强容错的航空发动机空中停车实时监测逻辑研究

为了确保航空发动机空中再起动策略或飞行员应急操作的快速执行,设计了一种具备强容错性的空中停车实时监测逻辑。该逻辑组合了风扇转速、压气机转速、涡轮后温度和换算主燃油流量的空中停车故障特征,融合了监测阈值设定、参数变化范围限制和反向惩罚处理等容错性策略,可适应发动机个体差异及性能衰退、非标准天、传感器正常噪声扰动和单一传感器故障。为检验该逻辑的鲁棒性和容错性,采取按任务剖面运行测试和全包线随机加减速测试相结合的方式。虚警测试和检测性能验证结果表明,当发动机正常运行或发生单一传感器故障时,该监测过程均无虚警;相比于继承自АЛ-31Ф发动机的空中停车监测逻辑,本文提出的监测逻辑具备更好的检测性能;当单一传感器发生故障时,该监测过程的检测性能无降级情况。

舰载航空发动机用GH2150A压气机叶片的耐蚀性

高温、高湿、高盐雾的海洋环境,给舰载航空发动机带来了严重的腐蚀风险。压气机是大气流经发动机的主要通道,其叶片直接受到高压、高速和潮湿海洋大气的冲刷和腐蚀,造成的损伤与失效尤为突出。根据某型舰载航空发动机高压压气机叶片的服役条件,对GH2150A和GH2150A+化学钝化两种状态的高压压气机叶片进行了192h酸性盐雾试验、680h酸性大气腐蚀试验及100h,600℃涂盐热腐蚀试验。结果表明;两种状态的叶片都表现出良好的耐酸性盐雾和酸性大气腐蚀性能;然而,经过20h涂盐热腐蚀试验后,两种叶片均出现红色腐蚀斑点,60h后整个叶片均被腐蚀,其中经过化学钝化的叶片经100h涂盐热腐蚀试验后,碱洗质量损失较原始叶片更小,表明化学钝化在一定程度可以阻碍腐蚀,但防护能力有限。

辅助吊挂拉杆安装结构对航空发动机振动影响试验研究

航空发动机在地面台架试车过程中,为降低振动对航空发动机性能的影响,通过对辅助吊挂拉杆的安装结构特征进行整机试验研究,提出了最优的辅助吊挂拉杆安装方式。试验研究表明:采用单根垂直拉杆,减小拉杆总活动长度,有利于航空发动机振动的抑制;在垂直拉杆最优装配状态,垂直拉杆上端沿航向安装,辅助斜拉杆处于拉紧状态时,航空发动机振动状态最优,最大振动值仅为11.78mm/s;当垂直拉杆上端沿水平方向安装时,对航空发动机水平方向不再具备约束作用,导致试车过程中振动值增加,无法通过调整垂直拉杆的活动长度还是使斜拉杆处于拉紧或是支撑状态来改善航空发动机的振动。辅助吊挂水平安装方式不是最优的选择,垂直安装方式对航空发动机振动的抑制更为有效。

航空发动机先进材料发展现状和趋势研究

飞机性能的每一次飞跃基本都离不开航空发动机技术的贡献,而先进材料的发展是新一代高推重比发动机的技术基础。本文总结了航空发动机先进材料的研究进展,综述了陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料、金属间化合物、高温防护涂层材料、耐高温隐身涂层材料、先进钛合金材料和树脂基复合材料等高温、中低温材料的研究和应用现状,分析了目前存在的问题,结合目前在研航空发动机型号和未来新一代先进航空发动机对材料的需求,阐述了航空发动机先进材料的研究重点。

