航空发动机风扇叶片振动应力采集系统设计

为了满足某型发动机风扇叶片振动应力试验需求,进行了基于Lab VIEW的风扇叶片振动应力采集软件设计。重点介绍了采集系统的组成及软件的设计,可实现整个数据采集流程的控制,完成数据的实时保存、时域波形的显示和频谱分析。通过风扇叶片振动应力试验,验证了采集软件设计的正确性及可靠性,为类似测量系统的设计提供借鉴。     

航空发动机Ⅰ级涡轮叶片断裂故障分析

某航空发动机Ⅰ级涡轮工作叶片断裂是一项重大故障。本文以光弹性技术为主，从结构、工艺、材料等方面进行综合分析，确定故障的主要原因是离心应力和振动应力组成的变幅应力过大而引起的疲劳断裂。同时提出开卸荷槽的结构措施以及喷丸、调整叶冠装配间隙等工艺措施，大大提高了叶片伸根部分的抗疲劳强度。排故措施经过零件的振动疲劳试验和发动机台架试验证实，并已在新旧发动机中应用，取得良好效果。     

对转涡轮低压转子叶片的流固耦合数值分析

采用对转涡轮设计能提高航空涡轮发动机性能,其中无导叶方案是发展趋势之一。在无导叶对转涡轮中,低压转子叶片受到较大的高压转子出口气流激励。基于ANSYS/CFX软件,采用流固耦合数值分析方法对低压涡轮转子叶片进行了分析,得到了高压涡轮转子叶片尾流作用下的低压涡轮转子叶片振动的应力和变形变化规律。叶片温度对振动应力和位移的平均值、幅值和周期的影响较大,叶片材料密度对振动周期产生明显的影响,高低压转叶轴向间距的选择应兼顾涡轮效率等因素。     

航空发动机I级涡轮叶片断裂故障分析

某航空发动机Ｉ级涡轮工作叶片断裂是一项重大故障。本文以光弹性技术为主，从结构，工艺，材料等方面进行综合分析，确定故障的主要原因是离心应力和振动应力组成的变幅应力过大而引起的疲劳断裂，同时提出开卸荷槽的结构措施以及喷丸，调整叶冠装本间隙等工艺措施，大大提高了叶片伸根部分的抗疲劳强度，排故措施经过零件的振动疲劳试验和发动机台架试验证实，并已在新，旧发动机中应用，取得良好效果。     

基于遗传算法的航空发动机转子动平衡优化计算

为实现航空发动机装机状态下转子动平衡功能,利用影响系数配平法结合遗传算法建立转子动平衡优化算法,该算法可用于计算真实航空发动机转子动平衡方案。通过发动机低压转子单面配平试验数据验证所建立动平衡优化算法的有效性;最终,利用该算法进行航空发动机转子动平衡方案计算,结果显示,单次配平可将发动机各测点在各转速下的最大振动值降低55.3%,表明其工程应用中的有效性。该算法可利用航线飞行中记录的发动机振动数据进行低压转子动平衡,使低压转子振动始终维持在较小水平,对提高发动机可靠性及使用寿命具有重要意义。     

高压压气机转子叶片振动特性分析

基于ANSYS软件对某型航空发动机高压压气机第一级转子叶片的振动特性进行了分析研究,建立了叶片的三维有限元模型,采用分块Lanczos法,计算得到了叶片在发动机常用工况转速下的各阶自振频率、相应振型及振动应力分布,找出了应力较大的薄弱区域.最后考虑了高压压气机进口导流叶片后形成的气流尾迹对此级转子叶片的激振影响,得到该级转子叶片的共振图,结果证明该转子叶片在常用工况转速下,不会因为进口导流叶片后的气流尾迹引发共振.为叶片的后续结构分析、实验及振动排故提供了必要的数值依据.     

航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析及验证

针对航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析时,将叶冠工作面一体等效的处理方式导致叶片频率计算精度降低的问题,开展了带冠涡轮叶片盘振动特性研究.提出了一种考虑变形和叶冠工作面实际接触面积的带冠涡轮叶片建模方法,以某型带冠涡轮叶片为对象,采用上述方法完成叶片建模和模态分析,并进行整机动应力测试试验验证,结果表明:采用该模型计算得到的叶片1阶共振频率与实测共振频率基本吻合,两者差异在7％以内.研究工作可为航空发动机带冠涡轮叶片振动设计提供参考.     

