民用涡扇发动机总体多学科设计优化研究

为了在概念设计阶段充分考虑各学科间的耦合和平衡各指标间的冲突,以某型民用大涵道比涡扇发动机为研究对象,基于协同优化策略构建了发动机总体多学科设计优化平台,该平台集成了热力循环分析、尺寸/质量估算、轮挡燃油估算、污染物排放估算、整机噪声估算以及部件气动和结构强度分析等多个模块。采用非支配排序遗传算法进行了发动机总体方案多目标优化研究。计算结果表明：涵道比和涡轮进口温度对轮挡燃油和整机质量的影响较大,后两者在Pareto解中呈近似二次曲线式的分布规律。     

粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为

对国产粉末冶金FGH96镍基高温合金在650℃总应变控制下进行了无保载疲劳试验以及最大拉/压应变保载蠕变-疲劳试验,研究了其失效寿命及失效模式,并与铸造GH4169镍基高温合金的失效寿命进行了对比。结果表明:保载的引入降低了FGH96高温合金的失效寿命,与最大拉应变保载相比,最大压应变保载时产生的蠕变损伤更大,失效寿命更短;FGH96高温合金的疲劳失效寿命基本上高于GH4169高温合金的,但是较高应变幅下(大于1.4%)的蠕变-疲劳失效寿命低于GH4169高温合金的,在较低应变幅下(小于1.4%)则相反;FGH96高温合金的疲劳断口和蠕变-疲劳断口均呈现出表面或近表面多裂纹源失效特征。     

增压级末级流路和末级静叶安装角优化设计

为了改善增压级流场特性、提升包括增压级在内的低压压气机部件的性能水平,本文开展了增压级末级流路和末级静叶安装角的优化设计。通过优化增压级末级动叶和静叶的进口马赫数,验证了末级流路大曲率变化特征对于叶片根部流场的影响;通过优化末级静叶的安装角,降低了内涵支板对上游流场的堵塞效应;在此基础上,实现了低压压气机部件性能水平的提升。三维数值求解结果表明,低压压气机部件设计工况的效率提升了0.30个百分点;末级静叶进口静压的最大值下降了约2 000 Pa,进口静压的周向不均匀性明显降低。本文的研究成果在大涵道比航空发动机压缩部件的气动设计中具有重要的工程应用价值。     

航空航天领域先进复合材料制造技术进展

文章介绍了先进复合材料在航空航天领域的应用概况,综述了航空航天用先进复合材料的成型技术及其发展现状,并在此基础上展望了未来航空航天用先进复合材料技术的发展方向,指出其未来发展的主旋律仍然是降低成本、整体成型以及自动化制造。     

Fe含量对激光立体成形TC4合金组织性能的影响

研究了Fe含量(0.026%,0.18%,质量分数)对激光立体成形TC4合金组织及拉伸性能的影响。对沉积态及固溶时效处理后的组织进行了分析:2种Fe含量下,沿沉积方向组织均为由贯穿多个熔覆层的β柱状晶组成,内部为魏氏组织且晶界处有较小的α集束;固溶时效处理后,随着Fe含量增加,沿沉积方向组织由粗大的柱状晶转变为细小柱状晶,发生了明显再结晶。热处理后试样室温拉伸性能均高于锻件标准要求,沿沉积方向拉伸性能随Fe含量升高而升高,而Fe含量对垂直于沉积方向上拉伸强度影响不大。     

真空热处理对APS-NiCoCrAlY+APS-YSZ热障涂层热循环寿命的影响

通过大气等离子喷涂在HA188合金基材上制备NiCoCrAlY+YSZ热障涂层,然后分别对试样在高真空和低真空中进行1080 ℃的热处理。通过在1100 ℃对热处理前后的热障涂层进行热循环考核,并在具备EDS的扫描电镜下分析了热循环前后的显微组织和成分。结果表明,真空热处理显著提高了APS-NiCoCrAlY+APS-YSZ热障涂层的热循环寿命,一方面是由于真空热处理后在APS-NiCoCrAlY/APS-YSZ界面上形成连续的TGO层受到了抑制,降低了由TGO产生的应力开裂,另一方面真空热处理后的涂层热循环时在APS-NiCoCrAlY的内部产生了更多的氧化物,在一定程度上降低了APS-NiCoCrAlY的热膨胀系数,减少了由APS-NiCoCrAlY/APS-YSZ热膨胀系数不匹配造成的应力开裂。并且低真空热处理的涂层内部失效裂纹没有像高真空热处理的涂层那样均匀连续扩展。     