面向航空发动机故障知识图谱构建的实体抽取

针对航空发动机故障领域知识图谱构建过程中实体抽取的需要,构建了相关数据集,提出了一种融合字、词序列信息的Lattice Transformer-CRF实体抽取方法。该方法先是通过lattice结构,将字、词序列信息同时作为输入,通过Transformer模型进行特征提取后,将信息输入到CRF模型中进行序列标注,从而得到最优解。实验结果表明:在方法有效性验证中,与其他方法对比,在公共数据集上,所提方法的精确率、召回率和F值均取得了较高的得分;在方法适用性验证中,所提方法F值达到了95.02%,表明该方法可解决领域文本实体的自动抽取问题,且相较于其他4种传统方法更为先进、鲁棒性更强。

宽转速范围下的航发主轴轴承故障诊断方法

针对航空发动机主轴转速范围大而导致现有卷积神经网络(convolution neural network, CNN)故障诊断性能急剧下降的问题,提出了一种基于小波包重构成像与深浅层特征融合分类网络的故障诊断方法。利用小波包分解(wavelet packet transform, WPT)提取滚动轴承振动信号中的有效成分,消除与故障特征无关的干扰分量。后采用短时傅里叶变换对重构后的振动信号进行成像,得到时频谱样本。针对转速时变下的轴承故障分类问题,通过跳跃连接方式建立具有深浅层特征融合特性的卷积神经网络,实现故障分类预测。利用航发轴承试验机采集得到的多路轴承振动信号对提出的方法进行有效性验证,结果表明,在训练集和测试集样本具有不同转速的情况下,使用提出方法对不同类型故障仍具有很高的识别精度。

航发轴承复合故障诊断的循环维纳滤波方法

航空发动机主轴轴承故障诊断是发动机预测性维护与健康管理的重要组成部分。针对航发主轴轴承复合故障诊断难度大,易受其它振动干扰信号影响的问题,提出了一种基于规范相关分析盲信号提取和循环维纳滤波的航发主轴轴承复合故障诊断方法。通过优化规范相关分析准则,提出自适应共轭梯度算法实现盲信号提取,结合故障特征频率利用盲信号提取算法从观测信号中提取故障特征信号,将提取到的故障特征信号作为循环维纳滤波的期望信号,以此设计循环维纳滤器来恢复故障源信号。通过分析滤波后信号的包络谱,完成轴承复合故障的诊断。提出的方法克服了现有方法过分依赖轴承参数,且利用固定的数学模型获得的期望信号过于理想化而无法应用于实际工程的问题。分别利用仿真数据和试验机实测数据,验证了算法对主轴轴承复合故障诊断的有效性。

横向射流中煤油雾化特性的数值研究

为了研究燃油射流雾化过程中的破碎形态及发展轨迹,实现燃油雾化过程的精确数值仿真,本文对直射式喷嘴喷入横向气流中的雾化特性进行数值模拟。计算采用耦合的多相流模型VOF和离散相模型DPM,研究煤油的一次雾化中射流破碎形态及发展过程,二次雾化过程中油滴的索泰尔平均直径(SMD)空间分布特性。应用动态网格自适应技术,精确捕捉到液体结构和射流表面的波动。数值计算结果表明,射流破碎过程中主要发生的是液柱破碎和表面剪切破碎;韦伯数对破碎模态的影响较大,液-气动量比对射流轨迹影响较大;在不同气动进口条件下,燃油射流轨迹以及液滴空间分布特性与经典经验关系式以及试验数据具有较好的一致性。

某航空发动机单晶涡轮叶片研制及应用

某航空发动机所用的K465合金高压涡轮叶片在使用条件下的强度安全裕度较低,在使用考核中造成了高压涡轮叶片烧蚀断裂故障。为保证发动机的性能、寿命及材料整体匹配性的要求,开展了某单晶高温合金及涡轮叶片的研制及应用研究。研制的单晶高温合金不但具有卓越的高温性能,而且还具有优异的工艺性能和抑制再结晶能力。批量试制出了合格的某发动机单晶涡轮叶片,形成了一系列该单晶涡轮叶片工程化制备生产用工艺规范和单晶叶片铸件验收暂行技术条件;单晶涡轮叶片试验件已通过了热冲击试验、振动疲劳试验、转子超温超转试验和发动机整机长期试车试验考核,经受住了严苛的考验。该单晶叶片的研制成功,填补了国内同类产品的空白,该研究成果也可用于其他高推比发动机。

