大型民用飞机辅助动力装置性能仿真

分析典型辅助动力装置（APU）系统的结构和气动热力学过程,采用面向对象的数值仿真方法,利用C＋＋程序建立了APU各部件类;针对某150座级民用飞机选用的APU型号,将部件类组成具体的APU整机数学模型.依照此型APU的运行工况,完成了气动热力计算和非设计点性能计算,得到其设计点性能参数及用于飞机环境控制和主发起动模式下的工作包线及高度-速度特性、温度特性、负载特性.     

辅助动力装置导叶调节规律及对性能影响研究

以带负载压气机的辅助动力装置(APU)为研究对象,为实现进口导向叶片(IGV)在不同角度下引气流量与负载压气机出口流量的匹配设计,根据已有的IGV在30°,50°,75°和90°时对应的负载压气机特性,建立引气特性插值表,设计IGV开环控制规律,并在此基础上完成了引气量稳态变化、动态变化以及卸载过程数值仿真,分析了引气量改变对动力段压气机工作点和APU性能参数的影响。仿真结果表明,引气量在0.6~1.8kg/s范围内变化时,IGV开环控制规律能够根据引气量和环境大气调节IGV角度,确保负载压气机始终处于稳定、高效的工作状态。该控制规律在全包线范围内均适用,可以应用于APU引气匹配设计。     

飞机辅助动力装置引气特性计算方法

作为飞机环控系统与主发动机起动的气源,以目前广泛应用的带负载压气机结构APU(Auxiliary Power Unit)为研究对象,进行引气特性计算模型与计算方法研究.首先介绍了APU结构与引气工作特点,然后分析了建模时喘振控制阀SCV (Surge Control Valve)控制方法与APU共同工作机理,最后采用部件法建立了该类型APU引气计算数学模型.以某型APU为对象进行数值仿真并与实际试车数据比较,计算误差小于3％,表明所采用的建模方法是正确的,所建立的模型能够满足工程需求.     

辅助动力装置喘振控制方法

以带负载压气机的辅助动力装置（APU）为研究对象,分析了其引气工作特点及负载压气机喘振机理,提出采用出口换算流量小于最小稳定工作流量的方法来控制负载压气机稳定工作,当APU出口换算流量小于最小稳定工作流量2%时,通过打开喘振控制阀（SCV）防止APU喘振.设计了比例积分微分（PID）控制器控制SCV开度,试车数据与相同条件下的逼喘仿真试验结果对比表明,所提出的方法既可避免负载压气机喘振,又可保证出口压力满足引气要求.     

基于PEM的辅助动力装置系统辨识与仿真

辅助动力装置（APU）是一个复杂的非线性系统,为了研究APU的工作特性,必须对其进行数学建模。本文依据某型APU地面试车数据,采用基于预测误差法（PEM）的输出误差模型进行系统辨识,建立了APU某一稳态点的＂小偏差＂数学模型,以满足后续控制规律的设计和研究。MATLAB仿真结果表明,此方法对APU模型辨识可行。验模表明,所建模型精度很高,且能实时准确反映APU性能,因而可在该状态下基于此模型进行控制器设计。     

基于动态故障树分析的民用飞机辅助动力装置系统安全性评估

在民用航空工业领域,传统的故障树分析方法广泛运用于系统安全性评估。然而,包含系统/子系统运行的时序阐述以及备份、冗余表达在内的动态特性不能通过传统故障树呈现。另一方面,民用飞机辅助动力装置(APU)经常作为一个冗余系统运作,因而其行为可以通过运用动态故障树进行适当的描述。所以APU的这种特性激发了动态故障树分析在APU系统安全性评估上应用的关注。首先介绍了两种动态门(优先与门和冷备件门),其定量计算通过施用马尔可夫模型来呈现;然后分别通过传统故障树以及动态故障树分析了APU系统安全性评估的两个典型案例;最后进行了两种故障树分析(FTA)的比较,其结果显示出通过合理的应用,动态故障树(DFTA)方法达到了对于真实情况来说相当高的精度,并且对指数分布函数施用二阶近似后,其运算成本也是可以接受的。     

辅助动力装置控制系统传感器智能解析余度方法

针对辅助动力装置(APU)控制系统传感器故障,提出了一种基于协方差优化集成极限学习网络(COSELM)的传感器智能解析余度方法。该方法能够根据在线序列预测误差的最小方差来自适应更新单个在线序列极限学习机的权重系数,发挥和权衡各个学习模型的优势,通过提高模型算法的稳定性和泛化性,改善传感器智能解析余度的精度。通过在某辅助动力装置控制系统传感器解析余度的验证表明,提出的COSELM方法可以解决传感器在发生偏置故障时的信号重构问题,重构误差不超过1%,适用于不同辅助动力装置个体,为其提供可靠的解析余度。     

离散时间T-S动态故障树在民用飞机辅助动力装置系统安全性评估中的应用研究

辅助动力装置（APU）是安装于飞机上的、用于提供辅助动力源的、自成体系的小型发动机。在民用飞机APU系统安全性评估过程中,逐步采用动态故障树对传统故障树进行优化,使故障树分析结果能够更加精确地体现系统失效的动态特性。不同于传统故障树可以根据布尔逻辑求解,动态故障树一般需要转化为同构的状态空间模型才能求解。这种求解过程欠缺通用性,并且存在指数爆炸问题。采用离散时间T S动态故障树计算方法,计算了APU系统故障树中的一段子树的顶事件的失效概率,并与使用马尔可夫模型计算的结果进行比较。计算结果发现随着任务时间分段的增加,相对误差单调下降。当任务时间分段大于5时,相对误差小于1%,在计算精度满足要求的情况下能够显著降低计算成本。     

