先进树脂基复合材料在航空发动机上的应用及研究进展

随着先进树脂基复合材料在航空发动机上用量的增加和应用范围的扩大,航空发动机部件对材料本身的性能要求也越来越高。从不同种类树脂基体方面综述了近些年航空发动机各部件上先进树脂基复合材料的应用和耐高温性能的研究进展情况,提出了未来的可能发展趋势。

H2/RP-3航空煤油混合燃料着火特性研究

实现碳氢燃料的快速点火与稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中必须解决的关键问题。在航空煤油中添加乙醇燃料,利用乙醇热分解得到氢气等可燃小分子气体来改善燃烧过程是达到促进航空煤油着火与燃烧稳定的有效手段。选取正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料作为RP-3航空煤油的模拟替代燃料,构建了其燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。为揭示氢气对RP-3航空煤油着火特性的影响,构建了RP-3航空煤油/氢气混合燃料的燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。同时,采用该燃烧反应机理分析了多工况下掺氢比对RP-3航空煤油着火特性的影响。结果表明,采用正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料的燃烧反应机理计算得到的着火延迟时间与相应工况下RP-3航空煤油着火延迟时间的试验数据吻合良好;多工况下氢气添加能够提升RP-3航空煤油/氢气混合气活性,缩短着火延迟时间,促进燃料着火;同时,随着混合气中掺氢比的升高,混合气的着火延迟时间逐渐缩短。

进气温度对航空发动机燃烧室辐射换热的影响

为了解燃烧室内火焰辐射换热特性,建立了某型航空发动机燃烧室计算模型,利用数值模拟方法,研究了不同进气温度下燃烧室内燃气温度、碳黑粒子生成及分布变化对燃烧室辐射热流量和火焰筒壁温的影响。研究结果表明:随着进气温度的升高,燃气温度升高,碳黑粒子质量分数增大,且高温区和碳黑粒子生成区均往前移;火焰筒壁温急剧升高,高温区集中在燃烧室中间段和掺混段,主燃区火焰筒壁温相对较低;辐射热流量不断增加,由3245 W增加到8674 W,辐射热流量主要受燃气辐射特性影响。

基于组合优化神经网络的航空发动机叶片损伤图像分割

采用PNN网络和RBF网络相融合的方法对航空发动机叶片损伤图像进行分割,选取损伤图像80个像素点的RGB值和HSV值分别作为PNN网络和RBF网络的输入样本;针对PNN网络和RBF网络的不足,采用GA算法优化PNN网络和RBF网络的输入参数;考虑到叶片损伤图像采集过程中不确定因素对分割结果的影响,采用D-S证据理论将两种网络分割结果进行融合,进而得到最终的叶片损伤图像分割结果;在30组测试样本中正确识别组数为29,识别率高达96.67%,实践表明,该方法有效地克服了凭借单一识别网络和单一信息源进行叶片损伤图像分割的不足,实现了对叶片损伤图像的高效分割。

基于改进GA算法优化RBF网络的航空发动机叶片损伤图像识别

通过对航空发动机叶片损伤图像进行识别,可以快速准确地发现叶片损伤状况,有利于对故障进行及时有效的预测。本文对损伤图像进行分割,提取损伤图像特征参数,采用改进GA算法优化RBF网络参数的方法建立航空发动机叶片损伤图像识别模型,对损伤图像特征参数样本进行仿真实验,识别正确率为93.33%,同时与单一RBF网络模型识别结果进行对比分析,结果表明该方法更加优越有效。

航空发动机环管燃烧室喷雾燃烧性能研究

为研究某型航空发动机环管燃烧室喷雾燃烧性能,建立了该燃烧室计算模型,并利用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)试验测得了不同供油压力下的喷嘴雾化粒度和喷雾锥角。根据试验结果,利用Fluent软件,对装有该喷嘴的环管燃烧室进行了数值模拟。结果表明:燃烧室内油气掺混均匀,雾化质量高,头部形成了良好的回流区;燃烧集中在主燃孔附近,火焰筒壁受热均匀,火焰较短;出口燃气温度分布合理、呈抛物线形,没有出现局部高温,满足涡轮进气要求,有利涡轮寿命。

