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。

轴流压气机可调静子叶片间隙泄漏流数值模拟

为了探究轴流压气机前面级可调静子叶片部分间隙泄漏流对压气机性能和流场的影响,通过数值方法模拟某轴流压气机带有可调静子叶片的前面级1.5级流场,并详细分析了部分间隙泄漏流特征。数值仿真结果表明,相较带容腔原型算例,部分间隙使得压气机特性线往左下方偏移,设计点效率降低0.12%,近失速点效率降低1.83%,但喘振裕度提升6.4%;可见受到部分间隙泄漏流影响,静子叶片根部出口气流角明显增加;部分间隙泄漏流可以给吸力面根部角区低能流体充能,降低设计点端壁处的损失,降低近失速点吸力面分离涡的强度,提升喘振裕度;根部部分间隙造成叶片根部做功能力降低,但影响范围控制在5%叶高以内;部分间隙造成静子根部流场发生改变,使得设计工况点静子根部产生一条附着线,并形成闭式分离。

可调静叶角度精度对多级压气机气动性能的影响

为了获得可调静叶的角度精度对多级压气机的气动性影响情况,对某11级高压压气机的S1、R2和S2共三排叶片开展了全三维数值模拟研究,通过调整S1静叶开、关角度值分析可调静叶角度偏差的量化影响。研究结果表明:可调静叶调节精度越高,则压气机越匹配设计点工况,气动性能则越好;可调静叶角度精度为±1°时对压气机的效率影响不大;但可调静叶角度精度在关闭3°时,效率损失最大达0.31%,静叶根部压力面流动分离明显增大。

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。

VSV作动筒跟踪误差分析及减小误差方法的研究

基于对发动机可调静子叶片作动筒跟踪误差的要求,对影响跟踪误差的因素进行了分析,并从影响因素中寻找减小误差的方法。从可调静子叶片作动筒液压控制系统的给定误差和反馈误差分析了影响误差精度的程度;基于可调静子叶片作动筒的原理进行分析,建立了电液位置伺服系统的动态模型,并从动态模型中分析出VSV作动筒所受的负载力为影响跟踪误差的主要因素,提出通过力传感器的数值及其变化速度来补偿位移的方法;通过半物理试验表明所分析的跟踪误差来源的正确性,通过仿真试验验证了位移补偿方法的有效性。

基于改进ARINC的复杂机械系统可靠性分配方法

在航空发动机静叶调节机构的设计初期,由于缺少完整的失效统计数据,其常常会出现可靠性分配结果不合理或难以分配的现象。针对这一问题,以故障模式、影响和危害性分析(FMECA)评价指标的非线性转换方法为基础,提出了一种基于改进ARINC的复杂机械系统可靠性分配方法。首先,对FMECA分析的失效率评价指标进行了非线性转换,近似地表示出了零件的工作失效率,并结合可靠性关键件的概念,提出了一种改进的ARINC分配方法;然后,提出了使用改进ARINC分配法进行复杂系统可靠性分配的步骤;最后,以静叶调节机构的叶片联动系统为应用实例,使用上述方法和步骤完成其子系统可靠性指标的分配任务;为了验证改进的ARINC方法的优越性,将其与传统ARINC方法进行了对比。研究结果表明:改进的ARINC方法能有效解决实际工程中数据不足,难以科学地分配可靠性的问题,增加了ARINC方法的适用性;与采用传统ARINC方法得到的分配结果相比,通过改进ARINC方法得到的联动半环、联动半环搭接段和叶片摇臂衬套的可靠度分别降低了0.14%、0.33%和0.94%,其分配结果显示了该方法可以给一些关键零件(工作失效率较高、难以保证较高可靠性)分配较低可靠度指标的任务,比传统ARINC方法的分配结果更为合理。

