叶片及其成形工艺

综述了涡扇发动机风扇叶片的发展及各种风扇叶片的成形工艺。

某型涡扇发动机风扇叶片外场抢修技术研究

研究了在外场更换和修理某型涡扇发动机各级风扇叶片的技术。通过研制必要的工装,采取适当的工艺,在外场迅速、有效地排除了某型涡扇发动机第1～4级压气机风扇叶片打伤故障,更换了低压单元体和相关零部件,大幅度缩短了检修周期,节省了检修费用。

大涵道比涡扇发动机风扇叶片动应力测量试飞

为了给风扇叶片设计验证和改进提供依据,针对大涵道比涡扇发动机风扇叶片的结构特点和振动强度设计要求,获取了飞行中发动机风扇叶片的振动特性,对风扇叶片振动强度进行了仿真分析,并将分析结果应用于测试方案设计,对飞机和发动机本体进行了改装,建立了飞行试验方法。基于充分的技术准备,完成了国内首次大涵道比涡扇发动机风扇叶片动应力测量试飞,填补了国内试飞领域的技术空白,掌握了发动机风扇叶片动应力测量试飞技术,为中国开展航空发动机转子叶片动应力测量的研制试飞和适航审定试飞奠定了基础。

遄达XWB发动机发展与设计特点

遄达XWB发动机是RR公司遄达系列发动机的第6个也是最新的型号。该发动机在风扇支承结构、带冠高压涡轮工作叶片与中压涡轮级数上突破了RR公司的传统设计,各部件采用了21世纪初开发和验证的一些新技术。通过概述遄达XWB发动机的发展背景和研制进展,重点分析了总体结构及各部件结构设计的特点,得出该发动机在性能、经济性、排放特性、噪声特性、维修成本等方面具有良好的综合性能。

高性能低压涡轮设计与试验

以某涡扇发动机为平台,采用正交叶片设计和全三维设计等技术全新设计的低压涡轮,负荷水平较原型提高10%,且设计过程中强调在整机环境中验证低压涡轮的匹配性能。试验结果表明,新设计的低压涡轮满足设计要求,在涡轮负荷水平大幅提高的情况下效率提高0.5%;在发动机整机试验中与其它部件具有良好的匹配工作性能,顺利完成了该整机平台的地面试车,发动机不加力最大状态推力增加464 daN,超过原计划增加200 daN的指标。

新型高推比涡轮风扇发动机盘时耦合振动分析

本文将群论算法和动态子结构技术结合起来，并采用计算效率极高的Ｂｅｎｆｉｅｌｄ－Ｈｒｕｄａ的模态代入变换法，分析了某型发动机压气机的叶片／轮盘耦合系统的振动特性，计算了该叶片／轮盘耦合系统的前５阶振动频率和振型．根据叶片／轮盘耦合系统的共振条件进行共振分析，确定该发动机压气机有可能发生叶片／轮盘耦合共振．

国外航空涡扇发动机涡轮叶片热障涂层技术发展

介绍了美国等国家开发的航空发动机涡轮叶片热障涂层技术及其应用情况,并总结了该技术的发展动向,旨在为中国开展相关研究和应用工作提供参考和借鉴。

某型涡扇发动机风扇叶片应力与强度分析

数字化逆向建立风扇叶片结构分析模型,以叶片模态试验为基础,并结合有限元法建立了叶片振动分析模型;考虑气流扰动作用,建立旋转叶片流场分析模型;取慢车、巡航和起飞为关键工况,获取相应工况下的叶片气动载荷,考虑离心和气动载荷共同作用,计算得到叶片应力分布,分析气动载荷作用对叶片应力及强度的影响。分析发现:考虑气动载荷的叶片应力分布及强度更满足实际工程应力与强度分析需求;该叶片的应力集中位置主要出现在叶片中部,但它们均满足结构强度设计标准的要求。

微型单叶轮涡扇发动机若干总体问题

对低增压比微型涡扇的总体气动热力学有效性进行了基础性的研究.结果表明,该类发动机仍可有效地降低耗油率,因而有发展的必要.进一步,为解决微型涡扇发动机的结构复杂性困难,提出了一种微型高矮叶片单叶轮风扇压气机的压缩系统气动布局和结构设计方案.借助一个具体例子的设计研究和流场检验的结果,陈述了该方案的转子、静子的气动设计和结构设计特点.最后拟出了相应的发动机主体结构.

