发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,本文分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型,同时基于某型发动机试车数据计算了涡轮叶尖间隙,研究了发动机地面起动时涡轮叶尖间隙动态变化规律。结果表明:地面起动时涡轮叶尖间隙呈减小趋势,机匣形变量上升速率最大,叶片变化量对叶尖间隙变化影响最小,可为发动机地面起动时涡轮叶尖间隙控制策略的设计提供参考。     

转子对高压涡轮叶尖间隙变化规律的影响

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,初步分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型。在此基础上,分别仿真计算转速变化和发动机起动过程瞬态温度下转子的径向变化,讨论了转子在飞行器机动飞行情况下的振动幅值对叶尖间隙的影响。结果表明,转子振动幅值和径向位移对叶尖间隙变化有重要作用。     

螺栓联接参数对静子机匣同心度影响的研究

航空发动机静子机匣的同心度与转静子碰磨及气流泄漏直接相关,严重影响发动机工作效率及可靠性。良好的转静子同心度和转子叶片叶尖间隙分布的合理性是发动机高效、稳定工作的关键。建立了压气机静子机匣有限元三维模型,通过有限元计算来模拟螺栓的数量、位置和预紧力大小对机匣同心度的影响,并基于神经网络和Monte Carlo方法得到了多个螺栓位置和预紧力变化对于同心度影响的直方图。的研究为航空发动机静子机匣及其叶尖间隙设计提供了参考。     

某发动机转静子刮磨故障分析

涡轮叶片的叶尖间隙对部件的效率有很大影响,间隙大则效率低,间隙小则叶片叶尖与外环容易产生刮磨。刮磨不仅会加剧转子的振动,还会影响发动机的安全运行,所以必须合理控制叶尖间隙。某型发动机在前期的发动机调试过程中,涡轮工作叶片叶尖与涡轮外环存在较为严重的刮磨,通过分析和调整叶尖间隙,顺利解决了叶尖刮磨,为某型发动机的性能达标做出了贡献。     

航空发动机热态下不均匀叶尖间隙的热固耦合分析

涡轮叶尖间隙对发动机性能有很大影响。孔探图像显示高压涡轮叶片前缘与机匣衬套之间摩擦严重,且发动机排气温度裕度持续偏低。为了精确获得航空发动机在工作环境最恶劣工况下的叶尖间隙值,对涡轮盘与叶片进行热固耦合有限元分析。采用SolidWorks 2014建立高压涡轮盘与高压涡轮叶片模型,借助ANSYS Workbench获取工作状态下涡轮盘与叶片的温度场分布与结构变形量,得到高压涡轮叶尖前缘与后缘的实际间隙值,为改进高压涡轮单元体维修方案,提高发动机性能提供合理建议。     

某型高压压气机12级转子叶尖间隙理论分析与数值模拟

以某型发动机轴流高压压气机为对象,研究该压气机第12级转子与机匣在运行过程中受温度、气动和离心载荷综合作用下的径向变形。先通过改进预测涡轮叶尖间隙的理论简化模型,来预测该压气机在各工况下叶尖间隙变化规律;再通过三维建模,运用有限元软件ANSYS对压气机各工况进行流-固-热耦合瞬态分析模拟,得到叶尖间隙变化规律,提取间隙变化最大时的各部件径向变形并沿轴向展开。结果表明:两种方法获取的间隙变化规律趋于一致,但理论分析能较快获取规律,而数值模拟结果更加精确,并可以确定叶片顶端最易刮伤的结构位置。研究结果对快速预测叶尖间隙,确定装配间隙和机匣涂层的分布有着重要的参考价值。     

飞行试验中的发动机叶尖间隙测量方法

对飞行试验中的航空发动机叶尖间隙测量方法进行探讨,分析了实际飞行中影响发动机叶尖间隙的因素,在此基础上对叶尖间隙测量的试飞方法进行了探讨。     

基于模型的涡轮叶尖间隙快速预测方法

针对发动机涡轮叶尖间隙变化预测需求,以涡轮叶尖间隙热控制法为研究对象,采用了一种简化的涡轮叶尖间隙计算模型,针对某型发动机高压涡轮的结构特点,分别建立了涡轮机匣、轮盘、叶片的计算模型。以发动机数学模型计算结果作为输入,对高压涡轮叶尖间隙变化进行了仿真计算,结果表明模型计算的涡轮叶尖间隙变化与实际工作过程相符,可在发动机初步方案设计阶段为叶尖间隙评估提供一种快速预测方法。     

