微机电系统引领航空技术新变革

微机电系统(MEMS)被认为是21世纪的一项“使能”技术,对航空工业的技术革新将产生重大影响.本文介绍了MEMS在航空领域的典型应用,包括微惯性测量系统、微型飞行器、微流控和灵巧蒙皮、集成光电器件、发动机智能控制等,并探讨了未来MEMS的发展趋势     

航空发动机维修技术进展与展望

航空发动机是为航空装备提供动力的装置,维修保障是保障发动机完成服役周期的重要阶段。随着航空发动机维修产业的不断发展,为满足未来大批量、高质量、高效率的维修需求,发动机维修技术也在不断提升和发展。本文简要介绍了航空发动机维修发展历史;从故障检查、整机清洗和整机装配三个方面综述了航空发动机整机维修技术的研究进展,从再制造发展、关键技术和技术开发流程三个方面阐述了航空发动机再制造进展;并对航空发动机维修和再制造技术的未来发展进行了展望。     

航空发动机智能加工技术进展研究

针对航空发动机复杂构件加工领域,智能加工技术是关键构件加工过程的重要技术保障.通过分析目前航空发动机智能加工技术中存在的问题,揭示智能加工技术的内涵、意义和特点;阐明智能加工过程中的关键技术及发展现状和进展,指出对应的科学问题和实现方法,从而为航空发动机高品质、高可靠、高效率制造提供技术支撑.     

四川航空发动机产业分析与发展趋势研究

四川是我国重要的航空发动机研发制造基地之一,其航空发动机产业的发展将对我国整个航空发动机产业发展产生重要影响,分析研究四川航空发动机产业发展很有意义。基于SWOT分析法,对四川航空发动机产业发展现状进行了剖析;然后采用"长中短名单"模型分析方法,对四川航空发动机产业发展的技术路线进行了探讨,得出了四川航空发动机及零部件技术路线图,为四川航空发动机产业发展提出了政策建议。     

航空发动机对表面工程技术的需求

概述了表面工程技术在航空发动机技术进步,尤其是在提高航空发动机效率、使用寿命和可靠性,改善经济性等方面中的重要作用;对比分析了国内外航空发动机表面工程技术水平间的差距,并对国内的技术现状和问题进行了归纳,着重指出了制约表面工程技术在国内航空发动机领域工程应用的关键因素;最后结合国内航空发动机研制和未来发展需要,从设计角度提出了表面工程关键技术需求及发展建议。     

基于本体的航空发动机设计知识组织模型构建与分析

为实现航空发动机设计知识的集中组织与管理, 进行知识组织模型技术研究, 提出基于知识本体的知识组织模型构建方法.研究了面向航空发动机设计的知识本体的结构、设计准则、构建方法以及映射技术, 并分析了基于本体的知识组织模型的特征, 给出了基于知识本体的面向航空发动机设计的知识组织模型的实施框架.此框架对航空发动机设计知识管理的应用研究有参考价值.      

读来读往

航空发动机技术是现代航空技术的战略制高点,"十二五"期间中航工业计划斥资100亿元着力研发高性能航空发动机,航空发动机产业将获得前所未有的发展机遇。为充分解读先进航空发动机的发展,促进我国航空发动机跨越式发展目标的实现,特别策划了本期发动机专刊。     

航空发动机数值缩放技术的研究进展

航空发动机整机和部件仿真是航空发动机设计与研究的常规手段,是短周期研制先进水平航空发动机的重要环节和手段。数值缩放技术可以将基于高精度模型求解的部件特性用于整机性能分析,在有限的计算资源下提高航空发动机整机仿真精度,是实现航空发动机整机和部件高精度仿真的关键技术之一。同时数值缩放技术可以使部件设计在航空发动机整机环境中得到快速、全面的评估与分析,提高航空发动机设计的可信度,降低开发成本与周期。梳理了国内外航空发动机数值仿真技术的发展趋势,回顾了数值缩放技术的发展及在实际研究中的应用情况,分析、总结了数值缩放技术的三种实现方法及现阶段数值缩放技术应用中存在的问题,提出了我国数值缩放技术发展需重点关注的方向。     

