液体火箭发动机涡轮泵转子的新型动平衡方法研究

针对液体火箭发动机涡轮泵的运行特点,提出了利用起动过程的不平衡响应信息进行涡轮泵转子模态平衡的两种新方法。方法1将转子的前两阶模态不平衡分别等效为模态不平衡方位角和模态不平衡大小,在前两阶临界区内,通过转子的升速不平衡响应信息识别出对应阶模态不平衡方位角,然后利用各阶模态间的正交关系,添加合理的平衡试重组,通过两次升速起动过程完成转子前两阶模态的平衡;方法2引入了测点模态比的概念,在3圆平衡法的基础上,通过4次升速起动过程,完成了转子前两阶模态的平衡。最后通过模型实验对所提出的两种新型平衡方法进行了验证     

考虑多源信息耦合的高速涡轮泵转子动力学公理化设计方法

强耦合轴承、密封、平衡盘等部件的高速涡轮泵转子在设计过程需要处理不同领域的信息,如摩擦学、动力学、流体力学等学科的信息。为实现对这些多源信息的解耦和知识融合,提出基于公理设计的高速涡轮泵设计方法。该方法实现了对高速涡轮泵动力学设计的四层次功能需求域(Functional requirements,FRs)分解及其设计参数域(Design paramenters,DPs)映射,将14个DPs集成在5个物理部件(轴承、端面密封、推力轴承、平衡盘、转子)中,并由此发展了14×14的公理设计矩阵;由此矩阵获得了基于多源信息耦合的涡轮泵转子动力学设计顺序的流程图;对在该设计方法的指导中完成了对某涡轮泵转子的动力学设计,并对设计结果进行了评估。结果显示提出的基于公理设计方法优化了高速涡轮泵动力学设计过程和结果。     

水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究

螺旋槽端面密封是液体火箭发动机涡轮泵用轴端密封的首选;考虑粘温、流体泄漏及热传导,建立了适合于内外双槽中间密封坝结构端面密封的理论分析模型,发展了螺旋槽密封膜厚控制方程和合适的边界条件;以此研究了密封特性参数(端面开启力、液膜刚度、摩擦力矩等)受不同运行参数(工作转速、压差等)和结构参数(槽深等)的影响规律.以水为密封介质,试验研究了处在不同压差和转速条件两类不同槽深的双螺旋槽端面密封的性能.理论和试验研究表明密封端面温升和摩擦力矩随转速和密封压差的增加而增加,槽深对温升和端面摩擦力矩影响不大;试验研究结果很好地验证了理论模型的正确性,为液体火箭发动机涡轮泵轴端密封的设计提供了理论和试验基础.     

基于PCA相似系数与SVM的涡轮泵故障检测算法

提出了一种基于主元分析法(principal component analysis,PCA)相似系数与支持向量机(support vector machine,SVM)的故障检测算法用于液体火箭发动机涡轮泵试车后故障检测.该算法将历史信号按合理的步长分段,对信号段进行小波去噪预处理;再将每个步长信号平分为多段,采用主元...     

发动机氧涡轮喷嘴叶栅气动特性的试验研究

对一个用于大推力液体火箭发动机氧涡轮泵的复速级涡轮的喷嘴叶栅进行了试验研究，以考察喷嘴叶栅的气动特性，验证喷嘴叶栅的气体设计。该复速级喷嘴叶栅采用先进的后加载流动控制技术，以减弱叶机的二次流损失，对喷嘴叶栅进行了四个进气口流角，三个出口等熵马赫数条件下的平面叶栅吹风试验，测取了型面压力分布，出口气流角以及叶栅损失等重要气动特性参数，试验研究表明氧涡轮的喷嘴叶栅的设计是成功的，具有良好的气动特性，可以有效地应用于液体火箭发动机的涡轮中，本研究也为该类喷雾叶栅的设计提供了有用的实验数据和指导意义的结论。     

RECENT DEVELOPMENTS IN AEROSPACE PROPULSION MATERIALS

ＲＥＣＥＮＴＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳＩＮＡＥＲＯＳＰＡＣＥＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮＭＡＴＥＲＩＡＬＳＴ．Ｋｈａｎ（Ｏｎｅｒａ,Ｂ．Ｐ．７２,９２３２２ＣｈａｔｉｌｌｏｎＣｅｄｅｘ,ＦｒａｎｃｅＭａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２６Ａｕｇｕｓｔ１９９６）...     