风扇后机匣加工工艺方法优化

航空发动机机匣多为薄壁类零件,存在刚性低、结构形状复杂、材料去除余量大、加工精度高、工艺性差等特点,在制造和使用过程中极易发生变形,严重制约航空发动机的发展。本文从毛坯精化、加工工艺优化、装夹与支撑方式改进等方面出发,分析了风扇后机匣加工变形控制方法。     

基于频谱的篦齿轴向窜动与叶尖间隙测量方法

航空发动机低压涡轮带冠叶片篦齿和机匣之间的叶尖间隙参数以及篦齿轴向窜动参数的在线高精度测量是保证涡轮发动机安全运作和气动效率的关键。传统的电容式叶尖间隙测量系统对噪声敏感度大,且不能对篦齿的轴向窜动参数同时进行测量。因此研制了一种“人”字形电容传感器,提出了一种基于频谱的篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数的提取方法。建立了“人”字形电容传感器测量模型。仿真分析了测量信号的幅度谱特征并提出了一种最优谱线选择方法。提出了基于转速和信号特征频率估计的自适应频域滤波,信号整周期等角度采样,幅度谱估计以及二元多项式曲面拟合相融合的信号处理方法,实现了叶尖间隙参数和轴向窜动参数的动态测量。在实验室环境下搭建了篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数测试实验平台,完成了标定和测量实验。实验结果显示,篦齿盘工作在1 900 r/min以下时,测量系统在0.5～1.5 mm叶尖间隙及±1 mm轴向窜动范围内,叶尖间隙测量精度达18μm,轴向窜动测量精度达30μm。     

航空发动机机匣加工端面花边结构变形控制装置的开发与设计

航空发动机机匣是发动机的重要零件之一,种类众多。本文首先分析了航空发动机和机匣的类型及特点,然后,分析了机匣零件在机械加工时影响变形的主要因素和控制措施。最后,考虑机匣零件装夹时的变形问题,设计开发了一种加工机匣端面花边结构时控制变形的装置。     

核心机驱动风扇级转子叶尖流动结构和机理的研究

为了探究核心机驱动风扇级不同工作模式下转子叶尖流动结构和机理,对某核心机驱动风扇级转子流场进行了三维定常数值模拟,分析了单外涵模式和双外涵模式下工作点及近失速点转子叶尖流场结构特点,并研究了不同叶尖间隙对核心机驱动风扇级性能的影响。结果表明:单外涵模式与双外涵模式设计点叶尖泄漏涡起始位置不同;单外涵模式转子叶尖存在贯穿流道的正激波,双外涵模式该正激波消失;泄漏涡经过转子叶尖超声速区域会形成低速带;单外涵模式时泄漏涡经过正激波后发生扩散,并使正激波出现"缺口";转子叶尖间隙大小对核心机驱动风扇级两种工作模式下的流量、压比和等熵效率影响均较小,间隙增大到一定程度后稳定裕度下降剧烈。     

转子裂纹对叶尖间隙动态变化规律的影响

为指导叶尖间隙的动态测量和主动控制,建立了航空发动起涡轮转子缩减模型,在考虑转子部件所受热应力、离心力基础上,重点考虑了不同深度的裂纹发生在叶片和转子盘不同位置时对叶尖间隙的影响。结果表明:叶尖间隙变化范围随裂纹深度变大而变大;保持裂纹深度与叶片宽度比为0.5,分别取裂纹距离叶尖0.005,0.025和0.04m时,叶尖间隙变化范围较正常工况下最大偏移量分别为0.11,0.38和0.9mm;裂纹位于叶根时叶尖间隙的变化范围较均匀应力作用下叶尖间隙变化范围明显增大,且在发动机加、减速过程中的叶尖轨迹呈现明显不对称现象。     

转静子间距比对发动机风扇噪声预测算法的影响

发动机风扇作为涡扇发动机最主要的噪声源之一,因此,对风扇噪声预测模型的影响因素进行评估对新型发动机的设计制造和适航评估具有重要的意义。通过对风扇噪声的产生机理及声音在传播过程中的影响因素进行研究,利用MATLAB软件进行编程,分析了在不改变其它参数的前提下,通过改变风扇转子和静子间距比对风扇噪声的预测结果的影响,为发动机在设计阶段的降噪和控制噪声提供一定的理论依据。     

