基于单元体的军用航空发动机寿命控制和管理

结合我国航空发动机可靠性和寿命管理的现状,借鉴西方经验,依托国内研究成果,阐述了单元体发动机寿命控制与管理的基本要素、程序和方法,重点就关键件安全寿命、单元体翻修寿命和最低放行寿命等寿命控制的核心问题进行了分析。指出对于采用单元体设计的发动机的寿命控制和管理的核心是从全寿命角度对发动机的工程应用进程进行控制和管理,以工程可行的方法保证发动机安全、经济的使用,及按标准化的程序执行合同,使与发动机及其附件、地面维修和使用支持有关的承包商在设计、研制、技术批准、制造和大修过程中能以管理有序的方式与用户进行配合,以取得可靠性、安全性、经济性和性能的最佳折衷。     

航空发动机低压涡轮单元体智能对接技术研究

对航空发动机低压涡轮单元体智能对接关键技术进行探讨。针对传统人工+吊车并使用专用工装的装配方法存在的装配过程一致性和稳定性差、装配效率低等问题,应用智能机器人技术、柔性工装技术、智能传感器技术、实时控制技术,实现了航空发动机低压涡轮单元体与风扇核心机单元体安装过程自动上料、智能对接及螺母自动拧紧。通过智能对接检测及远程监控,保证单元体无磕碰对接,减少操作人员劳动强度,提高装配效率,实现发动机装配关键工艺环节智能化。     

航空发动机最低放行寿命评定研究

为实现军用航空发动机的寿命控制和管理,基于现代航空发动机效费分析的基本理念,主要研究了单元体/大部件寿命控制模式下军用航空发动机最低放行寿命(MISSL)的确定方法。基于发动机使用安全性、使用经济性、使用性能衰减等因素的综合分析考虑,建立了航空发动机最低放行寿命评价指标体系层次分析模型,确定了各层次指标权重系数,应用灰色综合评判方法,建立了航空发动机最低放行寿命综合评判模型。结合某型涡扇发动机寿命控制的工程实际,综合评定了其最低放行寿命,得出了国内该型发动机最低放行寿命为400小时的结论。     

高压涡轮间隙控制

现代航空燃气涡轮发动机的高压涡轮间隙对发动机效率即经济性和可靠性影响很大。高压涡轮间隙过大,漏气损失增大,发动机效率降低,供油量增加,使发动机高温,对发动机的寿命有不利影响;高压涡轮间隙过小,在大转速时可能使叶片折断,发动机失效。因此,高压涡轮的间隙大小对发动机高效、安全而可靠工作至关重要。本文以CFM56—3民用高涵道比涡扇发动机为例,分析高压涡轮间隙的控制方法以及对发动机性能的影响情况。     

航空涡轮发动机状态监控经验谈

一、引言目前涡轮发动机已是航空运输的主要动力,双转子或三转子涡扇发动机已稳定地成为航空发动机的基本结构型式。在多数航空发动机型号中,发动机的安全工作和可靠性等级都已达到相当高的水平。商用涡扇发动机的使用和维修技术也已趋稳定。未来利用新材料和新一代设计的航空发动机在设计、制造、使用、维修上不会有重大的改变。尽管航空发动机有很高的可靠性,由于种种原因,发动机在飞行中仍偶有失效。发动机在空中失效产生的危险飞行状态,仍然需要人们对     

涡轮盘多轴低循环疲劳寿命可靠性分析

多轴低循环疲劳是航空发动机涡轮盘的主要失效模式,应用多轴疲劳寿命预测的等效应变模型和临界面模型对某涡轮盘中心孔的疲劳寿命进行了预测,并与试验寿命进行了对比,得出等效应变模型预测结果均偏于危险,并且误差较大,而临界面模型误差较小,尤其拉伸型破坏的SWT模型误差在10%以内。进一步选取SWT模型进行了涡轮盘的寿命可靠性分析,鉴于多轴疲劳试验复杂、费用高并缺少统计数据,利用现有单轴疲劳试验数据将疲劳性能参数表示为标准正态随机变量的函数,将SWT模型随机化建立多轴疲劳寿命概率模型,得到可靠度0.998 7的涡轮盘寿命,与试验估计给出的技术寿命较为接近。     