航空发动机带凸肩风扇转子叶片裂纹产生原因

某航空发动机TC4合金风扇转子叶片凸肩根部转接部位过早产生裂纹,通过宏观形貌观察、断口分析以及接触放电试验,分析了裂纹产生原因.结果表明:失效风扇转子叶片裂纹为疲劳裂纹,裂纹萌生于叶片叶盆侧凸肩根部至排气边的转接区域表面;在叶片凸肩耐磨层钎焊过程中,感应线圈靠近或接触叶片基体而发生接触放电,导致叶片基体局部熔化烧伤和阻...     

某航空发动机压气机叶片振动分析

通过获取高精度点云数据实现高压压气机叶片数字化建模,采用不同方案拟合叶身曲面,建立了3种具有不同拟合精度的叶片实体模型,开展叶片振动试验验证模型可靠性。在叶片有限元振动研究中,进行叶片静频、动频和振动应力分析,得到典型工况下叶片的动态响应特性。分析发现,高转速工况下,3种模型高阶动频存在差异,模态振型及应力分布具有相对稳定性;开展叶片振动分析时,计算模型对叶片振动特性的还原度应作为数值研究的重要评价指标。研究结果为航空发动机叶片设计及其反求工程提供指导。     

航空发动机地面台进气加温试验技术研究

为了模拟航空发动机高空大马赫数情况下,较高的发动机进气温度,进行地面台架条件发动机进气加温试验。针对地面台架条件航空发动机加温试验进行研究,提出采用机载进口温度传感器表征进气加温进口温度方法,实现加温温度监控,保障加温试验安全。后选取飞行包线内典型工作点,开展地面台进气加温模拟试验。试验研究发现,进气加温试验过程发动机进口总温不均匀性最大为2.6%,排气温度场与常温试车分布一致,进排气温度场分布均匀,控制精度较高,可以为发动机进气加温试验提供较高品质的进气流场。试验表明,地面台架条件开展进气加温试验,可以较好的模拟发动机高空大马赫数高温进气条件下发动机工作情况。     

基于最速下降法的风扇叶片三维优化设计

以某航空发动机三级风扇为研究对象,选择叶片厚度为优化变量,叶片绝热效率为优化目标,采用全三维叶型优化方法对某三级风扇中的第二级转子进行了优化设计。在设计转速下,对优化前后的单转子及其所在的三级风扇进行了全三维数值模拟,并对计算结果进行了对比分析。结果表明,在设计转速工作点,优化后叶型波前马赫数降低,激波强度减弱,叶片槽道内激波损失、径向掺混损失均有所减小,激波与附面层相互作用减弱：优化后单转子效率提高了1．6％,采用优化后转子叶型的三级风扇总效率提高了0．5％。     

航空发动机整机红外辐射特性台架试验方案研究

根据航空发动机整机红外辐射特性台架试验要求,给出了发动机整机红外辐射特性试验的测试场地规划,并介绍了红外辐射测量设备的工作原理和技术指标等。重点对红外辐射特性试验测试结果准确性的影响因素进行了分析,并提出了提高红外测试精度的相关措施。根据具体试验场地和环境,规划了开展航空发动机整机红外辐射台架试验的测试场地、现场校准、背景遮挡装置等具体的测试方案,为后续发动机红外辐射特性地面台架试验的开展奠定重要基础。     

航空发动机转子叶片排序策略与静平衡技术

对组合发动机转子叶片进行平衡可有效地减少振动,平衡前对叶片的静质量矩进行优化排序可最大限度地减少不平衡量。选取国内外航空发动机转子叶片常用的三种排序方法进行比较,用某发动机转子叶片盘进行平衡试验,并对试验结果进行计算验证,找出最优的排序方法并总结排序规律,同时可对转子静平衡配平技术进行推广。     