发动机风扇轴试验器关键结构有限元分析

涡扇发动机风扇轴是发动机的重要零件之一,其工作时主要承受扭矩和弯矩,对于发动机效能来说,发动机风扇轴的质量成为其关键的影响因素。通过某发动机风扇轴静力试验,该型号发动机风扇轴试验器关键结构计算模型得以建立,对其关键结构进行有限元分析,可以为发动机的研发提供有效的数据支持。     

发动机硅油风扇离合器研究现状、讨论与展望

硅油风扇离合器是发动机冷却系统的重要配套部件之一,对改善发动机冷却性能、经济性、排放、振动、噪声和寿命等都存在影响。论述了硅油风扇离合器的理论分析、影响因素、传动控制方式和测试系统的研究现状与进展,讨论并展望了硅油风扇离合器设计需要进一步研究的问题。     

航空发动机机匣机械加工过程中变形因素分析及变形控制

航空发动机是飞机的动力核心部件。航空发动机机匣作为发动机的主要受力部件,其质量对航空发动机有着重大影响。航空发动机机匣的材料多选用钛合金和镍基合金为主,具有难切削、形状复杂、壁薄、易产生变形等特点,这给它的机械加工过程带来了极大的难度。本文将重点分析航空发动机机匣在机械加工过程中影响变形的因素,包括装夹力变形、切削力变形和残余应力变形等。在此基础上,我们分析控制机匣变形的有效措施,包括装夹方法、工艺装备、加工过程、切削参数、走刀路线等。     

轴流风机叶尖泄漏流动的大涡模拟（英文）

本文采用大涡模拟(LES)的方法研究了在基于外壳直径的雷诺数为9.36×105条件下5叶片的轴流式风扇的流动特性,并且着重分析了叶尖泄漏的流动现象。本文使用了基于有限体积法和分层笛卡尔网格的可压流求解器进行数值计算,并应用了体积守恒的切割网格方法处理风扇几何结构的浸入式边界。同时开发了用于笛卡尔网格的旋转周期性边界条件,这样只需分析由2.5亿网格构造的包含一片叶片的72°区域。该研究首先对网格质量进行了分析,之后讨论了瞬态和时均流场的特性,并与使用RANS的5叶片模拟结果进行了对比。RANS和LES模拟结果的主要不同之处体现在叶尖泄漏涡尾流中的湍流动能。本文进而研究了叶尖间隙对叶尖泄漏涡的影响。研究表明,间隙的大小会影响叶尖泄漏涡的大小形状。此外,间隙中更多的分离现象和反向旋转涡会导致较低的湍流动能。     

周向槽机匣处理的数值研究及扩稳机理分析

结合周向槽机匣处理试验结果,采用全三维的数值方法对带周向槽机匣处理的亚音速轴流压气机内部流动进行研究。试验与数值结果均表明周向槽机匣处理能扩大压气机的稳定工作范围,同时略微地降低压气机效率。在两个转速下,数值模拟结果与试验结果符合良好。通过详细地分析压气机叶顶流场表明实体壁机匣时,触发该压气机失速的主要原因是间隙泄漏涡涡核破碎,使得叶顶通道堵塞程度严重。采取周向槽机匣处理能降低产生叶尖泄漏运动的驱动力,有效地削弱了间隙泄漏流造成的负面影响。与此同时,周向槽具有抽吸或吹除机匣端壁区低相对总压流体的能力,使低能气团在叶顶通道堆积的范围大为缩小,提高了叶顶通道内的流通能力。     

航空发动机风扇叶片外物撞击识别方法研究

通过风扇叶片外物撞击试验平台来模拟真实发动机叶片受外物撞击的过程,使用基于叶尖定时原理的非接触式叶尖振动测量方法获取叶片叶尖振动信号。采用基于短时能量的方法对原始振动信号进行处理,获取风扇不同稳定转速状态所对应的叶尖振动参考短时能量值,经过反复试验及数据统计分析给定门限系数,依据在线检测原理获取外物撞击风扇叶片的检测门限值。对不同尺寸、质量外物撞击给定风扇转速的叶片振动数据进行分析,获取其对应的短时能量分布,进而准确判断出叶片发生外物撞击的时刻、次数。