SSME实时振动监测系统在先进发动机健康管理中的应用

介绍了由马歇尔太空飞行中心(MSFC)开发的实时振动监测系统(RTVMS)的工作能力,该系统用于航天飞机主发动机(SSME)高速涡轮泵振动分析和减轻破坏。在斯坦尼斯太空中心(SSC)的 SSME 静态试车中正在使用 RTVMS 系统,表明已具有了在发动机工作过程中进行实时振动分析和健康监测的能力。由这些数据可评估高速运转的涡轮泵主要健康指标的离散谱信号,以减缓潜在的灾难性破坏。监测潜在故障的指标可使 SSME 项目能够开发一种基于振动分析的数字化发动机健康监测系统,从而在航天飞机飞行计划历史上首次实现了一种发动机高压涡轮泵振动飞行红线预警。     

涡轮泵滚动轴承-转子系统高速运行试验研究

针对涡轮泵转子的具体结构特点,解决了高速运行试验过程中的支承、驱动、轴承润滑冷却、振动测量、转子高速动平衡及轴向力加载控制等问题。结合旋转机械故障诊断技术,提出了高速动平衡效率、转子支承状态及轴向力加载状态的优化方法,并在试验过程中对该优化方法进行了验证,实现了涡轮泵转子的高速稳定运行。结果表明:涡轮泵转子高速运行试验应采用刚性连接的柔性联轴器;涡轮泵转子高速轴承需采用高压直喷式供油;通过平衡效率优化可将非线性振动影响下的转子一次平衡效率由30%提高至73.7%;为避免高速运行时产生基础松动,试验中滚动轴承外环应采用紧配合安装;轴向力应沿轴承周向均匀加载,其大小应根据轴承-转子系统具体结构及运行状态综合分析确定。     

小功率卧式高速泵满足国际标准的最小化改进

为满足API 610标准要求,遵循成本最小化原则,对原有小功率卧式高速泵的增速箱及电机端盖按照组合设计开发了新的增速箱。改进设计中,最大限度采用原有增速箱及相关零部件,并将新的低速轴承由原来的脂润滑改为油浴润滑。改进后整机外形尺寸、重量及成本的增幅都控制在10%可接受的范围内。经过试验,改进设计后该泵型各项机械性能指标良好,低速轴承温度较之前有了明显的降低,加装联轴器后整泵机组的振动速度与振动位移也大幅减小,符合新标准的要求,提高了该泵型的维护便利性和适用范围。     

液体火箭发动机涡轮转子超速离心变形特性研究

由于液体火箭发动机涡轮泵运行状态的好坏直接影响发动机的性能和可靠性,所以对其进行超速疲劳试验是检验涡轮泵转子系统高速旋转时稳定性的可靠保证。低温氢转子转速高、动能大,实际工作中又受低温环境、振动等多种复杂因素的影响,给涡轮转子的结构强度和稳定性带来很大挑战。为确保涡轮泵产品运行的稳定性,研究其高速离心时的变形特性对保证涡轮泵产品的结构强度和可靠性具有重要意义。建立了涡轮等部件的有限元模型,研究应力分布和形变特性,在理论研究的基础上开展了试验研究,验证了产品设计的可靠性,为发动机的可靠运转提供保证。     