新型微型涡扇方案及其复合压缩转子初步设计

在分析国内外已有微型涡扇发动机方案可行性及利弊的基础上,提出一种紧凑型复合压缩系统微型涡扇发动机方案,可在保证结构简化与紧凑的前提下有效降低发动机耗油率。该方案风扇转子与斜流压气机转子构成串列叶片结构,通过对串列叶片独立作用机制和耦合作用机制的研究,认为合理设计串列叶片转子(全串列或半串列形式)能显著提高内涵压缩性能。通过对该方案的总体性能建模及参数分析,给出了一个设计实例的设计参数及性能参数,该实例中,耗油率比相同性能水平微型涡喷发动机约降低24.4%。对复合压缩系统转子进行了初步设计并进行流场数值模拟,得出转子系统内涵在设计流量下压比5.2,效率91%,外涵在设计流量下压比1.6,效率84%。结合对内外涵流场的分析,表明内外涵均可在较高效率下完成增压作用。

圆弧形榫连结构低周疲劳试验设计与寿命预测

为了研究大涵道比涡轮风扇发动机宽弦风扇叶片中采用的圆弧形燕尾榫连结构的低循环疲劳寿命,设计了1种双榫头的低循环疲劳试件及夹具,该试件具有可以避免试件上打孔、所受载荷单一、节省试验时间等优点。利用通用软件ANSYS对试件及夹具进行了3维接触应力分析,得到了试件及夹具上的应力分布规律,证明了该试件设计的可行性与合理性。考虑多轴应力对寿命的影响,对试件进行了弹塑性分析,用4种方法预测了试件的疲劳寿命并与初步的试验结果进行了比较,给出了4种预测方法的相对误差。结果表明:Neuber法和等效应变法应用较方便且预测结果均在可接受范围内。

圆弧形榫连结构高/低循环疲劳试验研究

针对大涵道比涡扇发动机风扇叶/盘榫连结构,提出了缩比为1:2.5的圆弧形榫连结构疲劳试验方案,分别设计了高、低循环疲劳试验件及其夹具,并进行了疲劳试验验证。为了简化试验,低循环疲劳试验采用拉-拉循环加载试验方案,高循环疲劳试验则通过测定试验件1阶弯曲振型下的疲劳极限来实现。在低循环疲劳试验中,试验件结构的裂纹萌生寿命远大于60000次循环,具备足够的抗低循环疲劳能力;在高循环疲劳试验中,试验件结构在设计目标为207 MPa下通过了3×107循环的疲劳寿命考核。结果表明:圆弧形榫连结构的高、低循环疲劳试验装置设计合理,实现了预期的试验目标;所设计的圆弧形榫连结构具有良好的抗疲劳性能,满足大涵道比发动机的寿命设计目标;失效形式为由微动磨损引起的疲劳裂纹萌生和扩展。

大涵道比涡扇发动机整机包容试验方法分析

整机包容试验是大涵道比涡扇发动机取得适航证前1项关键的安全性试验。为了验证机匣对断裂风扇叶片碎片的包容能力,保证飞机的飞行安全,详细分析了大涵道比涡扇发动机整机包容试验方法,解读了不同国家整机包容试验要求,重点介绍了整机包容试验设备,对整机包容试验的关键技术难点——叶片飞脱的爆破方法进行阐述。同时,类比国外发动机成熟试验经验,分析试验转速与程序的确定方法,最后探讨了试验结果的评判标准,对开展航空发动机整机包容试验具有一定的指导意义。