航空发动机配套成品振动试验方法研究及应用

为了缩短研制周期,降低研制费用,需制造出长寿命、高可靠性的航空发动机配套成品,振动试验作为产品寿命期内必然经历的试验项目,其试验方法的准确性直接影响产品交付后的质量。本文结合航空发动机成品振动试验的现状,在对比分析了国内外相关标准正弦振动试验要求差异性的基础上,结合国外产品研制中的振动试验要求,提出基于疲劳次数的航空发动机成品振动试验方法。最后,以发动机排气温度传感器振动试验方法为例,分析试验方法的合理性。     

航空发动机外部附件振动试验载荷谱编制

编制准确有效的航空发动机附件系统振动试验载荷谱是提高振动环境试验有效性,从而提高附件可靠性的关键手段。 针对行业中采用的振动环境试验载荷谱不能准确考虑实际发动机外部振动环境特征,严重影响振动环境试验有效性的现状,基于 涡扇发动机外部振动环境实测数据,采用离散频谱校正技术和工程截取法将简谐与随机2类振动信号进行分离,并充分考虑振动 环境的非确定性和多工况影响,统计归纳获得2类振动信号的上限值,划分频段并简化实测谱,编制适用于共振驻留试验的简谐 振动试验载荷谱和随机振动试验的随机振动试验载荷谱。结果表明：采用离散频谱校正技术对简谐振动信息具有良好的识别精 度,在强噪声影响下幅值识别误差仍控制在5%以内;采用工程截取法提取随机振动组分具有较高的效率;频谱分频段简化编制载 荷谱的方法既能保留振动能量的频域分布特征,又具有良好的工程应用便捷性。基于实测振动数据所编制的载荷谱能够为航空 发动机外部附件的振动环境试验提供关键输入。     

环境应力筛选方法

为了提高产品的可靠性,就要对产品进行可靠性试验,对此,本文介绍了一种随机振动加温度循环的环境应力筛选方法。这种方法用于生产线上出厂前的电子产品筛选试验。其目的是把产品故障消灭于交付使用之前,使产品的可靠性提高。本文还对施加随机与正弦振动环境进行了比较,试验结果表明,施加随机振动比施加正弦振动有效得多。     

机载设备可靠性试验实测振动数据归纳方法研究

根据产品可靠性大纲的要求，要制订可靠性验证试验计划，确定振动试验条件。由于可靠性验证试验的最大应力明显低于振动环境试验量值，这就提出了一个问题：怎样从实测振动数据来制订可靠性验证试验的振动条件。本文的目的就是研究机载设备可靠性试验条件实测振动数据的归纳方法。具体研究了：ａ．区域平均法；ｂ．峰值包络降低法，分直接下降６ｄＢ和９ｄＢ两种情况；ｃ．等效１／３倍频程带包线法。最后将这三种方法四种情况的结果     

航空发动机成品振动环境分析与试验载荷谱确定

通过对航空发动机成品的振动环境进行试验测试获得其振动环境特征。并在此基础上,依据发动机寿命剖面和任务剖面,采用加权系数法,建立用于成品振动环境试验的载荷谱。     

无人飞机环境振动试验条件的计算分析

为了检验无人驾驶飞行器某些机件的机械强度,以及电气设备和自动控制系统的工作的可靠性,除了要对成品附件进行环境振动试验外,更重要的是对整机的电气及自动控制系统进行与飞行器工作条件相适应的环境振动试验.环境振动试验的条件,通常应根据大量的实测数据进行统计分析提出.但在缺乏实测数据的情况下,我们试图用计算分析的办法来确定环境试验条件.本文就是介绍我们在确定无人飞机环境振动试验条件的一些分析考虑.     

