航空发动机起动发电机输出轴断裂故障建模仿真分析

简述了某型航空发动机在地面试验时起动发电机输出轴断裂的故障现象,建立了发动机、起动发电机及其电气控制系统的数学模型。通过建模仿真分析了两个车台多次断轴的故障原因,明确指出1号车台起动电源特性恶化是断轴的主要原因;2号车台起动电源电压反馈选择不合理,使其电源特性与起动发电机、线路阻抗不匹配是断轴的主要原因。根据仿真分析结果,分别制定解决方案并付诸试验验证,原有故障得到排除,表明所建模型正确、仿真结果可信、排故措施有效。     

某型发动机组合轴断裂故障分析

正某型号发动机在台架油封试车时,起动发电机处有异常响声,随后进行冷运转过程中发现起动发电机空转,发动机燃气发生器转子未旋转。停车后检查,手动盘转轴流压气机转子及自由涡轮转子旋转灵活,但起动发电机不转。分解检查发现组合轴断裂,轴颈处出现严重扭转,断面呈圆周方向的扭转特征(见图1,2)。1结构简介某型发动机组合轴位于起动发电机的传动机构内,由花键轴与转接套铆接而成,转接套内部有花键与起动发电机轴上花键啮合,花键轴将齿轮传动系统和发电机电枢转子联接起来。花键轴具有弹性轴的特点。在起动及转成     

起动发电机弹性轴断裂故障分析

对一起直流起动发电机弹性轴断裂故障进行分析和研究，并提出了相应的修理及预防措施。     

航空发动机地面保障车电源系统设计

简述了电源系统的组成及供给能力,并制定了电源系统方案。根据航空发动机地面起动及地面保障车的用电要求,分析了系统的用电功率及设计要求。针对航空发动机在使用中易出现起动机输出轴薄弱环节处断裂现象,采用了合适的限流匹配设计技术。同时,在电源中引入超级电容设计技术,解决了蓄电池等在高原、负温环境条件下性能下降明显的问题,并提高了系统响应特性,增加了发动机瞬间所需功率。最后,通过试验对设计进行了验证。     

多绕组双流发电机励磁调压系统建模与Saber仿真

双流发电机励磁调压系统对发电机交直流电源的输出具有重要作用。文章主要分析了励磁调压系统的组成及工作原理,系统分别采用交/直流调压器(WZT-3型/SLT型),实现飞机发动机起动所需 115/200V、400Hz交流电和 28/56 V、0～70 V直流电的输出。采用 Saber建立仿真模型,仿真结果验证了励磁调压系统的可行性。     

离心压气机温升效应对涡轴发动机起动性能的影响

介绍了涡轴发动机起动过程中部件材料温升对离心压气机效率影响的数学模型。按照某涡轴发动机起动供油规律,利用建立的数学模型计算了此发动机起动性能,并和发动机试验结果进行比较,以验证模型建立的准确性。然后,利用建立的数学模型分析部件材料温升对燃气涡轮轴发动机起动性能的影响。      

涡轴发动机起动控制规律研究及故障分析

针对某型涡轴发动机热起动过程中频发的喘振故障,通过涡轴发动机起动控制过程分析和起动供油规律研究,分析影响发动机起动性能的各种因素,特别是喘振形成机理,得出故障原因,并提出了改进建议。其经验对其他类型的发动机亦具有参考价值。     

涡轴发动机起动过程的一种气动热力学实时模型

采用部件法建立了某涡轴发动机的起动模型,研究了温升对起动过程的影响,考虑部件特性在低状态下的变化和边界、环境条件对各截面输出参数的约束,给出了某发动机的起动仿真结果。仿真结果表明动力学起动模型能够对发动机的起动过程进行真实的模拟。      

航空直流起动发电机起动过程分析

航空直流起动发电机驱动飞机发动机起动要经历多次换路,分析了每次换路的物理过程,建立了起动过程的动态模型和状态方程。利用该数学模型计算了航空直流起动发电机的起动过程,所计算的物理量包括电流、转速、转矩等。按计算结果画出了动态曲线,使用软件MATLAB编程实现计算。     