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。

基于灵敏度分析的可调静叶调节机构运动精度优化

为提升高负荷多级轴流压气机静叶调节机构的运动精度,针对5级联调构型,梳理了37个对调节精度可能存在影响的参数,提出了一种基于局部灵敏度分析的参数降维预处理优化方法。通过局部灵敏度分析认识各参数对调节精度的影响规律,甄选重要参数,依靠自主优化程序与多体运动学软件联合的技术途径并采用SQP算法对机构进行优化:仅采用相对灵敏度影响最大的9个参数进行优化时,调节精度达到0.4020°;采用剔除13个绝对灵敏度最小参数后的参数进行优化时,调节精度优化达到0.2000°;而采用全部37个参数进行优化后,调节精度依然为0.2000°。结果表明:所提出的降维预处理优化方法能够在保证运动精度的同时有效减小计算规模,联合优化的方式较传统虚拟样机优化具有更高的精度。

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。

基于ADAMS的静叶联调机构参数化设计

针对压气机静子叶片调节机构空间运动关系复杂、设计难度大的问题,提出了1种以3维参数化仿真为核心,进行压气机静叶联调机构方案设计的方法。基于ADAMS平台建立调节机构的简易模型,利用软件参数化分析模块研究了模型中决定机构性能的关键设计变量的确定方法;在此基础上,以某型压气机调节机构为例,利用参数化方法进行了该机构的方案设计。结果表明:在方案设计阶段,参数化分析方法可快速、有效地进行调节机构结构参数选取与优化,使模型的运动/动力学仿真结果满足设计要求。

ADAMS参数化分析在高压压气机调节机构设计中的初步应用

将ADAMS参数化分析方法应用于高压压气机调节机构方案设计中,建立了简易的机构模型,分析了机构几何参数对机构运动/动力学的影响,并对不同优化目标的多个参数进行了优化分析。结果表明,虽然与调节机构虚拟样机的仿真结果有所差异,但在方案设计阶段,参数化分析方法可快速、有效地进行调节机构结构参数优化,所建模型的运动/动力学仿真结果满足设计要求。

几种摇臂与联动环连接结构对比分析

基于机构学的相关理论,应用虚拟样机技术对几种可调静子叶片调节机构系统中的摇臂与联动环的连接结构进行运动学和动力学的仿真分析;并以运动学和动力学仿真分析结果为依据,综合考虑多方面因素,对比分析了几种结构的特点。分析结果可为摇臂与联动环连接结构的选择提供参考和建议。

基于叶顶曲率半径变化的变量叶片泵叶片-定子副润滑数值分析

针对叶片泵叶片-定子副在预卸压区中易发生对偶面间直接接触而加剧磨损的状况,通过分析叶片-定子副在预卸压区中的润滑状态,建立了叶片-定子副的弹流动压润滑模型,并数值模拟了接触区内压力分布,结合叶顶曲率半径和叶顶承载面积的变化对叶片-定子副间力学特性的影响,分析了叶顶曲率半径和叶顶承载面积的变化对动压油膜润滑性能的影响。结果表明:叶片-定子副处于预卸压区末端时润滑状况最差;承载面积的变化对叶顶载荷和润滑性能的影响不容忽视;增大叶顶半径后能改善摩擦副的润滑状态,许可范围内随叶顶曲率半径增大,接触区内油膜压力分布更趋均匀,叶片-定子副间的润滑状况也更加稳定可靠。

基于CATIA和ADAMS的单级可调静子叶片系统仿真分析

以单级可调静子叶片系统为研究对象,运用虚拟样机技术在CATIA中建立单级可调静子叶片系统的三维实体模型,然后将其导入到ADAMS中进行运动学和动力学仿真,并分析仿真结果,验证了机构设计的正确性。与用其他CAD软件建模相比,在CATIA中建模能够自动将装配体中的约束转换为分析模型中的运动副或约束,大大方便了仿真设计,提高了设计效率。

可调静叶对压气机低速性能影响的试验研究

详细介绍了一台七级轴流高压压气机在低速状态下的静叶调节试验研究。研究结果表明:通过静叶优化,有效地改善了压气机的低转速性能,拓宽了稳定工作边界;同时,静叶可调角度的配比对压气机低速性能有很大影响。

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。

变量叶片泵定子径向力脉动分析

对变量叶片泵定子所受径向液压力进行分析 ,其大小和方向是不断变化的 .该力可以造成对定子的冲击和振荡 ,引起叶片泵的压力、流量脉动 ,产生振动、噪声 .将园柱弹簧改为园锥弹簧。