国内第一个压气机进气消声实验室在北京航空航天大学建成

介绍了北航压气机进气消声实验室的性能,以及建成后进行的实验,并与国外同类实验室进行了对比。

突出航空动力特色的“工程热力学”课程教学改革探索

“工程热力学”是国内外理工科高校普遍开设的核心技术基础课,各高校课程教学中通常围绕其优势和特色专业有针对性的侧重相关知识点的讲授。从我国航空发动机战略转型期人才培养需要、国内开设航空动力专业高校规模的扩大以及综合分析并系统解决复杂工程问题的需要三个层面,分析了突出航空动力特色的“工程热力学”教学改革的必要性,提出了增加典型航空发动机热力循环教学内容,以及教学与航空发动机拆装、虚拟设计实践结合的改革方案和举措,提升“工程热力学”课程对高质量航空动力人才培养的支撑,提高学生的兴趣度和获得感。

航空发动机整机有限元模型转子动力学分析

现代航空发动机在工作中不断变化的机械激振,气动激振频率越来越复杂,这使得对航空发动机振动分析必须考虑各结构间的动力影响.因此,利用能够考虑陀螺力矩影响,基于NASTRAN中实体单元编制的转子动力特性计算程序,对发动机整机进行了动力特性计算.首先对转子支承结构传递函数(动刚度)进行计算,并进一步研究其对转子动力特性的影响;分析比较基于不同单元模型计算时,盘轴耦合振动及盘轴连接处的角刚度对转子动力特性的影响,证明了基于实体单元的整机模型能够准确考虑各种振动模态.最后,在分析中发现了高阶转子弯曲振动模态与机匣振动耦合现象及其变化规律,在计算分析的基础上研究了在考虑机匣振动耦合时转子系统临界转速的确定方法.

航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析

针对航空发动机的转子/整机动力学问题,使用两自由度动力学模型对转、静子的振动耦合机理进行了解释,指出传统转子动力学模型将导致最大67%的计算误差,因此需要采用整机动力学模型对发动机的振动特性进行求解。进一步明确了整机动力学有限元模型的简化原则和模型功用,针对转、静子的典型结构论述了详细的建模方法。采用整机三维模型对双转子涡扇发动机的固有振动特性进行了计算和评估,结果表明,慢车至最大转速区间内只存在一阶高压转子平动振型,转子系统总应变能不超过20%,共振裕度大于20%,满足航空发动机的转子动力学设计要求。

正癸烷燃烧机理及航空煤油点火延时动力学模拟

以单一正癸烷作为国产航空煤油的单组分替代模型,应用自有的碳氢燃料反应机理生成程序Reax-Gen-Combustion构建了燃烧反应的详细机理.以国产煤油在加热型激波管上的燃烧实验为参考,对比研究了文献报道的3组分替代模型(模型Ⅰ)、2组分替代模型(模型Ⅱ)以及本文的单组分替代燃烧反应机理(模型Ⅲ)在预测我国航空煤油点火延时特性方面的实用性.结果表明,温度在1052～1538 K时,模型Ⅰ预测的点火延时与实验值相差较大;模型Ⅲ在温度高于1176 K时的预测值与实验值符合较好,在1052～1176 K之间时则相差较大;模型Ⅱ与模型Ⅲ预测值符合很好,由于前者考虑了低温反应机理,因而对1052～1176 K区间的预测精度与模型Ⅲ相比有所改善.计算还发现,模型Ⅱ中添加的20%(质量分数)1,2,4-三甲基苯对高温段点火延时未产生明显影响.

世界航空动力技术的现状及发展动向

讲述了喷气战斗机动力的发展历程 .推重比 8一级发动机是目前世界各发达国家现役主战机种的动力 ,配装推重比 1 0一级发动机的第 4代战斗机预计在 2 0 0 3～ 2 0 0 7年后陆续装备使用 ,成为美国、部分西方国家甚至我国部分周边国家和地区 2 0 1 0年后的主战机种 .概括了民用涡扇发动机和直升机动力的发展及其主要关键技术 .列举了 2

航空发动机叶片气动弹性动力响应的数值方法研究进展

流动诱发振动造成的航空发动机叶片高周疲劳失效问题深受关注.对叶片的气动弹性动力响应研究的数值方法及进展进行了回顾,总结了航空发动机叶片振动响应实验研究和数值模拟研究的典型成果与特点,并对未来研究发展趋势进行展望.指出进一步的机理研究将集中于不稳定流动因素引发叶片强迫振动发作规律的探索以及更贴近流固耦合物理机制的气动弹性数值模拟方法的发展;在工程需求牵引下,建立适用于工程预测的动力响应分析模型,在设计过程中科学评价叶片气动弹性动力响应问题的潜在风险和发展流动控制基础上的气动阻尼减振技术值得进一步关注.