重叠网格在多浮体结构CFD中的应用

针对复杂海洋环境下多浮体系统的流固耦合问题,基于CFD软件中的有限体积方法,使用重叠网格法模拟了多浮体系统在波浪作用下的运动响应;首先采用重叠网格法建模计算,得到不同海况下多浮体系统的运动响应;然后进行现场试验,结果表明:模拟仿真的运动情况与实验基本相符,俯仰角和响应周期具有一致性,采用重叠网格法能够很好地模拟多浮体系统在波浪中的运动姿态变化;继而通过数值计算,得到多浮体系统在三级海况下的偏航角、翻滚角、铰接力矩和垂直水面方向位移,为多浮体系统的稳定性设计提供参考数据。

真空技术在高品质钢制备中的应用与发展

真空技术可显著降低钢中气体及夹杂物含量,在钢铁制造领域得到了广泛应用,目前已成为制备高品质纯净钢的主要手段。本文重点介绍了真空冶金净化的基本原理以及真空技术在高品质钢生产过程中的应用与发展。真空技术的应用显著提升了我国的钢铁冶金水平,目前高品质钢生产工艺已实现大型真空钢锭总氧含量(T.O)低于10 ppm、特殊钢连铸坯及自耗锭总氧含量不高于5 ppm的控制水平,满足了重点领域对高性能特殊钢的需求。

航空发动机导管振动影响因素

航空发动机的导管是连接附件和腔室的重要零件,传输的介质通常为高温、高压流体。在设计过程中研究其振动特性,优化管路设计,对降低发动机研发成本和风险具有重要意义。基于理论分析及ANSYS有限元分析软件,研究了管径、壁厚、弯曲半径、转角角度、跨度及支承刚度等结构特征对导管固有频率的影响规律及导管固有频率对各影响因素的敏感度。并以某型发动机导管振动应力偏大为例,研究了导管振动调频优化问题,结果表明,通过调整导管跨度,调高固有频率,可以显著降低振动应力。

航空发动机外部附件振动试验载荷谱编制

编制准确有效的航空发动机附件系统振动试验载荷谱是提高振动环境试验有效性,从而提高附件可靠性的关键手段。针对行业中采用的振动环境试验载荷谱不能准确考虑实际发动机外部振动环境特征,严重影响振动环境试验有效性的现状,基于涡扇发动机外部振动环境实测数据,采用离散频谱校正技术和工程截取法将简谐与随机2类振动信号进行分离,并充分考虑振动环境的非确定性和多工况影响,统计归纳获得2类振动信号的上限值,划分频段并简化实测谱,编制适用于共振驻留试验的简谐振动试验载荷谱和随机振动试验的随机振动试验载荷谱。结果表明:采用离散频谱校正技术对简谐振动信息具有良好的识别精度,在强噪声影响下幅值识别误差仍控制在5%以内;采用工程截取法提取随机振动组分具有较高的效率;频谱分频段简化编制载荷谱的方法既能保留振动能量的频域分布特征,又具有良好的工程应用便捷性。基于实测振动数据所编制的载荷谱能够为航空发动机外部附件的振动环境试验提供关键输入。

航空发动机引气转换装置建模仿真与改进设计

为解决某航空发动机引气转换装置转换不可靠问题,对装置进行受力与节流面分析,根据活门、壳体及弹簧参数在AMESim平台上构建模型。以发动机试车数据为算例进行计算,分析凸台尺寸及装置后节流面积对转换特性的影响。仿真结果表明,将凸台直径或装置后节流面积减小均有利于活门转换;由于改变装置后节流面积对润滑系统影响较大,通过将引气转换装置活门凸台直径减小2 mm,解决转换不可靠问题,经发动机整机试验验证有效。