某辅助动力装置涡轮盘腔泄漏影响数值研究

本文采用数值模拟的方法研究了盘腔泄漏流对某型辅助动力装置涡轮部件性能及流场的影响,并分析了其作用机理。结果表明,盘腔泄漏流对涡轮性能有较大影响,泄漏流不影响涡轮进口流量,但会影响功率分配并明显降低涡轮效率。优化搭接结构可减小盘腔泄漏流流量,提高涡轮效率。盘腔泄漏流对二级导向叶片通道流场影响较小,对二级工作叶片的影响主要集中在30%叶高以下区域。盘腔泄漏流促进了二级工作叶片叶根部位漩涡的发展,增大了叶片通道的二次流损失。     

民用飞机辅助动力装置进气系统降扬雪适航验证要求研究

CCAR和FAR附录APU草案以及CS25 J分部中均在进气系统防冰条款中对APU在降扬雪条件下的运行提出了要求.对于符合性方法,目前CAAC还未有相关指导文件,FAA和EASA则分别给出了一些详细要求,但两者还存在部分差异.本文对比了CCAR和FAR以及CS25 J分部中APU进气系统降扬雪条款内容差异,研究了FAA...     

APU舱门局部结构排液分析

依据APU舱排液相关的适航条款要求,在10 min内需要通过排液结构排出超过90%的舱内积液且不增加额外着火风险。由于舱门为APU舱的主要排液结构,为满足适航要求,目前已有针对民用飞机APU舱门排液分析方法的研究工作,主要从结构总体布局的角度出发,假定全APU舱存在唯一确定排液口,讨论分析了排液口尺寸与排液速率的关系。但对于局部结构的排液能力鲜有讨论,当APU舱门采用分段密封件布局时,不当的结构外形以及不合理的尺寸设计,可能导致可燃液体从密封搭接位置泄露,从而增加意外着火的风险,因此局部结构的排液设计对于舱内液体安全有效的排放同样十分重要。基于大型客机APU舱门的排液需求,分析了舱门局部积液结构的排液能力以及相关影响因素,针对此类因素,确定其设计要点,并分别给出了对应的结构优化措施。     

民用飞机辅助动力装置舱排液装置设计方法研究

民用飞机辅助动力装置（APU）舱排液装置用于将APU舱内可能泄漏的可燃液体排出机外,对整个系统和飞机的安全具有重要意义。针对重力排液,总结了APU舱排液装置的设计要求及相关机型的排液设计方案,在此基础上研究了民用飞机APU舱排液装置相关的设计要素和设计流程,获得了民用飞机APU舱排液装置的初步设计方法。     

典型支线飞机辅助动力装置系统总体布局研究

通过对CRJ700、ERJ170和ARJ21等典型支线飞机APU系统总体布局进行研究,结合工程经验,分析并总结出支线飞机APU系统总体布局的相关影响因素,给出支线飞机APU系统的最佳安装位置。APU舱通风冷却系统的冷却方式,以及对APU选型的建议。     

辅助动力装置环形回流燃烧室数值研究

利用Fluent软件计算辅助动力装置(auxiliary power unit,简称APU)环形回流燃烧室三维两相喷雾燃烧流场,研究不同进口温度和油气比对两相喷雾燃烧流场的影响,采用标准 k-ε 模型模拟湍流黏性,离散相模型(DPM)追踪油珠运动轨迹,燃烧模型采用非预混平衡化学反应模型.计算结果表明:随着进口温度和油气比的增加,燃烧室出口温度相应增加,但温度分布规律基本保持不变;计算结果与试验测量结果比较吻合,说明采用的数学模型和计算方法可用于预估实际APU回流燃烧室三维两相喷雾燃烧流场.      

辅助动力装置使用限制适航验证研究

民用飞机辅助动力装置（APU）的可靠运行直接影响航前勤务效率与飞行关键阶段应急能源保障能力。科学构建与验证其使用限制体系,是确保APU服役可靠性的核心控制要素。通过解析CCAR25部适航条款的技术要求,构建APU使用限制参数技术分类矩阵,并结合某型飞机适航审定实践,给出了APU使用限制条款的适航验证方法和验证路径,为APU使用限制设计与适航验证提供参考。     

辅助动力装置排气系统气膜冷却效果

为研究辅助动力装置（APU）排气系统的冷却空气引射孔、引射缝以及飞机后整流罩形状等对冷却效果的影响,采用商业CFD软件Fluent,选用realizable k-ε湍流模型和DO热辐射模型建立了13个有不同引射孔位置、引射缝尺寸和飞机尾罩形状的排气系统流动和传热数值计算模型,得到了流场、温度场和热流分布。计算结果表明,冷却空气引射缝大小、引射孔的位置与形状面积以及后整流罩形状对APU排气系统的气膜冷却效果有重要影响。