亚临界压力下航空煤油RP-3动力黏度测量

基于经典的毛细管测量流体黏度原理,提出一种新型的测量高温高压条件下的单相介质流体黏度的方法及实验设备.经过误差分析,该方法具有1.009%的测试误差.利用该方法对蒸馏水的动力黏度（2MPa,295~400 K）进行了标定实验,实验结果表明动力黏度测量的平均偏差小于0.715%,其最大偏差不超过2.3%.然后对国产航空煤油RP-3在压力0.1~2 MPa下,温度为298~744 K下动力黏度进行了测量.该方法适用于均一的牛顿流体.

航空发动机转子动力优化设计软件工具研究

通过对航空发动机多转子系统的转子动力学优化模型的深入分析与研究 ,采用模糊数学中的正态分布的隶属函数的加权之和 ,对多阶临界转速相对于多个常用工作转速的分布状态进行了描述 ,并由此构造了目标函数 ;按照设计工程需要选定了对临界转速有显著影响的多个因素作为设计变量 ;按照设计规范的要求选定性能约束 ;从而成功地建立了航空发动机转子动力学优化数学模型 .在Win dows98 NT平台上开发了航空发动机转子动力学优化设计软件工具 .该工具可以实现多转子系统的转子动力学优化设计和整体转子的有限元变形与应力分析 .以航空发动机转子为实例 ,验证了转子动力学优化设计软件工具在航空发动机优化设计中的应用 。

基于绿色能源的分布式混合电推进系统性能分析

基于绿色能源的电推进飞行器是是航空运输业实现碳中和的重要技术途径。本文旨在利用理论分析和数值计算的手段,研究基于绿色能源的分布式混合电推进系统的性能,重点关注锂电池和固体氧化物燃料电池(SOFC)在航程和载荷方面的影响。本研究构建了一个包含多种能源形式的混合电推进系统架构,并基于能量流建立了功率传递模型,推导出综合考虑部件特征参数、能量分配参数、飞行气动参数的电推进系统航程方程和载荷方程。研究结果显示,在航程方面,锂电池的能量分配系数和能量密度对飞机航程有显著影响,特别是在能量密度阈值之上,增加锂电池的能量分配系数对提升航程有正收益。此外,SOFC的能量分配系数和效率的增加也提高了飞机航程,特别是在其高值区域。在载荷方面,上述锂电池和SOFC参数对飞机零燃料质量(MZF)和有效载荷具有重要影响,尤其在高能量密度、高效率和高能量分配系数的情况下飞机的载荷性能改善最佳。参数敏感性分析揭示了升阻比、边界层吸入(BLI)风扇效率、锂电池荷电状态(αsoc)和氢燃料剩余状态(αsoh)对航程的显著影响,其中在以往研究中较少出现的αsoc和αsoh的敏感性分析不容忽视,对其进行更为精确和可靠的状态估计有助于优化航程和载荷的性能表现。

中国航空医疗救护的发展与建议

航空医疗救护是航空应急救援在医疗领域的应用。利用航空器提供紧急医疗服务,为危急重症患者提供生命和健康支持,特别是在突发事件的重大伤情中,可以为患者争取黄金救援时间。基于现有文献、政府文件、调查访谈、会议交流、公开数据等开展研究,梳理中国航空医疗救护的发展历程、重要事件、经验教训、问题与对策发现,中国航空医疗救护虽有长足发展,但仍与民众需求相距较远。研究表明,中国航空医疗救护的应用场景以院间转运为主,运行模式多样,参与救护的力量多元,救护机构围绕资金、技术、战略、政策、管理等要素存在竞争。中国航空医疗救护水平与部分发达国家差距较大,存在体系不完善、程序复杂、力量薄弱、资金不足等问题。为此,建议在领导机构、经费来源、政策支持、技术资源保障等方面加强建设,在突发事件的应急救援中增加航空医疗救护能力,在医疗紧急救护中增加航空急救和转运能力。

航空工程领域工程硕士培养的探索与实践

介绍了北京航空航天大学动力系 5年来工程硕士培养的基本情况 ,并从“工程领域与课程设置简介”、“工程硕士的论文培养过程及质量保证”、“为国防现代化和国民经济建设培养高层次工程技术人才”等三方面对工程硕士培养工作进行了总结 ,为今后进一步开展工程硕士专业学位教育提出了建议。