基于实战使用的涡轴发动机空中起动飞行试验

以涡轴发动机实战使用中空中紧急起动相关技术指标和特情处置措施验证为目的,设计了贴近实战使用特征的发动机空中起动试飞方案,并以某涡轴发动机设计定型试飞为依托,进行了不同飞行工况下的飞行试验验证和数据分析研究。结果表明:该空中起动试飞方案合理可行,能够最大程度的贴近部队实战使用的技术特征,满足对发动机起动高度包线、起动时间等研制总要求规定的技术指标验证需求;试飞结果表明该型涡轴发动机4000m以上高度停车至再起动期间直升机平均下滑高度约为670m,平均停车时间约为185s。该试飞方法和数据结果可为部队实战使用过程中空中遭遇停车的紧急处置提供支持和参考。     

带输出轴的直升机进气道设计改进

利用自主软件NAPA对典型带输出轴的直升机进气道进行了三维流场数值分析,通过修正进气道输出轴迎风侧的管道曲率半径、在背风侧增添优化的尾锥,改进设计了原型进气道并进行了模拟.结果表明,原型进气道由于输出轴堵塞了流道,使输出轴背风侧存在很大的分离,同时迎风侧存在转弯损失,导致出口面流场畸变严重.改型进气道减小了输出轴背风侧的分离和迎风侧的转弯损失,使其既保持了高总压恢复系数,且畸变指数最大降低了74％.      

GMA椭圆油膜轴承性能实验

为研究超磁致伸缩驱动器（GMA）椭圆油膜轴承性能,搭建了三自由度可控椭圆轴承实验装置,利用GMA动态控制了椭圆轴承所支撑转子的轴心轨迹,观察了椭圆轴承油膜形成和破裂过程,考察了轴径转速、进油压力、偏心率等参数对椭圆轴承油膜气穴位置的影响。实验结果表明:椭圆轴承动态气穴内存在润滑油丝,逆着旋转油流方向移动;随着转速升高或者偏心率增加,椭圆轴承圆周方向油膜破裂边提前;随着转速增加或者进油压力减少,椭圆轴承气穴位置逆着轴向油流方向移动。利用GMA合理控制椭圆轴承短轴油膜间隙,可以更好的抑制转子系统的工频振动。研究结果可为椭圆油膜轴承的稳定性提供参考。      

涡轮轴断裂条件下的涡扇发动机性能建模

为了研究双轴混合排气涡扇发动机高压轴断裂失效后的动态性能，建立了轴断裂条件下涡扇发动机过渡态的共同工作方程，以及各部件考虑容积效应和气体惯性力的模型部件。在此基础上，分析了地面起飞状态和巡航状态下涡扇发动机高压轴断裂后发动机气路参数的瞬态响应规律和机理。研究表明:涡扇发动机高压轴断裂会在不超过05s的时间内导致压气机喘振、涡轮前温度超温、涡轮转速超转等继发性危害事件。在不同飞行状态下出现的轴断裂，上述事件发生的先后次序各不相同。尤其在地面起飞状态下，涡轮超转事件极可能先于压气机喘振现象而发生，012s内涡轮即可达到其破裂转速。这些都需要在航空发动机被动安全设计中给予足够的重视。      

扭转刚度对功率分流传动系统均载特性的影响

考虑齿侧间隙、齿轮副间的时变啮合刚度、齿轮偏心误差、轴的扭转以及支撑刚度等,构建了面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流传动的动力学模型。利用传动构型的力封闭特点以及将轴的扭转角位移当量转化成线位移的方法,消除了系统方程中的刚体位移。采用Runge-Kutta数值仿真法求解了动力学方程,获得了传动系统的均载系数,并研究了各传动轴扭转刚度对均载系数的影响。结果表明:输入、输出轴的扭转刚度对系统各传动级均载特性几乎没有影响;均载系数对左、右分扭轴和双联轴的扭转刚度较敏感。在双联轴满足强度要求且扭转刚度取较小值时,左、右分扭轴扭转刚度的合理匹配可进一步提高系统的动力学均载特性。      