航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现

为满足航空发动机及机载产品研制过程贴近使用环境的振动考核试验需求,需根据发动机实测振动数据给出振动考核试验所需的输入谱图。依据GJB/Z 126-99中给出的环境测量数据归纳方法,建立了发动机实测振动环境谱统计归纳方法并通过程序实现。利用发动机多架次实测试飞振动数据统计归纳得到发动机测点位置的振动实测谱。基于能量等效及信号频域特征分布一致原则,将归纳得到的实测谱转化为可用于振动台输入的振动环境谱,并在振动台上进行了振动信号的复现试验。结果表明：振动台输出信号与发动机实测振动信号频域分布特征一致,在统计频率带宽范围内振动总量最大相差5.7%,证明了转化方法是合理的,为航空发动机机载设备贴近使用环境的振动考核试验方法提供了真实的输入谱图。     

基于动力学分析的发动机测振截面选取

研究了发动机测振截面选择的建模方法和优化算法。确定测振截面选择思路,建立转子-支承-机匣整机模型,计算正常和故障条件下转子动力学特性,并依据总体方案规定的传感器数目,确定测振物理量较大的转子截面或支承位置,完成振动传感器布置方案的初步确定。进一步提出测振方案优化方法,通过对实测数据进行分析,考虑实测信号的信噪比和信息冗余性,确定各测点振动数据有效信息量,判定测振方案是否合理,并选择机载测点。以某型发动机为例,设计监测点布置方案。结果表明:机载测点与该型发动机实际机载传感器测点位置相同,验证了测振方案的建立方法、优化方法和机载传感器选择方法正确可靠。单元敏感度越高,反映转子振动越明显。振动相似度越低,反映发动机整机振动特性越全面。研究结果为航空发动机测振截面布置提供重要依据。      

涡轴发动机转速信号故障对策研究及试车验证

以某型涡轴发动机为对象, 对转速传感器失效状态下全权限数字电子控制系统(FADEC)采取的控制对策进行研究.确定了某型涡轴发动机的容错控制规律.试验在台架条件下进行, 采用“故障模拟杆”方法, 对发动机容错控制进行研究.试验结果表明, 所采用的故障对策和验证方法实施方便, 容错控制能够有效维持发动机的功率输出.验证试验为双发装机匹配提供了有益的经验, 对其它型式的发动机亦具有参考价值.      

基于趋势分析的发动机振动故障识别

总结十种航空发动机整机故障的振动特征发现,单纯从频率角度分析几乎所有故障模式都表现为转子基频,但是不同故障的振动幅值发展趋势却有所不同.基于此提出了基于趋势模型的发动机振动故障识别方法.讨论了发动机整机振动趋势的数学描述及不同故障模式的趋势发展特征;建立了平稳波动模型、周期摆动模型、线性发展模型和阶跃突起模型分别描述发动机振动正常状态和三种典型故障模式;为了有效识别上述四种模型,提出了模型识别准则并实现了识别算法.最后以四组发动机实测趋势数据作为案例进行验证,结果表明该方法可以有效地区分故障模式,验证了该方法的正确性和工程实用性.     

某型发动机可靠性环境因子分析及应用

某型航空发动机在使用过程中故障率较高,结合其外场使用数据,以可靠性理论为基础,建立了基于Van Montfort方法的威布尔分布检验模型,根据该模型判定发动机主机的使用数据服从威布尔分布,确定了可靠度函数和故障率函数;针对发动机主机可靠性受环境影响的问题,建立了可靠性环境因子分析模型,以评估海洋环境条件对发动机可靠性的影响。并据此对使用单位和生产单位提出了一系列提高发动机使用可靠性的建议。     

某型发动机典型可修复附件可靠性分析

针对传统方法评估航空发动机可修复件可靠性指标的部分不合理性,从外场可靠性信息特点着手,结合可修复件的结构特性,应用随机过程理论完善整个可修复附件的可靠性评估过程。基于可靠性评估模型、可靠性评估指标及外场数据等特点,提出了某型发动机可修复附件可靠性评估分类方案,为合理确定可修复附件的可靠性和维修性指标奠定了基础。     

试飞阶段可靠性评估方法及试验方案设计

提出将基于2参数威布尔分布的小子样零故障寿命试验方法用于航空发动机等高可靠性航空武器装备设计定型试飞阶段平均故障间隔时间评估以及可靠性专项试飞/地面试验设计,通过计算给出可靠性评估及试验设计系数用表;同时采用Matlab对航空发动机历史试验数据进行拟合,得到对应的形状参数;在此基础上,以某航空发动机为例对该方法工程应用的适用性和有效性进行验证。结果表明:该方法具有较强的工程应用性,可用于解决试飞阶段航空发动机等高可靠性产品可靠性评估及试验设计问题。     