基于逆向工程的航空发动机叶片再制造修复方法研究

航空发动机叶片长期服役在高温、高压和高速的环境下,极易出现损伤,而损伤叶片的修复技术一直是国内航空领域的研究重点和难点。以双联高导涡轮叶片为例,研究了一种基于逆向工程的航空发动机叶片再制造修复方法。该方法不依赖原始设计模型,而是基于同期服役非损伤叶片,这样重构的目标修复曲面更接近损伤叶片的变形状态。首先,用3D蓝光扫描仪扫描已损伤叶片及同期服役非损伤叶片以获取其点云模型;其次,对两叶片点云模型进行最佳拟合配准并分析识别出修复加工区域和边界;然后,基于非损伤区域配准后的误差情况,用多项式方程拟合曲线预测损伤区域的误差数据,再以非损伤叶片截面曲线为基础,叠加预测误差值求取修复区域的目标截面线;最后,通过蒙皮方法构建出目标修复曲面,编制数控加工程序,完成修复加工。以非损伤叶片的逆向模型为参考,对损伤叶片修复结果进行精度检测和误差分析。结果表明:该叶片修复轮廓精度基本上在0.03mm以内,满足修复公差要求,且修复区域与非修复区域能实现光滑搭接过渡,利用提出的方法对双联高导涡轮叶片有很好的修复效果。

北京市天然气分布式能源应用现状及对策研究

本文以研究分析北京市天然气分布式能源应用现状为重点,通过实地调研、数据统计和分析、专家咨询等方法,从发展空间、发展条件、示范成果等方面分析,北京市天然气分布式能源的发展环境,梳理目前在相关政策方面存在的问题,并提出具体对策建议。

典型碳纤维/环氧树脂复合材料热解动力学研究

以飞机结构中典型的碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,通过热重分析实验研究了载气(氮气、空气)气氛和不同升温速率对其热解特性的影响,分析了热解过程,选用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算了相关热解动力学参数,并进行了对比分析。结果表明:碳纤维/环氧树脂复合材料在氮气气氛下热解只有一个阶段,即环氧树脂在无氧条件下的热解;空气气氛下热解有3个阶段,第一、二阶段为环氧树脂的热解,第三阶段为碳纤维的热解。两种气氛下,随着升温速率的增大,样品的初始分解温度、终止分解温度以及最大失重速率逐渐提高,热解温度范围也逐渐变宽。Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算得到了样品在空气气氛下的各阶段表观活化能,经对比分析,所得结果较为一致。研究结果可为复合材料适航审定提供基础数据和理论参考。

附加阻尼环的航空齿轮强迫响应分析方法

为了避免航空齿轮振动过大导致齿轮辐板破裂,在齿轮外缘安装阻尼环是一种有效减振方法。针对工程中阻尼环设计时缺乏有效便捷的设计方法问题,基于能量法建立了航空齿轮节径型振动下阻尼环的等效参数模型。在给定模态振型下,将阻尼环的影响效果简化为依赖于齿轮振幅(振动应力)的等效阻尼、等效刚度和等效质量,实现了齿轮-阻尼环系统幅频响应快速求解。以某航空齿轮为例,分析了激励载荷、摩擦系数、转速以及结构固有阻尼对强迫响应的影响,结合许用振动应力进行了阻尼环优化设计。结果表明:阻尼环减振效果与振动应力具有强非线性,在本文给定的激励载荷及100 MPa许用振动应力下,阻尼环质量比不应大于5%,最佳摩擦系数为0.1,设计得当的阻尼环能够降低50%以上的振动应力。

航空发动机热防护超临界CO_(2)闭式循环方案设计

针对航空飞行器高速飞行时发动机热环境严峻、冷源有限的问题,提出了一种应用于航空发动机热防护、以超临界CO_(2)为工质的闭式布雷顿冷却循环方案。采用能量分析法构建布雷顿循环的数学模型,对比分析了简单循环、回热循环与间冷循环3种循环结构的优劣,比较了高温部件冷却通道的串并联结构对循环性能的影响。结果表明:回热循环能够提高系统热效率约4%,但热沉利用率降低50%;间冷循环能够降低系统热沉消耗8%,但会导致系统总质量增大;超临界CO_(2)简单循环是最符合发动机中间工质冷却循环工作需求的循环结构。对于简单循环而言,高温部件冷却通道并联结构的热效率比串联结构的高6%,但需要的碳氢燃料质量流量提高了2.7%,在碳氢燃料质量充足的条件下,并联结构的性能更优。

航空发动机燃油伺服系统定压活门正向频域设计方法

定压活门是为航空发动机燃油伺服系统提供伺服参考压力的关键部件,其性能直接影响燃油伺服系统的性能。本文提出一种定压活门的正向频域设计方法,内容包括:基于线性系统理论,推导了定压活门系统的状态空间模型;基于频域设计理论,提出了一种定压活门的动态设计方法,完成了镇定控制增益的设计;为了便于工程应用,提出了基于图谱的型孔设计、组合设计方法,指导规则型孔、组合型孔结构参数的设计。仿真结果表明,在幅值为1 MPa的进口油源压力阶跃扰动和大幅值的变负载出口型孔流通面积阶跃扰动下,设计的定压活门稳态特性满足1.5±0.01 MPa,稳态误差小于0.7%,动态调节时间小于5 ms,相角裕度基本大于45°。