航空发动机防喘系统设计与研究

在分析发动机不稳定工作特征的基础上,介绍了表征发动机不稳定参数的,要用了相对压力脉动△P／Pcp和脉动频率fn=1/T来表示失速信号,因为在不同转速下压力脉动的相对值△P／Pcp保持不变。其次介绍了电子信号发生器的频率特性,在喘振或失速过程中,电子信号发生器在相应的频率范围内及时响应,控制发动机执行机构的动作以消除发动机喘振并到发动机原始工作状态。此外也对防喘系统的类型及组成作了介绍,对于不同的防喘系统类型,其使用的场合是不同的,这是根据发动机的使用条件来确定的。最后介绍了防喘系统有效性的评估方法,防喘系统有效性的评估方法是在温度畸变发生器试车台上确定的。     

压气机失速及喘振模拟技术研究

本文了一个有能力展示诸如压缩系统喘振和旋转失速行为的一维非定常逐级压缩系统过失速模型,讨论了模拟技术、控制方程,数值方法以及数值稳定性准则,通过利用试验所得的低速压气机的过失速级特性,模拟了这个系统的过失速行为,并把模拟结果和前人在类似低速压气机上所作的过失速试验结果进行了比较,两者的规律和特性是一致的。     

涡扇发动机过失速性能数值模拟

基于风扇、压气机的级特性 ,发展了涡扇发动机过失速一维非定常逐级模拟技术 ,采用了分析压缩系统过失速响应的动态滞后方法 ,通过调节发动机尾喷管的出口面积来模拟发动机的过失速状况 ,得到了合理的定性结果     

航空发动机的防喘控制

失速和喘振现象严重影响航空发动机的正常使用和飞行安全,引起人们的普遍关注。防喘控制已成为发动机(或推进系统)控制必不可少的组成部分。本文从工程设计的角度着重介绍失速和喘振征兆的预测方法;用实例说明不同形式发动机防喘控制的组织;并一般地提到了防喘控制的发展。     

基于喘振信号处理仿真系统的航空发动机判喘参数优化设计

为了提高某型涡扇发动机判喘的准确度和时效性,基于PXI计算机设计了用于判喘参数优化的喘振信号处理仿真系统。完成了发动机台架试验的喘振特征信号高频同步采集,实现了喘振信号机载处理系统的数字化。通过喘振信号的模拟输出与机载处理仿真,分析了喘振信号的低通和带通滤波参数、压差信号直流分量高选值、判喘阈值、喘振确认持续时间、消喘指令持续时间6个参数对判喘系统的影响,并对判喘参数进行了优化设计与验证。通过参数优化,发动机小状态的判喘时间由86 ms缩短到53 ms,大状态由无法判出到有效判出喘振。结果表明：该系统有效地提高了发动机判喘的准确度和时效性,可广泛用于航空发动机判喘系统的参数优化与设计验证。     

侧风影响下航空发动机失速/喘振适航审定方法

由于压缩系统的喘振和旋转失速问题是航空发动机在运行过程中经常遇到的两类气动不稳定现象,针对中国民航规章(CCAR)中33.65条的失速/喘振特性条款进行了解析。并以Rotor 67为研究对象,从适航审定的角度出发,建立了一种侧风影响下发动机喘振/失速裕度的快速预估方法。该方法的结果表明:当侧风速度为35 m/s时,起飞状态的喘振裕度下降了5.1%,着陆状态的喘振裕度下降了19.8%。     

某型发动机喘振综合治理及扩稳试验

为了解决某型发动机旋转失速、喘振问题 ,在深入分析其原因的基础上 ,提出了对该型发动机从生产、使用和修理等多个环节进行综合治理的方案。为了扩大发动机的稳定裕度 ,把第二级静叶的安装角加大了 2° ,并通过调整喷口面积来弥补对发动机性能的影响 ,进行了相应的试验 ,结果表明 ,这种方法对于减少大修发动机失速、喘振是有效的 ,可行的。     

加力涡扇发动机喘振与消喘模拟

基于气动耦合原理,发展了涡扇发动机风扇出口分流环计算模型,并进一步基于多级轴流压气机系统的逐级单元控制体模型,建立了混合加力涡扇发动机喘振及其喘振消除的数值模拟方法,并将其应用于某型全台加力涡扇发动机过失速特性模拟。在加力状态下采用收小尾喷管喉道面积诱导了风扇压气机过失速—喘振过程,并给出了预先对加力燃烧室实施切油消除风扇压气机喘振数值模拟结果。      

航空涡扇发动机的不可恢复失速问题

不可恢复失速是70年代中期在F100加力涡扇发动机外场使用过程中表现得比较突出的一种影响发动机操作性的气动不稳定现象，不可恢复失速与新一代高机动性能战斗机及其高推重比加力涡扇发动机的服役具有内在的关系，由于不可恢复失速具有的出现时尚难预测，出现后利用常规操纵手段难以消除，因此具有较严重的破坏性，本就不可恢复失速产生的原因，美国针对该问题进行的试验和理论分析以及在设计和使用中如何采取措施减小危害性进行简要的分析。     

多级轴流压气机不同工况下失速／喘振试验研究

通过试验的形式,开展了多级轴流压气机在静叶优化角度及中间级引气情况下的失速／喘振试验研究。采用高精度、高频响的动态压力传感器,高速同步采集板、快速A／D采集板和高速处理机相结合,借助于频谱分析的方法来找出失速／喘振频率,并且找出对应该频率的各通道之间的相位差,分析出失速／喘振首发级。利用DASP6．61数据大容量自动采集与信号处理系统对喘振信号进行数学处理。试验结果表明：测量手段及数学处理模型是可行的。在压气机静叶优化条件下,不同的引气量对失速／喘振有影响。     