某型钛铝合金航空发动机叶片高温高周振动疲劳实验

以某型钛铝合金航空发动机叶片为研究对象,针对该型叶片高温高周振动疲劳实验时遇到的高温疲劳应力监测、高频激励等问题进行了实验方法研究。采用闭环控制最大应力的方法解决了高温疲劳应力的监测,通过夹具放大设计实现了高频激励,利用辐射加热和电磁振动台完成了温度载荷和振动载荷的综合施加。运用所述的高温高周振动疲劳实验方法,对该型叶片进行了寿命实验。实验的高温疲劳应力控制精度优于±2%,得到该型叶片可靠度为50%的中值疲劳极限是444 MPa,并有效获得了其寿命曲线。该实验方法适合航空发动机叶片高温高周振动疲劳实验,并可为其他航空发动机零部件高温高周疲劳实验提供参考。     

某型军用发动机使用可靠性评估

某型军用航空发动机在实际使用中故障频发,为了寻找制约整机可靠性提高的薄弱环节,提高飞机战备完好性,提出了基于部件系统及其重要性的航空发动机可靠性评估方法。并依据外场故障数据,利用该方法对某型发动机的使用可靠性进行了评估。采用层次分析方法（AnalyticHierarchyProcess,AHP）,建立了具有3层评估指标的整机使用可靠性评估系统。运用数理统计的方法,根据同类型故障的寿命分布模型计算其可靠性指标。运用加权融合的方法获得部件系统及整机的平均故障间隔时间TM,用以评估发动机的使用可靠性,为该型发动机各个部件系统的外场维护及定检时间提供了参考。     

航空发动机振动数据管理系统建立及应用

介绍了利用航空发动机台架试车的振动测试仪器、磁带记录仪、信号分析仪与计算机联机，对其振动数据进行自动采集、分析处理建库。并基于ＯＲＡＣＬＥ数据库管理系统的ＰＲＯ＊Ｃ工具，开发了航空发动机台架试车振动数据管理系统，实现了振动数据的自动录入、动态检索以及振动特性分析等功能。     

大型发动机转子本机平衡技术试验研究

在没有高速动平衡机的情况下,对大型航空发动机风扇转子进行平衡,需要采用叶片质量矩优化排序来完成初始平衡,之后在试车台进行本机平衡的方法。分析了某大型发动机在试车中的本机平衡过程,认为在发动机没有发生碰摩等故障,且整机振动未危及安全的情况下,本机平衡转速应尽可能提高。以发动机叶片监测系统所测磁钢信号为基准,利用1次试加配重,通过振动相位和幅值的变化,来确定转子原始不平衡量的大小和方向。试验结果表明,利用该方法进行平衡后,发动机整机振动明显减小,符合发动机试车的要求。     

航空发动机管路振动应力原位抑制试验

为解决航空发动机管路振动应力超限问题,提出航空发动机管路振动应力原位抑制概念,制定了管路振动应力原位抑制流程,提炼出基于管路基本管型、卡箍基本约束方式的振动应力原位抑制方法;结合发动机整机试验,对管路系统振动应力测试截面、试车程序进行了分析,并将所建立的分析流程和方法应用到某型发动机管路系统设计和试验中。结果表明:振动应力原位抑制后的管路系统承受住了实际工作环境的考验,验证了流程和方法的有效性;管路两端管接头焊接处、与附件相连接头处、刚性接地卡箍处,是应力较大的区域,应进行重点监控;采用3 min试车方案可在保证测量数据准确有效的前提下,降低测试成本并提高1倍的测试效率。管路振动应力原位抑制流程和方法可为航空发动机管路系统的设计、振动应力测试及抑制提供参考。     

基于模糊数的航空发动机可靠性预计模型

根据模糊数适于量化模糊信息的特点,运用模糊集和区间分析理论,提出了一种基于模糊数的多级模糊综合评判方法,它能更好地根据模糊信息作出模糊决策。在此基础上,结合航空发动机可靠性的特点,建立了一种航空发动机可靠性预计的模型。该模型的特点是能够在综合考虑各种可靠性影响因素及其模糊性的情况下,对发动机的可靠性水平作出较为客观的综合评判,尤其适用于航空发动机设计初期的可靠性预计。