基于D-S证据理论和RBF网络的航空发动机叶片损伤图像识别技术研究

针对航空发动机叶片损伤图像采集过程中存在的不确定性因素及单一RBF网络或D-S证据理论在叶片损伤图像识别中存在的不足,提出一种基于D-S证据理论和RBF网络相融合的决策级信息融合损伤图像识别算法。首先,用RBF网络对损伤图像进行初步识别;然后,将RBF网络识别输出结果作为D-S证据理论的基本可信度分配;最后,利用D-S联合规则进行合成,得出最终识别结果。通过单一优化RBF网络的图像识别结果和融合识别结果的对比分析,证明了该方法在航空发动机叶片损伤图像识别方面的优越性。

航空发动机整机振动分析与控制

针对航空发动机整机振动问题的复杂性和多样性,以整机振动的振源分析为出发点,总结国内外关于转子系统故障、气流激振、轴承故障、齿轮故障和结构局部共振等引起的整机振动的研究情况,结合航空发动机整机结构动力学、支承动刚度和连接结构刚度动力学设计的国内外研究情况,从整机振动的装配工艺参数分析、转子不同心度控制和转子不平衡量控制等几个方面,总结航空发动机整机振动的控制方法。然后,在分析航空发动机整机振动测试方法和标准的基础上,总结了航空发动机的转子动力学特性以及机匣支承的振动特性测试相关技术。最后,整理分析了航空发动机整机振动常用的故障诊断方法和常见整机振动故障的特征,为航空发动机的设计以及整机振动抑制技术提供了参考。

航空润滑油过滤器特性的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)的方法建立网式航空滑油滤的数学模型。利用多孔介质模型来模拟滤网的阻力效应,用多孔阶跃面代替滤网来模拟滤网的压降;应用离散相模型模拟过滤效率,在多孔阶跃面上应用用户自定义函数(UDF)对颗粒进行捕集,对该模型进行计算,得到过滤器的三维内部流场分布及其压力损失和过滤效率与润滑油进口速度的关系,为航空滑油滤的优化设计提供了参考。

航空发动机双转子系统碰摩故障的仿真研究

本文针对航空发动机双转子系统的碰摩故障进行了动力学仿真研究。对航空发动机双转子系统试验器的模型进行了简化,基于ADAMS平台,建立了双转子碰摩系统的多体动力学模型。分析获得了轻微碰摩、较重碰摩和严重碰摩三种碰摩状态下转子系统的时、频域振动响应和轴心轨迹。结果表明:在双转子碰摩系统中,随着转静件碰摩得从轻到重,其轴心轨迹和振动频谱成分发生了较大的变化;特别是在碰摩刚度和阻尼系数较大的条件下,振动响应的频谱变得越来越复杂,出现了高次谐波、组合谐波和次谐波成分。

基于机器视觉的航空导管检测方法

航空导管被广泛应用于油、水、气等非腐蚀性或腐蚀性介质的传输,因此,其端头接口型面的加工质量检测十分重要。采用线结构光视觉测量技术对航空导管端头的三维型面进行非接触式精确测量,设计检测系统实现航空导管端头三维建模及其误差分析。实验结果表明所建系统在满足检测精度的前提下,一次检测小于30 s,导管角度精度优于0.5°,提高了检测效率与精度。

国外航天器在轨故障模式统计与分析

统计与分析航天器在轨运行的故障模式,了解故障发生原因及规律,对航天器总体设计和降低在轨运行的风险具有重要意义。本文对1993-2012年期间国外300多次航天器在轨故障情况进行整理,通过统计分析,发现结构机构、控制、电源以及推进分系统在轨故障的比例较高,并归纳出了这些分系统出现故障的原因和类型。最后,给出了有针对性的故障防护措施建议。