航空燃气涡轮发动机气路故障诊断进展

航空发动机健康管理是提高当代先进航空发动机安全性、可靠性以及经济可承受性的关键技术,是实现发动机视情维 修的重要方法之一。航空发动机气路故障诊断作为健康管理系统的重要支撑技术,在先进航空发动机发展过程中具有重要的研 究价值与前景。基于航空发动机气路故障诊断50余年的发展成果,梳理了航空发动机气路故障诊断的总体实施流程,包括气路 测量参数的选择及参数预处理方法、基线值的计算及基线模型的构建方法;介绍了基于模型和数据驱动的气路故障诊断方法的基 本原理和典型成果并对不同方法的特点进行了评述;对气路故障诊断未来发展方向,包括性能预测、在线气路故障诊断、信息融合 以及过渡态气路故障诊断的基本思想和研究现状进行了分析。国内外研究表明：航空发动机气路故障诊断已经形成了以基于模 型和基于数据驱动为基础的诊断方法体系,得到了较全面且系统的发展。中国在已有研究成果的基础上,应进一步完善航空发动 机全寿命周期数据的收集与整理,建立航空发动机健康管理系统的设计体系,增强产、学、研、用等多方协作,为先进航空发动机健 康管理系统提供有力技术支撑。     

航空发动机控制系统的研发与展望

对国内外军用航空发动机控制系统的研制现状和今后的发展方向进行了归纳和分析,主要对主燃油控制、加力燃油控制、尾喷管控制、防喘控制、发动机状态监视和故障诊断各系统的技术特点,方案选择,研究动向进行了介绍和评述。从航空发动机控制系统近年来取得的进展,特别是全权限数字电子控制(FADEC)技术的研究和应用,可以看出航空发动机控制系统的发展潜力巨大,将会对飞机和航空发动机的研制和发展产生巨大的影响。      

基于AMESim的涡扇发动机控制系统 综合仿真

以AMESim为平台,采用模块化的设计方法,分别建立航空发动机、传感器、燃油系统、电子控制器和执行机构数学模型.将模块封装打包建立涡扇发动机控制系统模型库,并将之组成为完整的发动机及调节器系统综合仿真平台.以主燃油控制系统为例,介绍了各仿真模块的建立过程,仿真结果表明,系统模型能反映各子系统之间的复杂集成和耦合关系,利用系统模型仿真进行组合优化能够有效提高系统性能.      

含脱胶压电传感器/驱动器的智能结构的有限元分析

将压电传感器、驱动器粘贴在复合材料结构的表面可实现结构的振动主动控制 ,但若传感器、驱动器部分脱开会对结构的静、动态特性产生显著影响。建立了一个新的加强假定应变压电固体单元 ,用于压电自适应层合结构振动主动控制的模拟仿真。与现有的压电固体单元相比 ,所建单元性能更优越 ,精度和计算效率更高 ,并能用于壳体结构的分析。采用相同坐标值但不同的节点号的方法模拟脱层 ,利用该单元分析了传感器、驱动器脱开对结构动力学特性的影响。     

航空发动机虚拟自学习控制方法研究

随着人工智能技术的发展，智能航空发动机逐渐成为当今航空领域研究的热点。传统的航空发动机控制对发动机模型的依赖性过强，而基于发动机气热动力学公式的机理建模会引入较大的建模误差，给控制器设计带来困难。对此，提出一种基于强化学习的航空发动机控制虚拟自学习方法，首先利用航空发动机的试验数据通过LSTM 神经网络建立虚拟学习环境，然后采用深度强化学习TD3 算法，在虚拟环境中训练智能控制器，最后采用JT9D 发动机模型验证智能控制器的性能。结果表明：相比于传统PID 控制，智能控制器产生的超调量更小，调节时间更短。     