基于EMD-Hilbert包络谱分析的涡轮泵轴承故障特征识别

在火箭发动机涡轮泵高速轴承试验中,轴承的可靠性对保证试验的成功至关重要。针对涡轮泵轴承故障特征难以从原始信号中提取的问题,基于EMD-Hilbert包络解调分析方法,对涡轮泵高速轴承故障特征进行识别。采用EMD方法对原始信号进行自适应分解,获得若干个IMF分量;基于相关性指标最大原则筛选IMF分量进行信号重构;对重构信号进行Hilbert包络解调分析,提取出故障轴承的特征。以某型号涡轮泵低温高速轴承试验的真实故障数据验证本方法的有效性,数据记录了试验装置在阶梯式升速全过程中保持架故障的振动加速度信号。分析结果表明,基于EMD-Hilbert包络解调分析方法能够提高信噪比,最大程度保留保持架故障信息的周期性冲击成分,并能有效提取保持架故障频率、故障倍频及各种调制频率成分,实现对涡轮泵高速轴承故障的有效识别。为深度解析轴承保持架故障情况,结合系统11种运行状态,提出了一种轴承渐进劣化全过程的解析方法,确定出轴承故障早期人为干预的具体时刻。     

惯性式低频振动传感器畸变波形恢复问题初探

水电机组振动是表征水电机组运行稳定性的主要指标之一。然而，水电机组转频太低，适合于使用测量低频振动信号的惯性式低频振动传感器。由于传感器本身频率特性，造成其输出波形的低频段必然产生较大的畸变。为了获得实测低频振动信号的真实波形，对振动传感器输出的畸变波形恢复问题进行了初步探讨。     

基于引力球结构支持向量机多类算法的涡轮泵故障诊断

在涡轮泵故障诊断中，多类故障诊断是经常出现的问题。为提高多类故障诊断速度，在球结构支持向量机的基础上，提出一种引力球结构的支持向量机多类算法，该算法充分考虑样本分布疏松程度，经过试验优化分析得到最佳分类引力公式。用该算法和其他常用算法对涡轮泵仿真故障进行分类比较，结果表明基于引力球结构的支持向量机故障诊断算法学习速度快，诊断效果好。     

基于labview的冷弯型钢机组力学性能测量系统

根据冷弯型钢机组的实际条件,利用传感器电测法来测量冷弯型钢机组的力能参数系统,以建立对机组的轧制力、主轴扭矩及转速的实时状态监控.同时实现机组运行时轧制力、主轴扭矩及转速这三部分力能信息的显示和存储,以供调出分析系统性能之用,甚至可以用来进行机械的故障诊断.将物理信号转化为电信号利于传输和数据处理,与虚拟仪器的软件部分...     

GPS防护及干扰监测与定位技术研究

随着GPS导航定位技术的日臻完善,其在军民领域的应用范围也越来越广,对GPS的干扰监测和抗干扰措施一直是该领域的热门研究课题。美国政府为了使GPS系统免受各种无意或人为干扰,建立了GPS保障机制,并研究部署了干扰监测定位系统。这些措施有效保障了GPS系统的正常工作,确保其国内重要基础设施和关键资源部门安全连续地稳定运行。针对GPS干扰普遍存在的问题,重点介绍了GPS保护机制的主要计划和措施,总结了GPS干扰监测定位系统的发展趋势,为导航干扰监测与定位系统的规划研究提供参考依据。     

基于labview的冷弯型钢机组力学性能测量系统

根据冷弯型钢机组的实际条件,利用传感器电测法来测量冷弯型钢机组的力能参数系统,以建立对机组的轧制力、主轴扭矩及转速的实时状态监控。同时实现机组运行时轧制力、主轴扭矩及转速这三部分力能信息的显示和存储,以供调出分析系统性能之用,甚至可以用来进行机械的故障诊断。将物理信号转化为电信号利于传输和数据处理,与虚拟仪器的软件部分的结合使得数据处理不依赖于硬件条件,获得较高的效率与精度。     

基于导航定位原理的火箭涡轮泵轴承故障诊断

为准确判断火箭发动机涡轮泵轴承在试验台上试验时发生故障的部位，同时避免通过轴承特征频率诊断轴承故障的方法所带来的不确定性，基于GPS卫星导航定位原理，利用时幅曲线的相位信息，提出一种新的轴承故障诊断方法:振源坐标定位法，即通过四个已知坐标的振动传感器测得同一振动波的时幅曲线相位差判定振源位置。将试验台上轴承和四个振动信号传感器安放在坐标已知的直角坐标系中，利用时幅曲线拐点分析法准确捕获振动信号到达四个传感器的时刻，再利用这四个时刻和已知坐标计算出振源位置坐标，最后根据振源位置坐标判断其是否为轴承故障及具体故障部位。通过仿真计算证明该方法理论上可行。     