航空发动机气动失稳检测管路设计研究

为满足航空发动机旋转失速和喘振失稳信号的实时监测需求,探讨了试验测量和机载测量失稳判别信号测量方法,两种使用场景均须考虑测压管路响应频率。分析了喘振和旋转失速过程中的压力脉动特征,喘振信号频率与发动机容腔大小相关,旋转失速信号频率与转子转速及叶片构型有关。提出了失稳测量频率响应需求,建立了由管路和传感器容腔构成的测压系统单自由度二阶模型,研究了管路气动耦合频率与声速、管路长度、管路内径、传感器容腔的关系,根据工程经验给出了管路规格设计流程,提出的“四分之一波长法”对管路频率响应精度可控制在2%范围内,可在工程上实现快速估计。当管路频率响应不满能足要求时,可通过减少管路长度的方式显著提升失稳测压系统频率。

航空发动机多级滑油泵仿真计算及试验验证

滑油泵作为航空发动机润滑系统重要零部件,其工作性能的好坏直接影响航空发动机的使用安全。同时,转速流量特性及高空特性是评价航空发动机滑油泵工作性能的关键参数。以某型航空发动机多级滑油泵为研究对象,利用PumpLinx仿真计算软件及滑油泵真空试验台,通过仿真计算和试验验证相结合的方式,对多级滑油泵的转速流量特性和高空特性进行分析。结果表明:多级滑油泵的出口流量随转速升高而增大;在不同转速下,随着进口绝对压力的降低,多级滑油泵内部的空化现象不断加剧,含气率不断增大,流量不断减少,且下降幅度越来越大。

敢为人先 奋力搏击 争当勇担中国式现代化建设重任的军工新青年

争做勇担中国式现代化伟大使命的新军工青年,生逢其时、重任在肩。党的二十大擘画了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的宏伟蓝图,吹响了奋进新征程的时代号角。习近平总书记站在新时代新征程党和国家事业发展全局的战略高度,从历史和现实相贯通、理论和实际相结合的宽广视角,深刻阐述了推进中国式现代化的一系列重大理论和实践问题,具有深邃的政治感召力、理论说服力、历史穿透力、心灵震撼力。

军用航空发动机装备经济可承受性研究综述

经济可承受性已成为评价军用航空发动机技术水平高低的关键指标,对航空发动机全寿命周期成本控制影响很大。论述了装备经济可承受性的基本概念和主要内容,阐述了国内外军用航空发动机经济可承受性的研究现状,重点分析了业内在提升军用航空发动机经济可承受性方面所采取的加强需求引导、重视早期成本估算、设计过程成本优化、提升研制效费比、降低研制风险等措施,并针对我国军用航空发动机经济可承受性的发展提出了若干建议。

基于ANSYS ACP的航空发动机包装箱强度仿真方法

航空发动机包装箱是航空发动机贮存和运输的重要部件,其直接影响发动机的贮存寿命和使用寿命。此次研究的包装箱是通过充入一定压力的氮气来隔离空气中的有害气体,以避免发动机腐蚀和损坏,实现长期贮存并提高战备应急反应能力。该文基于ANSYS ACP软件对复合材料(玻璃钢)包装箱进行了铺层设计和强度仿真分析,并给出了复合材料包装箱的强度判定准则,为相关领域的学习者提供借鉴。

烟气分析设备在生物质锅炉爆燃中的定量检测应用

生物质锅炉是我国能源设备的重要组成部分,研究生物质燃烧技术,克服爆燃现象,对节约常规能源、优化我国能源结构,减轻环境污染有着积极意义。利用烟气分析设备检测O2、NO2等烟气成分和温度的功能,对某甘蔗渣锅炉烟气进行连续检测和定量分析。结果表明,烟气分析设备能够定量检测到爆燃现象的规模和频率,为锅炉安全和节能运行提供精准的数据支撑。