面向适航要求的涡轮发动机限寿件概率失效风险评估方法

为了满足适航规章关于民用航空涡轮发动机限寿件的要求,通过综合分区概率统计、应力-强度干涉理论、线弹性断裂力学等方法建立了限寿件失效的概率风险评估数学模型,确定了模型的数值解法,开发了计算程序,并结合咨询通告中所提供的校准算例完成了模型的验证工作.评估结果表明,寿命期内不进行无损探伤检查和在10 000循环进行一次检查的限寿件示例失效风险分别为1.45×10-9次/飞行循环和1.0×10-9次/飞行循环,完全符合校准算例,表明了评估方法能够反映适航规章关于限寿件失效风险分析的要求.

浅谈欧美航空发动机适航法规的异同

随着我国民用航空工业的快速发展，中国民用航空局（CAAC）受理了越来越多的航空发动机型号合格申请，这些产品的研发模式多为国际合作。由于欧美主流适航体系中航空发动机适航法规存在差异，了解欧美法规的发展趋势以及审定要求中安全水平的变化趋势，总结中国与欧美法规的不同很有必要。

采用一维网络方法作燃烧室喷嘴流量设计

采用Flowmaster一维流网软件对某燃烧室喷嘴进行一维建模及流量分配设计,并作三维数值模拟验证。一维网络通过压力关系式求解,得到各元件压力损失、质量流量等性能参数。首先,对该喷嘴初始结构进行一维建模并作三维数值模拟,完成一维模型标定;然后,采用一维网络模型,对喷嘴结构作优化设计以调节流量分配,目标包括:1)中心喷嘴内外环流量分配比例,2)主喷嘴与中心喷嘴的流量分配比例;最后,对新的喷嘴结构作三维数值模拟并与一维结果对比。结果显示:流量分配目标实现良好,一维计算与三维数值模拟的结果吻合很好,显示了一维网络方法在燃烧室复杂喷嘴结构设计中的精确性和可靠性。

基于特征值理论的轴流跨声速压气机失稳预测

流动失稳问题是叶轮机械所面临的严峻挑战之一,而旋转失速是轴流压气机及压缩系统中普遍存在的一种典型流动不稳定状态。基于特征值理论发展了一个轴流压气机流动失稳开始点预测模型,应用谱方法和奇异值分解(SVD)算法求解所建立的特征值方程,通过特征频率的虚部判断压缩系统的流动稳定性。并通过一个高速单转子在高低两个转速时的算例,定量分析了流动压缩性对跨声速压气机流动失稳开始点预测的重要影响。该模型可在合理的精度范围内,以工程应用可接受的计算资源消耗来预测跨声速单级压气机旋转失速的开始点流量,同时不应用大量经验数据,为压气机设计阶段的稳定性评估提供指导。

旋转畸变条件下新型机匣处理扩稳效果试验

开展了一种新型机匣处理扩大轴流风扇/压气机稳定裕度的试验研究。在低速风扇试验台上模拟旋转进气畸变,分析此种畸变进气条件对压气机工作性能造成的影响,并且考察一种新型机匣处理的扩稳效果。旋转进气畸变下,压升-流量特性曲线失速边界向右下偏移,压气机失速裕度明显降低。新型机匣处理在旋转进气畸变条件下对风扇/压气机有显著的扩稳效果,较小畸变转速（200,500r/min）情况下,新型机匣处理能提高压气机稳定裕度10%~20%,同时并没有带来明显的效率损失;畸变转速为800r/min情况下,机匣处理的扩稳效果相比并不明显,但可以提高压气机工作效率1%~2%。较大畸变转速情况下,畸变方向不同,机匣处理扩稳效果有所差别：正向畸变时机匣处理提高压气机失速裕度3%~10%,提高效率1%左右;而反向畸变时,失速裕度均提高10%以上,甚至达到20%,但压气机效率损失在1%左右。