490N长喷管发动机轴向推力测量系统精度分析

文中介绍490N长喷管发动机的轴向推力测量系统。主要介绍了该测量系统的结构组成,校准及实验时系统的工作原理;讨论了发动机工作时压强、流量等影响测量精度的外在因素及消除影响的方法;详细分析了该系统试验前的校准数据及实验后测量数据。并根据真空环境得出系统的测量精度,最终确定该推力测量系统满足490N长喷管发动机轴向推力测量精度的要求。     

航空发动机转子扭转振动测试仪的研究

讨论了航空发动机扭转振动测量的特点及其对测量系统的要求,提出一种基于激光多普勒原理的新型航空发动机转子扭转振动测量方法,并分析了影响该方法测量精度的因素、测量范围,实验结果表明该测量方法能满足航空发动机转子扭转振动测量的要求。     

主元分析在航空发动机关键系统状态识别中的应用

航空发动机是飞机的心脏,因此,对其状态识别进行研究,一直是业界研究并试图解决的热点问题之一。本文以某型真实发动机气路系统为具体研究对象,通过在专业试验平台对其各种运行状态进行试验,采集其大量试验数据,在对其深入分析的基础上,提出采用高压转子相对物理转速、发动机进口温度、发动机进口压力、压气机出口压力、25截面压气机进口温度、低压转子相对物理转速、低压涡轮后温度、低压涡轮后压力等8个主要参数进行状态识别的方法,首先对其进行标准化处理,再对其进行主元分析,采用主元贡献率法计算出主元个数,并据此构建状态识别模型,确定 统计量和SPE统计量。并以确定的 统计量和SPE统计量作为航空发动机气路系统状态健康与异常识别的标志,对航空发动机气路系统健康与否进行识别研究,研究结果表明,该方法可以很好识别出航空发动机气路系统的运行状态,对航空发动机实际运行及所处状态的识别具有重要的使用价值与工程指导意义。     

影响流量管流量系数的因素分析

对某航空发动机整机试验装置的流量管三维流场进行数值模拟,通过布置虚拟测点,建立流量管虚拟试验校准和测量的仿真方法,研究流量管流量系数获取方法、校准试验测试布局,分析来流雷诺数、壁面粗糙度、流量管圆度对流量系数的影响。结果表明,附面层位移厚度法和校准试验法获取的流量系数接近。在同一流向布置测量截面,流量系数随流量管内雷诺数的减小而减小,随流量管壁面粗糙度的增大而减小;低雷诺数工况下,流量系数对粗糙度变化不敏感。对于低雷诺数工况或者在流量管壁面粗糙度较大时,应采用附面层位移厚度法或校准试验法获取流量系数。流量系数对流量管圆度的变化不敏感,建议采用校准试验方法获得有变形的流量管的流量系数。尽量采用校准试验法获取流量管宽雷诺数范围的流量系数,采用实际测量工况下的雷诺数对应的流量系数,修正流量管测量数据,才可保证流量管测量精度。     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性;双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力;研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析;结果表明:保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

高压气体涡轮流量计研究

针对目前市场对计量高压气体流量计的大量需求,设计了一种新型高压气体涡轮流量计的结构方案。在常压气体涡轮流量计研究的基础上,对壳体的材料与结构、主轴承的供油系统及其轴向缓冲结构进行研究。采用理论分析、结构设计以及试验验证,研制了适用于高压环境的气体涡轮流量计。通过耐压试验台装置模拟管道介质压力,对流量计供油系统及主承压壳体进行可靠性测试;根据测试试验数据,提出关于推力与活塞面积、介质接触面积以及介质压力之间所存在的经验公式;通过高压环道装置,在不同压力、不同流量下,对整机进行示值误差性能测试及分析,以优化轴向缓冲结构。测试结果表明,该新型高压气体涡轮流量计能安全、准确,可长期应用于高压介质计量领域。     

涡轮叶顶间隙数值仿真

叶顶间隙显著地影响着现代航空发动机的经济性和可靠性,叶顶间隙主动控制技术可以降低燃油消耗率的同时,保证安全性的要求.基于某型航空发动机的结构尺寸,分别建立了机匣、叶片、轮盘的数学模型.利用自行开发的叶顶间隙仿真程序,改进了叶片和涡轮盘数学模型,并与某型发动机整机的模拟程序相结合,计算了某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙的时间历程变化.结果表明:叶顶间隙分别在慢车突然加速和反推力状态下出现最小值.叶顶间隙的计算结果基本上符合试验数据,说明该仿真程序不仅计算速度快,而且还具有足够的精度.     

机匣参数对双转子航空发动机整机动力学特性的影响分析

以某航空发动机带机匣双转子试验器为参考,分别采用截锥壳元素法和Timoshenko梁理论对其机匣和双转子系统进行了有限元建模,得到了试验器的整机有限元模型.研究了机匣参数对双转子航空发动机整机动力学特性的影响.研究结果表明:随机匣-转子质量比的增大,机匣的振动先减小后增大,从优化整机振动响应角度出发存在最佳质量比,当机匣-转子质量比约等于0.45时,整机系统的振动最小;采用不同材料的机匣对整机系统的临界转速影响不大,但对整机系统振动具有一定影响,当机匣采用合金钢时,整机系统的振动最小,采用铝合金时,整机系统的振动最大.     