水平起降Ma4高速飞机用涡轮冲压组合发动机研制关键技术难点解析及对策研究

水平起降Ma4高速飞机是目前研究的热点,涡轮冲压组合发动机是其可行动力形式之一,但历经50多年发展,Ma3.5以上涡轮冲压组合动力目前仍然停留在地面试验阶段,为了探明限制涡轮冲压组合发动机从技术研究转入工程研制的关键因素,本文设计了一个配装两台涡轮-亚燃冲压组合发动机、最高飞行速度为Ma4左右的水平起降高速飞机模型,设定了飞行任务剖面,计算出了整个飞行过程中飞机对发动机的推力需求,并对比现有航空发动机技术能力,分析出了阻碍涡轮冲压组合发动机向工程应用迈进的三大核心要素:飞机高空高速爬升阶段发动机存在一个巨大的"推力缺口",现有发动机推重比不够高导致飞机有效载荷和航程受到极大限制,发动机长时间高Ma数飞行导致可靠性和寿命低。据此针对性提出了技术研究措施建议。     

航空发动机可靠性研究及提高途径的探讨

可靠性理论是航空领域应用相当广泛的基础理论.航空发动机可靠性问题的特征之一是综合性和多重性.本文通过分析组成航空发动机系统之间的相互关系,确定影响可靠性的因素;运用概率论和数理统计知识论述了发动机常见故障的分布形式以及故障归属的类型,从设计、加工制造等方面探讨提高航空发动机寿命及可靠性,降低故障率.     

航空发动机主轴轴承寿命确定方法的研究

现代燃气涡轮发动机主轴轴承的寿命评估,仍以经典的次表面疲劳理论为准则。使用中的失效形式已不是疲劳剥落,大多是起始于表面损伤一类的故障。在这种情况下,如何科学地确定主轴轴承寿命就是个难度很大的技术问题。通过区别寿命、可靠性和失效的一些概念,明确了该如何合理地提出各项技术指标。给出了确定使用寿命的试验种类、方法和子样数。为我国航空发动机主轴轴承定寿方法提供了理论依据。     

航空燃气涡轮发动机EMS研究

EMS已经成为有效提高航空燃气涡轮发动机使用可靠性和维修质量的重要系统。本文简要介绍了航空燃气涡轮发动机EMS的结构和主要功能,研究了监测参数的选择、机载监视系统及地面监视与专家系统,并展望了其发展趋势。     

提高航空发动机可靠性的途径

航空发动机可靠性问题的特征之一是综合性和多重性。为提高航空发动机寿命及可靠性,降低故障率,应在设计过程中确保较高的固有可靠性,并在加工制造过程中保证其质量和可靠性;同时,应通过大量部件试验及整机试车验证其可靠性。在使用及维护过程中,保持其可靠性。     

先进航空焊接技术

焊接是航空发动机制造中的关键技术之一,随着对航空发动机高推重比、高可靠性、长寿命和低成本设计和制造要求的不断提高,现已大量采用新材料、新结构,如风扇整体叶盘、单晶涡轮叶片以及多孔层板结构等,焊接作为主要的加工工艺,其连接工艺性、表面完整性、质量稳定性和使用可靠性已成为决定航空发动机性能的关键因素.从先进航空发动机焊接技术的发展趋势看,过渡液相扩散连接(TLP-DB)、焊接修复及增材制造技术、激光(复合)焊接技术和焊接表面完整性(焊缝性能恢复及增强技术)等会成为今后新结构、新材料连接技术的重要发展方向.     

涡轮盘低循环疲劳寿命可靠性研究

通过对某型航空发动机高压涡轮盘的弹塑性有限元分析,确定危险区域,利用Masson-Coffin公式及Miner线性累积损伤理论计算了涡轮盘在主循环和次循环同时作用时的低循环疲劳寿命。在确定性寿命计算的基础上,考虑参数的随机性,进一步对涡轮盘低循环疲劳寿命进行可靠性研究。利用响应面法和Monte Carlo法相结合的方法计算高压涡轮盘低循环疲劳寿命的随机响应,并对随机因素进行灵敏度分析,得到影响涡轮盘寿命的主要因素。     

航空发动机用高温合金及其制备技术

航空发动机是现代工业皇冠上的明珠,可以衡量一个国家的综合技术实力.在燃气涡轮式航空发动机中,高温合金用量通常占到发动机总重量的40％以上,因而高温合金被誉为"现代航空发动机的基石".决定发动机整机性能、可靠性和安全性的关键热端部件,如涡轮盘、叶片、燃烧室等均主要采用高温合金制造.     