涡轮转子叶片-轮盘的振动特性分析

针对航空发动机涡轮转子叶片-轮盘常出现故障的问题,分别对单个叶片和耦合叶片-轮盘(叶盘)在不同边界条件下进行振动特性分析,为叶片-轮盘的设计优化和振动安全性检验提供数值依据,并通过对比分析得出相关结论。     

基于ABAQUS的某GTF风扇转子系统模态分析

利用SolidWorks软件对某型齿轮传动风扇(GTF)发动机的风扇转子系统建立其等效三维模型,导入ABAQUS中对风扇转子进行模态分析。提取了前9阶固有频率及模态振型进行了分析和处理,发现了风扇转子各阶次振型特点和共振频率规律;结合发动机的工作转速和振动安全裕度,验证了风扇转子工作安全转速;通过对比风扇转子各部件的共振频率,发现了GTF发动机风扇转子系统同时包括柔性、刚性轴部件,这主要与GTF发动机风扇转子部件的功能相关。该研究对GTF发动机风扇转子系统的设计与应用提供了参考与理论依据。     

非接触叶尖振动参数辨识方法验证试验

为检验非接触叶尖振动参数辨识方法在工程上的应用效果,在某航空风扇转子试验器上开展了相关试验研究。首先利用外物撞击试验方法得出不同转速下叶片一阶弯曲振动频率,在3 000 r/min、3 500 r/min、4 020 r/min、4 450 r/min四个稳态转速下测量了风扇叶片叶尖振动数据,利用同步振动和异步振动参数辨识方法对叶尖振动数据进行了分析研究,总结得出不同叶片编号、转速下叶尖振动数据的规律。分析发现:该方法在大部分情况下辨识的振动参数是错误的,进一步分析得出辨识方法出错的主要原因。这些分析结论为非接触叶尖振动参数辨识方法的工程化提供了指导。     

航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型分析

以某型号航空发动机高压涡轮转子叶片为研究对象,对其叶冠进行改型分析.应用有限元软件建立模型,对比叶冠改型前后高压涡轮转子叶片的强度及振动特性.分析结果表明,叶冠改型前后高压涡轮转子叶片变形相差很小,叶冠改型后叶片静强度安全因数及抗振能力有较大提高,各阶固有频率均略有降低.由此可见,航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型效果较好.     

活塞发动机航空润滑油适航性能验证技术研究

在SAE J1899和SAE J1966的基础上,分析国外活塞发动机航空润滑油适航审定技术验证的试验方法和步骤,包括润滑油物理化学性能、稳定性、材料相容性、地面单缸台架、全尺寸台架试验和飞行试验评估方法及步骤,为我国民航开展活塞发动机润滑油性能检测和研究工作,以及国产活塞发动机润滑油的适航审定提供技术支持。     

CFM56系列发动机风扇叶片设计特点分析

风扇叶片是涡轮风扇发动机的重要部件,为涡扇发动机提供75%~80%的推力,其工作的好坏直接影响着发动机的性能。对CFM56系列发动机的风扇叶片的发展历程和不同时期的设计特点做一概括性分析,供航空发动机的相关从业人员参考。     

轴流压气机转子叶片非同步振动的声传播特征研究

围绕某型涡扇发动机压气机内部噪声环境下转子叶片气固耦合振动失效问题,开展某型涡扇发动机压气机流道内部噪声测量试验,主要研究压气机高压一级转子叶片发生非同步振动(NSV)时压气机流道内部声波传播特征。针对压气机高压一级转子叶片发生NSV时,研究了6个测点位置处噪声信号特征,确定了噪声源位置以及特征频率噪声信号沿压气机周向和轴向位置的传播特性,并应用环形管道声传播基本理论,初步计算了压气机内部特征频率噪声信号的基本物理特性。分析结果表明:诱发高压一级转子叶片NSV的声信号应起源于高压一级转子叶片排位置处;该声信号沿轴向位置的传播方式为:从高压一级转子叶片排位置向两端传播;周向传播方式为:周向阶数为6的声模态与转子旋转方向相反的方向传播;压气机内部声共振是诱发转子叶片NSV的主要原因。研究的内容和结论,对分析航空发动机压气机转子叶片故障问题、提高压气机性能和工作稳定性具有重要的参考价值。