新型位移传感器及在汽轮机上的使用分析

本文讨论了一种具有良好线性的互感式位移传感器输出电势与各参量间的关系,分析了使用该传感器测高速旋转的汽轮发电机转子的轴向位移等应用时的工作特性和汽轮发电机转子轴的径向晃动对测量精度的影响,文章并对该传感器的可靠性进行了讨论。     

基于径向基神经网络的航空发动机气路故障诊断

基于径向基神经网络对民用高涵道比航空发动机风扇、增压级、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮5大气路部件的效率降低故障进行诊断;采用Gasturb进行故障训练样本和测试样本库的生成,诊断结果显示,采用径向基神经网络进行航空发动机气路故障诊断的计算时间短、精度较高,不仅能定性的定位故障部位,而且在大多数情况下可以定量的给出该部件的性能衰退程度;某些情况下诊断结果与测试样本不尽一致,但都是方程的合理解,这是因为航空发动机的数学模型是一个多解的复杂方程,一个总性能的衰减对应着多组部件性能衰退的组合;随噪声幅值加大,诊断精度变差,同时研究发现诊断精度受噪声影响的敏感系数在不同的噪声幅值水平下是不同的。     

影响涡轮叶尖间隙的转子振动抑制方法

为了提高现代航空发动机的性能,涡轮叶尖间隙的主动控制已成为国内外的一个研究热点.在对影响涡轮叶尖间隙变化因素的初步分析基础上,针对飞行器稳态飞行条件下涡轮转子系统的不平衡力产生的振动对叶尖间隙的影响,提出了一种新的抑制涡轮转子振动的方法——电磁平衡头在线动平衡方法,并通过建模仿真分析,论证了这种方法的有效性.     

弹性箔片轴承-盘式永磁电机转子系统轴向冲击响应

轴向磁通永磁(Axial Flux Permanent Magnet,AFPM)电机在给转子输出周向电磁转矩的同时,还作为一种“磁轴承”,与弹性箔片轴承(Gas Foil Bearings,GFBs)并联工作.当GFBs支承的单定子单转子AFPM电机转速发生突变时(如加、减速),叶轮或者透平会产生一个瞬时轴向力.为揭示此轴向冲击对转子系统振动的影响机理,针对采用2个径向GFBs和1个轴向GFB支承的单定子单转子AFPM电机,建立了系统的刚性转子动力学方程,计入了永磁体的轴向吸力、径向回复力以及轴向GFB的推力对转子振动的影响.计算显示：轴向冲击对横向振动的影响非常小,箔片结构刚度的非线性效应会对转子振荡幅值和时间均产生影响,永磁体的负刚度绝对值越大,轴向振幅越大.在设计时,要注意永磁轴承刚度、箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配,以保证转子在轴向冲击下的轴向振荡时间和振幅均不超过允许值.     

激光位移传感器在纸坯厚度在线检测中的应用

介绍了基于激光位移传感器与电涡流位移传感器的位移差动法在线检测纸坯厚度的原理及测量系统的软硬件设计。该测量原理完全消除了造纸机卷纸滚筒的径向跳动对测量结果的影响。通过对各个传感器标定,并采用最小二乘法线性拟合标定数据,进一步提高系统的测量精度。     

力传感器在发动机推力试验工况下的技术特性分析

力传感器是工业测控领域的常见测量仪器,其数据准确程度是应用效果的重要保证.力传感器在航空发动机试车台等推力测量场合的受力工况比较复杂,与实验室校准时的工作状态存在明显差异,由此引入的数据偏差需要进行分析和校准.通过对发动机推力试验中常用的应变式力传感器的使用工况进行分析,并与实验室校准条件进行比较,对力传感器在不同的环...     

航空发动机轮盘参数化结构优化

为降低航空发动机轮盘的质量,提高发动机推质比,对发动机转子轮盘进行参数化结构优化设计.研究辐板不同高度处厚度与轮盘径向破裂裕度的关系,以简化轮盘辐板优化方法.以周向破裂转速裕度为约束条件,体积最小为优化目标函数,利用Isight软件和有限元数值模拟方法研究轮盘盘心优化方法,并通过算例计算验证其正确性.结果表明：在满足约束条件的基础上,轮盘体积减小8.66%,最大等效应力减少10.4%.该方法可为航空发动机轮盘轻量化开发提供参考.     

多级涡轮过渡态气动热力性能试验

针对因迟滞效应明显、气动热力特征复杂、工作状态不平衡导致涡轮过渡状态难以实现试验模拟的问题,开展了涡轮过渡态变化特征分析,从N-S方程组的求解过程入手,考虑时变定解条件的相似性,得到了适用于过渡态涡轮性能试验的相似模拟方法。基于某稳态涡轮试验设备,构建了涡轮过渡态试验环境。针对过渡态测控需求,构建了统一的同步控制测试平台。最终在某五级涡轮试验件平台上,完成了多级涡轮过渡态气动热力性能试验验证。结果表明,在过渡态过程中,部分空气腔内的压力和试验件的轴向力表现出了明显的迟滞和不同步特征,涡轮扭矩效率和涡轮进口换算流量明显偏离了稳态过程,最大偏离程度大于20%。