航空发动机盘类转子柔性装配工装构型研究

针对航空发动机装配工艺过程、工装设计工艺过程及发动机盘类转子部件的共性,结合机器人理论,将串并联机构应用到航空发动机构型中,研究并设计一个适合不同类型不同型号航空发动机的柔性工装构型。详细介绍了其基本原理及设计关键技术,并用有限元方法进行静力学验证其可行性。对航空发动机数字化装配的实现和生产效率的提高进行了探索。

基于概率神经网络的航空发动机叶片损伤图像分割

采用概率神经网络方法对航空发动机叶片损伤图像进行分割,选取图像中80个像素点的RGB值作为网络的输入样本,经过训练的网络获取了有效的权值和阈值,实现了图像损伤区域和背景区域的分割。结果证明,该图像分割方法与传统的图像分割和其它神经网络图像分割方法相比,具有更好的图像分割效果。

某型航空发动机导向器的热-结构耦合分析

根据温度场分段插值方法对某型航空发动机导向器结构进行了温度场求解,并利用得到的温度场对导向器模型及1/72扇区模型展开了热-结构耦合分析,通过结构模态分析和应力计算,得到了该型涡轮导向器的振动特性和工作状态下的热应力分布情况,对计算结果进行进一步分析,验证了计算结果的合理性。

航空发动机润滑供油系统仿真研究

以某型航空发动机为研究对象,建立其润滑供油系统数学模型。利用Matlab编程计算得出系统在不同转速、不同温度下各润滑点滑油流量、滑油压力等性能参数数据。重点分析了不同温度下,系统增压级流量、压力的变化趋势。研究结果为发动机润滑系统的设计和故障诊断提供参考。

航空发动机催化燃烧技术发展趋势

针对民用航空发动机污染物排放的现状,介绍了催化燃烧技术在航空发动机上应用的发展趋势。基于污染物生成机理及控制原理阐述了催化燃烧的污染物控制方法,回顾了催化燃烧技术的发展现状,并分析了催化燃烧技术在民用航空发动机上应用的可行性。采用催化燃烧技术的催化-预混分级燃烧室已经进行了常压和加压的实验测试,其排放达到了超低排放水平,证明了催化燃烧室的发展潜力。要实现催化燃烧技术在民用航空发动机上的应用还需要在地面试验台上对各种运行工况进行测试,并建立可预测催化剂性能的数学模型,对燃烧室内的混合、流动、燃烧及他们之间的相互作用开展深入的研究,建立可对催化剂老化性能进行预测的数值模型。

基于滑油光谱数据的航空发动机磨损状态研究

对某型航空发动机滑油光谱检测得到的数据进行分析,从各个元素间的横向联系为出发点,运用灰色关联度分析的方法对数据进行处理。通过各元素间灰色关联度的变化判断航空发动机的磨损状态,判断的结果与实际磨损状态一致。本文拓宽了灰色关联度分析的应用领域,运用该方法可以更加全面地分析航空发动机工作状态。

航空发动机装配技术的应用及其发展趋势

航空发动机装配是整个发动机研制过程中的龙头,是制造过程的必要组成部分,装配工艺水平和装配质量决定发动机的可靠性、寿命及主要性能参数。装配是航空发动机制造中的最终阶段,同时也是质量问题最多的阶段。传统的航空发动机装配基本都采用纸质的图纸和工艺文件。由于人工装配、检测等人为因素的诸多限制使航空发动机的装配精度难以达到标准,无法保证装配质量。为了有效的解决这一问题,引入了数字化柔性装配技术。本文通过系统的介绍航空发动机在装配过程中应用的技术及其未来的发展趋势,加深对航空发动机装配这一工艺的认识,为推动发展国家航空事业贡献力量。

基于灰色神经网络组合模型的航空发动机磨损趋势预测

航空发动机的磨损机理十分复杂,且受到诸多不确定因素影响,单一预测模型难以对其变化趋势进行有效预测。针对该问题提出了一种BP网络与改进灰色模型相融合的组合预测模型,并引入混沌理论的C-C方法确定BP网络的嵌入参数和时间延时。仿真结果显示,该组合模型相比单一的神经网络模型和灰色模型精度更高,更客观地反映出发动机滑油中金属含量的变化趋势,可为科学制定发动机维修决策提供重要依据。