CFRP层合板爆炸分离损伤模式研究

爆炸分离技术已发展成为航空发动机包容试验中复合材料叶片飞断控制的关键技术,为探究不同埋药槽深对碳纤维增强复合材料层合板爆炸分离损伤模式的影响,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究层合板在爆炸作用下的损伤过程、加速度响应与动能变化趋势,分析了层合板爆炸分离的破坏模式和机理。结果表明：针对25 mm厚层合板,当两侧开槽深度为3 mm时,部分冲击波沿厚度方向形成压缩和拉伸波使纤维出现断裂损伤,部分反射拉伸波沿层间传播使层合板出现分层损伤,层合板未被切断;当两侧开槽深度增大到3.5 mm时,冲击波主要沿厚度方向形成压缩和拉伸波使纤维出现大面积断裂损伤,层合板被完整切断;爆炸产生的能量可以限制在局部范围内,传递给层合板的额外动能较小。该研究成果可为复合材料叶片的爆炸飞脱研究提供先验知识。     

丁腈橡胶与航空发动机油的相容性研究

密封橡胶与航空发动机油间的相容性是关系到航空发动机能否安全运行的重要因素.对丁腈橡胶与季戊四醇酯航空发动机油的相容性进行了研究,以讨论丁腈橡胶在航空发动机润滑组件中的适用性.在160℃温度下,将5080丁腈橡胶浸泡在季戊四醇酯航空发动机油中,5080丁腈橡胶的体积膨胀超过了 25.0％,不能满足橡胶与季戊四醇酯航空发动...     

篦齿盘高敏感孔螺旋铣加工工艺研究

研究了GH4065A粉末高温合金篦齿盘高敏感孔螺旋铣削加工工艺,通过试验摸索出螺旋铣削粉末高温合金异形孔的加工工艺参数,实现了螺旋铣削加工工艺代替传统磨粒流加工的目的。通过对篦齿盘零件材料及工艺结构特点、加工难点的分析,结合高敏感孔加工工艺过程控制要求,采用试验方法,开展切削工艺参数的试验。粗加工过程采用钻削加工方式,主轴转速S=350 r/min,进给量F=0.05 mm/r。一把钻头加工18个孔后,刀具磨损量达到0.191 mm,接近技术要求规定的钻头最大磨损带不超过0.20 mm的上限要求;精加工过程采用?2.8×R0.8四刃端面铣刀,利用端面铣刀刀尖R作为切削刃进行螺旋铣削,并开展铣削过程扭矩监控,主轴转速S=1 700 r/min,进给量F=0.05 mm/r,每层切削深度为0.15 mm,之后进行孔口倒角铣削及孔口毛刷去毛刺加工。通过检测,异形孔加工尺寸满足要求,表面粗糙度达到Ra1.6μm,所有技术指标均满足图样要求。     

某型发动机飞行试验喘振故障分析 ——兼论其对商用大涵道比涡扇发动机研制过程的启示

飞行试验是新型号航空发动机适航取证的重要环节,是全面检验航空发动机性能的重要手段。发动机喘振是指发动机在运行过程中,其气流沿压气机轴线方向出现的低频高幅震荡现象。喘振具有多发性、突发性的特点,极易导致发动机工况恶化并出现机械损伤。在航空发动机飞行试验过程中发生喘振,有可能影响飞行安全并造成严重后果。本文根据某型发动机飞行试验中发生的喘振故障,分析产生喘振故障的原因及典型解决措施,探讨其对商用大涵道比涡扇发动机研制的启示。