大涵道比涡扇发动机转差调节方法研究

从大涵道比涡扇发动机整机调试角度出发,阐述了转差在状态监视及使用中的重要性。理论分析了大涵道比涡扇发动机导向器面积变化、喷口面积变化、可调静子叶片角度变化、放气活门开度变化对发动机转差的影响,采用大涵道比涡扇发动机稳态性能计算程序,开展了总体性能参数及压缩部件稳定工作裕度的影响分析,在此基础上进行了归纳总结,提出了发动机在不同条件下转差调节方法,为发动机整机调试提供指导。     

涡扇发动机整机环境下压缩部件稳定工作边界计算方法

基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机的耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型。以某型涡扇发动机为例,计算比较了均匀进气时发动机整机环境和单独部件评定时压缩部件稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,均匀进气条件下,无论是风扇部件,还是压气机部件,在发动机环境下和单独部件环境下所得到的稳定工作边界基本相同,即发动机进口气流如果均匀,则风扇或压气机的稳定工作边界与稳定性评定环境无关。     

供油规律对某型加力涡扇发动机起动过程影响

基于逐排模型,文章发展了一种预测涡轮小转速特性计算方法,并进一步基于涡扇发动机部件匹配技术,建立了某型涡扇发动机起动过程计算模型及相应算法,给出了不同供油规律对发动机起动过程、高压压气机动态工作线影响规律,结果表明增加最大涡轮前温度对涡扇发动机起动过程并无明显改善,但却对高压压气机稳定工作裕度造成不利影响。     

外涵装有脉冲爆震加力燃烧室的涡扇发动机热力性能分析

在传统涡扇发动机外涵安装12个内径68 mm的脉冲爆震燃烧室(PDCs)作为加力燃烧室,排气方式有2种,即分别排气和混合排气,建立了相应的热力性能分析模型,应用所建立的模型,计算了不同飞行状态下的性能。计算结果表明:在设计点条件下,与分别排气涡扇发动机相比,外涵装有PDCs的分别排气涡扇发动机模型(PS模型)的单位推力(Fs)提高127.6%,混合排气发动机模型(PM模型)的Fs提高74.6%,单位燃油消耗率(sfc)较传统带加力的涡扇发动机低。飞行高度一定随着飞行马赫数的增加,脉冲爆震外涵加力涡扇发动机Fs减小,sfc增加;飞行马赫数一定随着飞行高度的增加,PS模型的Fs减小,sfc增加,而PM模型的Fs缓慢增加,sfc缓慢减小。飞行马赫数、飞行高度均较低时,PS模型的工作性能显示了明显的优越性,而PM模型可以在很宽的工作范围内保持优越且稳定的工作性能。     

某涡扇发动机压力畸变评定技术

通过某型涡扇发动机与可移动插板式畸变发生器的联合试验，确定了对某型涡扇发动机进气压力畸变所作稳定性评定的内容、方法、技术和程序。研究了复杂进气流场的分布表示方法和畸变指数的计算分析方法。得到了被测发动机在若干工作状态下抗压力畸变能力的定量数据。可对我国发动机的使用、研制和发展提供支持和服务。     

用多目标FSQP算法实现涡扇发动机多变量非线性控制

涡扇发动机是一个复杂的非线性系统，用常规的多变量控制方法难以获得理想的控制效果。提出了一种自适应变权重的多目标FSQP(Feasible Sequential Quadratic Programming)算法，以及基于此算法的涡扇发动机多变量非线性控制方法。该控制方法可以有效地解决涡扇发动机的多变量非线性控制问题，同时在满足控制过程中各项约束的前提下，达到调节时间最短的目标。仿真结果证明了该控制算法的可行性和良好的控制效果。     

齿轮传动涡扇发动机台架性能分析

针对齿轮传动涡扇(GTF)发动机的特点,应用发动机性能计算分析程序,研究风扇、低压压气机、齿轮箱等部件效率和中介机匣、涡轮后机匣、外涵流路总压恢复系数变化对发动机推力、耗油率、涡轮前温度以及稳定工作裕度的影响,对比典型节流状态下参数,确定影响发动机性能参数的关键因素,帮助分析地面台架试验数据和指导台架性能调试.     

涡扇发动机实现变循环功能的循环参数设计

通过对核心机驱动风扇、前涵道引射器、后涵道引射器以及模式选择阀分析,提出了基于涡扇发动机实现变循环功能的一种技术路线;分析了涡扇发动机实现变循环功能的改装准则和约束条件;探讨了基于约束条件的涡扇发动机实现变循环功能循环参数分析方法,并研究了可调部件/机构对变循环发动机总体性能的影响。研究表明,通过基于涡扇发动机实现变循环功能循环参数分析可确定原准机的改装方案,且继承自原准机部件的性能是决定改装后变循环发动机总体性能以及可调部件/机构调节范围的关键。     

脉冲爆震外涵加力涡扇发动机总体性能研究

为研究外涵装有脉冲爆震燃烧室(PDC)的混合排气涡扇发动机性能,建立其性能模型。研究了隔离段总压恢复系数和外涵循环参数对PDC特性和整机性能的影响;分析了发动机性能参数对部件参数的敏感性;在相同设计循环参数下与传统加力涡扇发动机性能进行了对比。结果表明：提高隔离段总压恢复系数能够增大PDC增压比,提升发动机性能;风扇压比一定,涵道比增大,发动机耗油率和单位推力增大;风扇压比增大,涵道比在0.2～0.4时,单位推力先增大后减小,涵道比在0.4～0.5时,单位推力先增大后基本不变,涵道比在0.5～0.9时,单位推力一直增大,但增幅逐渐减小。不同涵道比下耗油率随风扇压比增大一直减小;发动机性能对直接影响外涵气流状态参数的部件参数敏感性高;由于PDC的增压特性,脉冲爆震外涵加力发动机仅利用外涵部分气流组织燃烧就可使单位推力与传统加力涡扇发动机相当,且耗油率在设计点降低27.7%,非设计点降低12.8%～26.8%。     