Turbopump Condition Monitoring Using Incremental Clustering and One-class Support Vector Machine

Turbopump condition monitoring is a significant approach to ensure the safety of liquid rocket engine (LRE).Because of lack of fault samples,a monitoring system cannot be trained on all possible condition patterns.Thus it is important to differentiate abnormal or unknown patterns from normal pattern with novelty detection methods.One-class support vector machine (OCSVM) that has been commonly used for novelty detection cannot deal well with large scale samples.In order to model the normal pattern of the turbopump with OCSVM and so as to monitor the condition of the turbopump,a monitoring method that integrates OCSVM with incremental clustering is presented.In this method,the incremental clustering is used for sample reduction by extracting representative vectors from a large training set.The representative vectors are supposed to distribute uniformly in the object region and fulfill the region.And training OCSVM on these representative vectors yields a novelty detector.By applying this method to the analysis of the turbopump’s historical test data,it shows that the incremental clustering algorithm can extract 91 representative points from more than 36 000 training vectors,and the OCSVM detector trained on these 91 representative points can recognize spikes in vibration signals caused by different abnormal events such as vane shedding,rub-impact and sensor faults.This monitoring method does not need fault samples during training as classical recognition methods.The method resolves the learning problem of large samples and is an alternative method for condition monitoring of the LRE turbopump.     

几种低粘度润滑介质下动静压轴承的性能分析

以火箭发动机涡轮泵为典型应用背景 ,研究空间工程低粘度非油润滑滑动轴承 ,运用数值方法计算、分析了多种润滑介质下动压、纯静压、动静压润滑性能 ,结果表明 :就承载能力而言 ,粘度相对较大时动压轴承较佳 ,粘度相对较小时动静压轴承较佳 ,但轴承的选型需综合考虑多项轴承性能及应用的特定要求。文中提供了轴承承载能力、流量、功耗等关键性能参数的计算结果和详细的对比分析 ,为深入研究火箭发动机涡轮泵滑动轴承的可行性提供了基础 ,对其他应用亦有参考意义     

超音速喷嘴流出系数仿真分析

为获得超高速涡轮泵中超音速喷嘴流出系数随其入口收敛角、喉部直径等几何结构参数的变化规律,采用ANSYS CFD仿真分析工具,以氦气为工质,给定喷嘴入口总压11 MPa、总温300 K、排气背压0.105 MPa,对3种特定喉径的喷嘴分别在7种入口收敛角度下的流场进行仿真分析,获得其压力场、速度场分布及氦气质量流量,并将其与理论质量流量比较,得出喷嘴流出系数。3种特定的喉径分别为2,5,10 mm,7种入口收敛角分别为30°,45°,60°,90°,120°,150°,180°。结果表明:喷嘴流出系数随入口收敛角的增加而降低,随喉径的增大而增加,在2 mm喉径下流出系数最低为83.9%,在10 mm喉径下流出系数最高为99.1%,对后续设计超高速涡轮泵喷嘴结构形式具有指导作用。     

冲压发动机涡轮泵建模及能耗分析

本文应用机理建模和实验数据辨识相结合的方法建立了冲压发动机涡轮泵的瞬态数学模型,并根据所建的数学模型,比较了涡轮泵式供油系统两种控制策略离心泵的效率,指出离心泵用变速调节比用出口阀门调节流量能够更好地节约能耗。