某单级跨声速轴流压气机失稳过程试验

为了深入认识高负荷单级跨声速轴流压气机的失稳过程,揭示其不稳定流动现象的发生、发展及其诱导压气机失稳的物理本质,针对某单级跨声速轴流压气机开展试验研究,对整个失稳过程进行了稳态和动态试验测量.通过对原始信号进行低通滤波和FFT(fast Fourier transform)分析,结果表明:在失稳过程中,静子叶根区域首先出现大幅值、轴对称的轴向低频扰动,此时,该压气机50%叶高以下的加功能力有所下降,但整机并未完全失稳.由于该扰动具有频率低、轴对称、幅值大等典型特征,因此,将这一现象定义为局部喘振.随着流量进一步降低,该扰动会沿轴向和径向传播,最终发展到全叶高,此后,该扰动在转子叶尖区域诱发出旋转失速团,最终导致压气机完全失稳.      

跨声速压气机转子失速过程的实验

针对一台跨声速压气机转子在不同转速下的失速过程进行了稳态和动态实验研究.通过对原始信号、小波分析结果以及FFT(fast Fourier transform)变换结果的分析得到,该压气机转子在3个不同转速时均为突跃型全叶高失速,流场中存在一个失速团,失速团沿周向的传播方向与转子转动方向相同,其相对静止坐标系的量纲一转速随转子转速的增大而减小,对这一规律产生的原因进行了分析.      

压气机失稳过程的幅值与频率理论研究

在压气机主动稳定控制与健康监控时,为了准确描述失速和喘振的幅值与频率特性,以压气机系统模型为基础,从动力学的角度,基于失速团的构成,应用模态波理论分析压气机失速行为;基于压气机喘振的一维振荡特性,应用强非线性理论分析喘振现象;通过分析推导并给出压气机失稳过程的幅值与频率理论描述。数值仿真表明:失速与喘振的幅值与频率是压气机特性、压气机结构参数与气流参数的函数,在失速过程中,模态阶数越低,其幅值越先出现并趋于稳定;扰动模态阶数越高,旋转频率越大;在喘振过程中,压气机出口节流系数越小,喘振幅值与振荡频率越大。     

航空发动机喘振引起转子系统横向载荷的确定方法

对喘振引起的转子系统的横向载荷进行了研究,对发动机喘振过程中的压力脉动信号进行FFT分析和相关分析,识别出旋转失速时失速团的旋转速度,推断出整个截面的压力分布,进而得到了喘振对转子的横向作用力。     

高性能航空发动机先进风扇和压气机叶片综述

详细介绍了国外高性能航空发动机先进的风扇和压气机叶片的特点、发展和应用。所介绍的叶片,包括掠形转子叶片、弓形静子叶片、吹吸叶片、分流小叶片、空心叶片和复合材料叶片。     

低速轴流压气机旋转失速演化机制研究

为深入探讨轴流压气机旋转失速机理,利用全环非定常数值模拟在出口边界添加节流阀模型模拟压气机节流过程,通过试验测量与数值模拟结果对比分析,澄清了低速轴流压气机失速先兆及失速团的产生和演化过程。研究结果表明：压气机在转子叶片安装角存在几何偏差的情况下,spike型失速先兆是由2阶模态的整阶扰动演化而来,并最终直接形成2个大尺寸全叶高的失速团;与轴对称转子模型相比,考虑存在几何偏差的转子模型的数值模拟结果更为接近试验测量结果。     

小尺寸多级轴流压气机喘振现象试验

针对某小尺寸多级轴流压气机,在首级转子叶顶沿弦向布置Kulite动态压力传感器以及在后面级插入高频压力探针,通过动态测量试验,研究不同转速下多级轴流压气机喘振现象.结果表明:在中高转速下,该压气机深度喘振是由模态波扰动发展成旋转失速,从而引起流动堵塞,最终导致流动崩溃所造成的;在低转速下,压气机轻度的经典喘振由模态波直接引起的,在喘振周期内一直伴随有旋转失速的产生、发展和消失.      

单级轴流压气机的旋转失速特性实验

以一台单级低速轴流压气机为研究对象,采用在压气机周向、轴向不同位置处布置多个动态压力传感器的方法,获取了压气机失速过程中不同位置动态压力信号的变化情况,通过对各测点的压力信号分别进行了时域、频域分析.结果表明:压气机在失速前出现尖脉冲型扰动;失速后的失速团的有分裂和合并的现象,个数在1和2之间相互转换,但退出失速时总是由两个合并成为一个,并且在几个转子周期内迅速退出;对失速时的压力信号频谱分析证明了对失速团个数判断的准确性.      

紧连阀轴流压气机变转速过失速瞬态模型

为了给各种压气机喘振主动控制器提供验证平台,提出了一个新的旋转失速及喘振模型.该模型在Moore-Greitzer轴流压气机过失速瞬态模型的基础上,考虑了转子动态及旋转失速高阶谐波对压气机气动稳定性的影响,并且在模型中增加了紧连阀作为执行机构.仿真结果表明:随着压气机转速的增加,压气机的失稳行为由旋转失速转为喘振;压气机转速的变化作为系统内部扰动,可能使压气机在节流阀开度较大时便进入气动失稳状态;虽然压气机初始扰动仅含有1阶谐波,但随着旋转失速的发展,高阶谐波强度不断增长而变得不可忽略.