平台系统数字化框架轴锁定回路设计

平台系统测试设备要求平台在不开盖条件下实现框架锁定,在对陀螺和加速度计进行多位置测试时,必须确保平台框架处于正交锁定状态。原平台系统锁定回路是由模拟电路搭建,不但存在框架抖动问题,而且只能利用机械锁进行框架锁定。针对上述缺陷,本文对原模拟锁定回路进行了数字化改进设计,利用DSP实现传感器信号滤波、控制算法及PWM波输出,再经过功率驱动后控制各框架轴力矩电机实现框架锁定。经仿真和试验验证,数字化锁定回路性能满足测试设备对锁定回路技术要求。     

直升机尾传动系统扭转振动建模与特性

将直升机传动系统简化为轴段和当量圆盘的串联系统,建立了直升机尾传动系统扭转振动的等效多自由度动力学模型.模型中考虑了啮合齿轮对的综合啮合误差激励和尾减齿轮的啮合刚度.针对系统的扭转动力学方程,求得了系统的扭转振动响应,分析了直升机尾传动系统在轴的不同扭转刚度和齿轮的不同啮合刚度下的扭转振动的特性,结果表明:与尾斜轴相联的当量圆盘的扭转角位移始终比与水平轴相联的当量圆盘的扭转角位移的数值大,即与尾斜轴相联的尾减输出齿轮振动大于输入齿轮;当轴的扭转刚度变化时,水平轴相联的当量圆盘与尾斜轴相联的当量圆盘的扭转角位移变化的趋势相反;啮合刚度对系统扭转角位移的影响比较大,在建模时应当给予重视.      

Inverted decoupling and LMI-based controller design for a turboprop engine with actuator dynamics

The main objective of the turboprop engine control system is to ensure propeller absorbed power at a constant propeller speed by controlling fuel flow and blade angle. Since each input variable affects the selected output variables, there exist strong interactions between different control loops of a Two-Spool TurboProp Engine (TSTPE). Inverted decoupling is used to decouple the interactions and decompose the TSTPE into two independent single-input single-output systems. The multi-variable PI controller and two single-variable PI controllers are designed for the TSTPE with actuator dynamics based on Linear Matrix Inequality (LMI), respectively, which is derived from static output feedback and pole placement condition. The step responses show that due to the difference in the response times of the selected output variables, it is difficult to design an appropriate multi-variable PI controller. The designed single-variable PI controllers are tested on the TSTPE integrated model to illustrate the effectiveness of the proposed method, that is, the interactions are first decoupled and then the controllers are designed, and the resulting simulated responses show that compared with the controller designed without actuator dynamics, the gas-generator shaft speed and power turbine shaft speed can better track their respective commands under the action of the controller designed with actuator dynamics.     

作动器输出机构刚度优化设计与仿真分析

作动器输出机构的变形可以看作是输出轴体扭转变形与摇臂变截面悬臂梁变形的综合。从材料力学的角度出发,详细推导了作动器输出机构机械刚度的理论计算方法,并以此理论为依据对作动器输出机构的结构进行优化设计。通过仿真对比确定优化设计的正确性,为工程应用提供了有力的理论支撑。     

扭转刚度对双输入圆柱齿轮分流传动系统动力学均载系数的影响

建立了双输入圆柱齿轮分流传动系统的弯扭耦合动力学模型,模型中考虑了各齿轮副间的时变啮合刚度、齿侧间隙、啮合误差、啮合阻尼等因素.结合闭环结构特点,利用齿轮啮合线的相对位移和传动轴扭转位移消除方程中的刚体位移.采用4阶Runge-Kutta法求解系统动力学方程,获得了系统均载系数.结果表明:系统均载系数受输入轴扭转刚度影响小;分流级和并车级均载系数对双联齿轮轴的扭转刚度敏感,减小双联齿轮轴的扭转刚度可以改善系统的均载性能,当双联齿轮轴的扭转刚度小于1.1×105（N·m）/rad时,可将系统均载系数控制在1.06以内;输出轴扭转刚度的变化对分流级和并车级均载系数基本没有影响.      

Experimental studies of lubricant flow processes in radial lemon bore plain bearings

We present the experimental results of studying the pressure fields in the hydraulic duct and throttling characteristics in the radial double-center reversing plain bearing having a chamber and a recess made on its working surface. It is established that the zones of lubricating film rupture appear in the bearing elements when there exist eccentricity and shaft rotation.