涡轮级间封严环的超声速喷涂应用研究

在航空发动机设计中正确地选择和使用涂层对保证和提高机件的可靠性、耐久性和寿命至关重要。简要介绍了某机涡轮级间封严环定位槽磨损故障,阐述了超声速喷涂机理、特点和围绕使用技术条件所做的喷涂工艺试验、结合力试验、耐磨性试验、氧化试验、硬度测定和金相分析以及涂层的试车考核效果。     

航空发动机燃油控制装置可靠性研究综述

航空发动机燃油控制装置是航空发动机的核心控制单元，长期服役在高温、高压、强振的恶劣环境，在航空发动机外场使用中故障率占比高，产品的寿命及可靠性是当前制约我国装备能力提升的短板。本文总结了当前燃油控制装置的典型故障类型，对比分析了国内外在燃油控制装置可靠性设计与分析技术、可靠性优化技术、寿命试验技术及可靠性评估技术方面的研究进展；剖析了我国燃油控制装置可靠性技术研究及应用方面的不足及原因，同时结合航空发动机正向研发体系建设需要，指出了航空发动机自主创新设计中燃油控制装置性能及可靠性一体化设计所面临的技术难点和挑战，并立足于现有国内设计水平及工业基础，给出了夯实我国航空燃油控制装置设计能力需开展的基础性研究建议。     

FGH96粉末高温合金亚尺寸轮盘研制及试验验证

粉末高温合金涡轮盘是高推重比航空发动机研制的关键。由于粉末高温合金材料的特殊性,为了保证粉末高温合金轮盘的可靠性,需要修正传统轮盘强度和低循环疲劳寿命设计技术并进行验证。本文设计了亚尺寸结构的粉末高温合金轮盘,并对其进行了计算及分析,最后在试验器上进行了试验验证。该亚尺寸轮盘研制成功对高推重比涡轮盘的研制有重要意义。     

旋转涡轮盘腔中等转速下内部流场分布实验

1引言航空发动机性能的不断提高使得涡轮前温度也越来越高,这就给涡轮的冷却技术提出了更高的要求。在现代航空发动机中,从压气机引出的压缩空气一部分用来冷却涡轮叶片和涡轮导向叶片,另外一部分用来冷却和密封涡轮盘,掌握涡轮盘腔冷却系统内气流的运动规律是对航空发动机高温     

航空发动机的维修性设计问题

航空发动机的维修性是作战或航行使用需求的极为重要的品质,它与航空发动机的性能、可靠性、保障性、可用性同等重要,并直接影响航空发动机全寿命期费用.在投入作战或航行中还直接关系到飞行器的再次准备水平,进而影响出勤率或作战使用效能.因此,根据航空发动机的使用要求,从发动机方案论证开始就应对维修性水平作出规定,否则将会生产出维修性品质很差的发动机.     

涡轮叶片累积损伤指数模型及服役可靠性评估

高压涡轮(HPT)叶片是民用航空发动机的关键结构件之一，直接关系到发动机的性能、可靠性与使用寿命。提出了一种HPT叶片服役可靠性评估方法，基于服役条件下的历史工况参数，结合发动机性能模型、叶片关键点应力、温度计算模型、蠕变损伤评估模型对叶片蠕变损伤进行计算，之后考虑服役条件下的多模态数据，针对蠕变失效建立了累积损伤指数模型，融合历史协变量信息对叶片进行服役可靠性评估。仿真结果表明：采用文中定义的蠕变累积损伤指数，可充分利用发动机服役条件下的历史使用信息、状态参数及截尾失效数据，实现特定使用条件下的涡轮叶片服役可靠性评估及剩余寿命预测。相较于传统的可靠性分析方法，累积损伤指数预测模型能够基于单机服役条件提供更加可靠的评估结果，可为航空发动机运行风险评估与视情维修决策提供更好的支持。