某型发动机风扇叶片复合疲劳试验加载系统的分析与测试

某型发动机风扇工作叶片高低周复合疲劳试验中,如何有效地将低周疲劳和高周疲劳进行复合并加载到叶片的考核位置是试验的难点之一。通过对叶片的模态分析与测试,确定了叶片的固有频率并验证了叶片模型的准确性;在叶片模型基础上与轮盘构成组合系统,通过静力分析确定了叶片的危险考核部位,并通过振动分析确定了高周疲劳加载的频率;设计了试验夹具并与叶片构成组合系统,通过仿真计算并结合调试试验及断口分析论证,高低周复合载荷成功地施加到了叶片的考核部位。结果表明:该型发动机风扇三级工作叶片在不同转速载荷下的等效应力分布规律相似,危险部位为叶片耳环处,最大应力达到503 MPa;该型叶片轮盘组合系统存在两个危险共振转速,即n=9 890.92 r/min和n=10 979.8 r/min,共振频率为f=1 318.92 Hz、f=1 439.65 Hz;叶片断裂位置存在疲劳弧线和疲劳条带等典型的高低周复合疲劳断口特征。     

一种可变刚度弹性轴承座的设计

为了研究轴承座刚性对转子振动的影响,满足转子系统对轴承座不同刚度的要求,针对试验转子系统,提出了一种可变刚度弹性轴承座的设计方案,并研制可变刚度弹性轴承座,提出了轴承座刚度计算和测量的方法.试验表明:该可变刚度弹性轴承座效果良好.     

缘板干摩擦阻尼器叶片减振实验研究

为了减小叶片振动,在叶片缘板部位设置干摩擦阻尼器,以引入外加阻尼。本文介绍缘板干摩擦阻尼器叶片减振实验研究方法;针对带阻尼器的单叶片、双叶片,在3种激振力、9种正压力情况下,进行1阶弯曲、1阶扭转、2阶弯曲强迫振动实验;对试验结果进行分析,获得阻尼器对不同振型下振动响应和谐振频率的基本影响规律。实验结果表明:干摩擦阻尼器对1阶弯曲、1阶扭转振动有一定的减振效果;对2阶弯曲振动没有减振作用。     

基于VXI总线的发动机自动测试系统设计

针对某型发动机高原起动的特点，提出了用VXI总线对飞机和发动机信号进行采集和处理的解决方案，经实际使用证明，取得了很好的效果。     

某型发动机风扇叶片的损伤预测与振动分析

为了延长某型发动机风扇叶片的使用寿命,其关键在于如何准确地预测产生疲劳损伤的位置以及发动机工作时可能存在的共振状态,并针对性地采取相应措施。针对这一难点,应用Ansys软件建立叶片模型,并由模态分析测试验证其合理性,在此基础上建立叶片轮盘系统模型,对系统进行静力分析和有预应力的模态分析,成功地预测了叶片产生疲劳损伤的具体位置及系统共振时的形式、临界转速及频率。结果表明:叶片轮盘系统在不同离心转速载荷下等效应力分布方式相近,无明显变化规律,且叶片产生疲劳损伤的位置均为与叶高方向垂直的耳环处,及耳环与橼板的转接处;叶片轮盘系统不可能出现高频激振力引起的共振,可能会发生低频激振力引起的共振情况,且其形式为1阶弯曲振动,转速为8 425.51 r/min,频率为567.29 Hz。     

某型发动机风扇叶片振动应力监控方法

在某型发动机风扇工作叶片高低周复合疲劳试验中,为了对叶片考核部位的应力进行有效监测和控制,对叶片夹具系统进行瞬态分析,并结合应力标定中的测试数据,得到考核部位振动应力与系统监测点振幅的关系,将不可测量的应力转化为可测量的振幅,从而可以通过对叶片振幅的调控实现对考核部位应力的有效监测和控制。结果表明:系统监测点的振动幅值与激振点实际加载的振动信号幅值满足线性关系;当系统监测点的振幅趋于稳定后,叶片考核部位的应力也趋于稳定,且两者满足线性关系。     

基于故障敏感度的证据权重计算方法及其应用

典型证据权重计算方法存在只有少数传感器判断正确而多数判断错误的高冲突证据的加权D-S决策融合问题,针对此问题,提出一种基于故障敏感度的证据权重计算方法。首先,通过核函数主元分析(kernel principal component analysis,简称KPCA)提取非线性的敏感特征;其次,基于故障检测原理计算该特征的故障敏感度,并将其作为传感器的故障敏感度;最后,计算得到基于故障敏感度的传感器决策权重,并将该权重及等权重法和基于决策距离方法的权重共同应用于转子故障模拟实验台的融合检测与诊断中。结果表明,该方法能对故障敏感、包含故障信息多的传感器赋予更高的权重值,提高其决策地位和作用,反之则赋予较小的权重,"弱化"其决策地位和作用。通过证据权重的"调节"作用,使得该方法无论是在只有少数传感器发现故障的证据高冲突情况还是在冲突不大或无冲突时,均取得了更好的决策融合结果。     

双转子系统考虑影响系数的随机平衡方法

针对航空发动机双转子系统的动平衡问题,考虑转子间相互耦合影响,提出相对影响系数的概念,建立了随机平衡方法;在模型转子的不平衡量随机分布时,利用随机平衡方法进行了理论计算与实验验证。该方法可以进一步推广于实际转子系统的动平衡中,在现场动平衡中有着广泛的应用前景。     

某型航空发动机双转子系统动力学特性计算

针对双转子航空发动机的动力学特性问题展开研究,以传递矩阵法为基础,建立数学计算模型,引用经实验验证的算法,结合某型航空发动机双转子的实际结构,对其动力学特性进行理论计算,对结果进行分析,得出结论,为航空发动机转子动力学特性的调整和发动机的故障诊断提供了一些理论参考。计算结果表明:该发动机转子在额定工作转速范围内存在一阶临界转速,但临界转速远离工作转速,说明柔性转子设计合理。双转子系统中由于中介轴承的耦合作用,一个转子的临界转速随另一个转子转速的增加而增加。     

基于多目标优化算法的发动机进气道设计

在发动机进气道满足性能的基础上采用多目标优化方法对其结构进行多目标优化设计.提出了利用多目标进化算法的优化策略对进气道进行优化设计,选取进气道气流转折角作为设计变量,在进气道尺寸以及流量的约束条件下,采用Halton序列产生初始均匀种群,利用Pareto的非支配排序的方法对发动机进行优化设计以达到尽可能小的阻力系数、尽可能大的总压恢复系数和进气道升压.通过文中设计的多目标进化算法对发动机进气道进行优化设计,得到的优化解均优于初始设计的Pareto最优解,表明多目标进化算法较强的适应能力,达到了进气道优化设计的目的,为发动机进气道的优化设计提供了参考.