Smart structures with nerves of glass

Aircraft and space platforms in the 21st century will probably be smart structures capable of sensing both their state and their environment. Networks of optical fibres will constitute an effective nervous system collecting sensory information from structurally integrated arrays of fibre optic sensors associated with each structural component. It is expected that the structural integrity of these smart structures would be monitored throughout their life. During manufacture and installation their built-in sensors would check for flaws or mishandling and therefore provide quality control. In operation their stress and thermal history would be constantly monitored to warn of impact damage, excessive loading or the onset of fatigue. These intelligent damage assessment systems could make obsolete the catastrophic failures that sometimes plague our aircraft, trains and cars today and lead to a revolution in engineering ethics. Structurally integrated optical fibre sensors could also provide the strain, displacement and deformation information required for many control situations. In some of these instances optical control signals might counterstream along these same optical paths to arrays of actuators. In the case of advanced aircraft real time monitoring of the aerodynamic load distribution combined with the extremely fast flight control made possible with distributed arrays of small actuators might permit the aircraft to respond instantly to turbulence. Another potential application is shape sensing and vibration monitoring for dynamic control of large space structures.     

Current Capabilities of MEMS Capacitive Accelerometers in a Harsh Environment

One of the general trends of the MEMS sensors business is the utilization of the technology to satisfy harsh environment requirements (temperature, shock, vibration, environment security). The conjunction of material (standard silicon, SiC or SOI), with complex micromachining techniques and advanced assembly techniques are the key to provide robust sensors with a minimum concession on specification. The goal of this paper is to present progress on gun hard (>20,000 g) and wide temperature range MEMS accelerometers (-120degC to +180degC). Concrete solutions and results (out of more than 500 tested products) will be presented and discussed in detail     

余度结构和余度管理方式对飞行控制系统可靠性的影响

在余度飞行控制系统特别是主动控制系统的研究中,为了探讨余度系统的设计优化问题,需要从可靠性预测和分析,余度管理策略和管理方式以及系统部件的电路学等多方面着手。这些复杂的研究内容可以概括为     

Distinguished Lecturers Program

One of the general trends of the MEMS sensors business is the utilization of the technology to satisfy harsh environment requirements (temperature, shock, vibration, environment security). The conjunction of material (standard Silicon, SiC or SOI), with complex micromachining techniques and advanced assembly techniques are the key to provide robust sensors with a miniimum concession on specification. The goal of this paper is to present progress on gun hard (> 20,000 g) and wide temperature range MEMS accelerometers (-120°C to +180°C). Concrete solutions and results (out of more than 500 tested products)) will be presented and discussed in detail.     

变循环发动机完全分布式控制

采用分布式控制架构可以降低变循环发动机控制系统的重量并有利于系统的开发和扩展。提出了一种完全分布式控制架构,控制算法的计算完全分布到智能执行机构中,计算所需的参数值由智能传感器通过串行数据总线发送到智能执行机构。变循环发动机完全分布式控制系统研发的主要工作是设计分散控制算法和总线通信方案。将控制回路的耦合当作总扰动的一部分,使用线性自抗扰控制器(ADRC)观测并在控制信号中消除总扰动,实现了分散控制。在CAN总线硬件的基础上,使用CANaerospace高层协议设计了时间触发的总线通信方案。从而实现了变循环发动机完全分布式控制。在MATLAB/Simulink环境下使用TrueTime工具箱搭建了仿真系统。使用TrueTime Kernel模块仿真智能执行机构与智能传感器的计算单元,使用TrueTime Network模块仿真CAN总线,并且将线性ADRC和CANaerospace协议写入到计算单元中。仿真结果表明:所建立的变循环发动机完全分布式控制系统能够适应发动机进气状况和健康状况的大范围变化,具有较好的鲁棒性。     

用于高速转子振动主动控制的智能变刚度支承系统

在主动变刚度理论的基础上,利用形状记忆合金(Shape Mem ory Alloys)作为驱动元件,设计了用于高速转子振动主动控制的智能变刚度支承系统。试验证明:利用该支承系统实现了主动变刚度控制转子振动理论。      

关系矩阵法在发动机执行机构故障检测中的应用

作为航空发动机控制系统的重要组成部分, 执行机构的故障检测与隔离目前尚缺少有效方法.本文提出了一种新颖的解决问题途径, 利用相互关系矩阵, 通过发动机输出与控制器指令计算执行机构输出的偏差, 可以达到检测、隔离多个执行机构故障的目的.数字仿真表明, 这一方法在航空发动机执行机构故障检测中, 具有较高的准确性.