涡轴发动机最优加速控制研究

研究了航空涡轴发动机加速过程的最优控制问题。采用的优化方法是序列二次规划法(SQP)。研究表明，将序列二次规划法应用于涡轴发动机最优加速控制是可行的，加速过程的寻优控制规律正确。在8项约束的范围内以及在保证发动机安全的前提下，与传统的PID控制结果相比，改善了发动机的动态性能，达到进一步发挥发动机性能潜力的目的。     

弹用涡扇发动机飞行可靠性评估

对发动机进行可靠性评估是检验发动机是否满足可靠性要求的重要手段.根据某型弹用涡扇发动机在研制过程中的各种地面试验数据和少量的飞行试验数据,采用一种基于AMSAA模型的方法建立了环境因子模型,给出了环境因子的求解方法,并利用求得的环境因子获得了等效的飞行数据.在此基础上分别建立了发动机在地面环境和飞行环境下的寿命分布模型,并实现了可靠性评估.     

进口压力畸变对弹用涡喷发动机稳定性的影响

介绍了弹用涡喷发动机稳定性计算的方法。基于平行压气机模型，发展了计算进口压力畸变对弹用涡喷发动机稳定裕度影响的计算程序。以某型号导弹用涡喷发动机为例，计算了在某一评审条件下，不同的进口畸变指数所造成的该涡喷发动机的稳定裕度损失。     

用于飞行模拟的某型涡扇发动机及其控制系统建模与仿真

为了建立适用于飞行模拟机的发动机模型,对涡扇类发动机的建模和仿真方法进行了研究。根据某型涡扇发动机的功能原理、控制规律和大量的试验数据,在对发动机模型结构进行模块划分的基础上,基于部件级建模方法建立了发动机的状态变量模型和精细化功能模型。其中,详细建立了决定仿真精度的转子动力学、传热动力学和控制系统模型,将发动机的稳态、动态数据作为模型的输入数据文件,既满足了仿真的实时性要求又增强了发动机软件的通用性和扩展性。仿真结果表明,所建立的发动机模型能够满足飞行模拟机的仿真精度和实时性要求。     

大型客机发动机振动载荷传递特性研究

高涵道比涡扇发动机的振动冲击频段向低频转移,使得飞机舱内噪声频率分布中的低频结构传递噪声变得更加突出。为了研究发动机振动载荷通过机翼向机身传递的中低频振动特性,文章针对真实客机的结构动力特性,创新地提出了机翼双梁动力学模型概念,建立了"吊架-机翼-机身"全机动力学有限元模型;基于发动机的振动载荷谱,分析了发动机振动通过机翼向机身结构传递的载荷特性,为后续舱内噪声预计提供了数据输入;并仿真辨识了发动机振动传递的主路径,为舱内声学设计及发动机隔振安装提供了基础数据。文中研究结果对我国大型客机的减振降噪设计工作有重要的工程参考价值。     

进气温度畸变瞬变条件下发动机稳定性数值模拟

用分析压气机工作稳定性的一维非线性模型，通过龙格库塔数值方法，模拟具有单转子多级高转速压气机的涡喷发动机在稳态进口总温畸变、总温突升以及组合情况下的工作稳定性。研究了温度畸变条件下发动机稳定工作裕度的损失及不稳定工作的响应过程，对总温畸变问题给出了定性和定量的结果分析。     

涡轮增压柴油机匹配性能的改进方法

研究了改善涡轮增压柴油机匹配性能的两种方法,即废气放气阀方案和可变几何涡轮增压器方案.这两种方案是目前改善柴油机的低速匹配特性,降低排放的主要措施.特别是可变几何涡轮增压器能覆盖柴油机的整个工作范围,在全负荷和部分负荷下,既能增加低速转矩,又能保证高速功率不受到损失,还对降低油耗和排气温度有好处,经过原型机与这两种方案的理论研究及试验对比分析,证明了它是目前解决柴油机匹配特性的一种理想方法.     

基于导重法的叉车门架轻量化设计

针对大型复杂机械设计余量过大的现象,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法对某型号内燃叉车的门架结构进行全局轻量化设计. 推导强度、刚度等多性态约束条件,搭建导重法单目标、多性态约束优化模型,利用Lamker算法求解Kuhn-Tucker乘子;灵敏度计算采用带有经典误差修正项的半解析法（ESA）,引入单元误差修正项,消除刚体转动位移带来的误差;结合导重法,解决了容重和导重难以求解的问题. 利用有限元法,对优化后的门架结构进行强度和刚度校核. 结果表明,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法效果显著,使得叉车门架质量降低18.21%,优化后的门架强度和刚度满足设计要求.     

基于Rete算法的几何自动推理系统

智能几何教学软件都使用基于前推法的几何推理系统作为推理引擎。推理引擎的主要工作是做推理规则和几何信息的匹配计算。推理过程中产生的大量冗余匹配严重地影响了推理效率。为了提高推理引擎的推理效率, 作者首次将Rete模式匹配算法整合到推理引擎中, 构造了一种高效的几何自动推理引擎, 称为几何自动推理网。几何自动推理网通过消除推理过程中的冗余匹配达到了提高系统推理效率的目的。使用Lisp语言编写了几何自动推理网程序iGeo, 并做了50多个非平凡几何定理的推理实验, 实验结果表明iGeo具有更高的推理效率。