振动监测与故障诊断技术在“风云二号” 扫描辐射计中的应用

转动部件的状态监测和故障诊断有多种方法,其中振动诊断技术在被诊断系统的信号采集、数据处理、故障识别和诊断中显示出简便可靠的优越性,尤其适用于不停机在线监测和诊断报警。“风云二号”扫描辐射计由于其特征频率为较高的67 Hz与200 Hz,尤其适用于通过测量加速度来监测状态和诊断故障。振动诊断技术将为确保卫星的长寿命和高可靠提供有力保障。     

高速1553B智能通用总线测试平台设计

传统的1 Mbps 1553B由于总线带宽受限,在航天测量控制领域正逐步被4 Mbps高速1553B总线替代.一般的高速1553B总线测试仪不具备精准时序控制、动态消息插入和系统故障恢复的功能,难以模拟系统实际工况.因此,通过各模式下总线的初始化配置和数据收发控制,采用SDRAM动态读取和硬件定时触发技术,结合基于心跳...     

基于振动检测的发动机故障诊断算法研究

基于振动检测的发动机故障诊断算法,分析发动机发生故障时振动信号所具有的特征和故障诊断指标选择,对振动信号预处理、特征提取、状态识别和诊断决策分别进行了介绍,研究出采用振幅和频率两参量包络曲线法诊断发动机故障的算法,通过发动机热试车验证了采用发动机振动检测来判断发动机故障的算法的正确性。     

液体火箭发动机涡轮泵转子密封系统动力稳定性研究（该文已撤销，具体请见2015年第12期第1458页的撤销声明）

针对低温液体火箭发动机涡轮泵转子密封系统开展了动力学稳定性研究。采用有限元法建立了涡轮泵转子密封系统的动力学模型,研究了安装偏心对转子密封系统稳定性的影响,给出了失稳转速随安装偏心的变化规律,研究了当量密封间隙对涡轮泵转子系统稳定性的影响,分析了当量密封间隙对失稳转速的影响,最后开展了冷吹试验和热试试验研究,为液体火箭发动机涡轮泵转子系统结构设计、诊断与维护提供理论依据。     

Parameters design of vibration isolation platform for control moment gyroscopes

Vibration isolation is a direct and effective approach to improve the ultra-precise pointing capability of a high resolution remote sensing satellite. In this paper, a passive multi-strut vibration isolation platform for the control moment gyroscopes in a pyramid configuration on a satellite is adopted and the parameter design of this platform is discussed. The first step constructs a whole satellite dynamic model including the control moment gyroscopes and the vibration isolation platform with Newton–Euler method, while the analytical control moment gyroscopes disturbance model is derived. The transmissibility matrix of the vibration isolation platform is then obtained, and the frequency domain characteristics of the platform are described, with its influence on the attitude control system analyzed. The third part presents the parameter design method of the vibration isolation platform based on the frequency domain characteristics mentioned above. The stiffness and damping coefficients of this platform are subsequently selected with the above mentioned method. Finally, using these parameters, the performance of the vibration isolation platform on the satellite is testified by integrated simulations. The study shows that parameters of this platform selected based on this method not only satisfy the requirement of vibration isolation but also guarantee that the closed-loop attitude control system remains sufficiently stable.     

支承总刚度对涡轮泵转子临界转速及稳定性旳影响

针对低温液体火箭发动机涡轮泵转子非线性系统开展了支承总刚度对临界转速及系统稳定性的影响研究.建立了涡轮泵转子非线性系统的动力学模型,在有安装偏心条件下分别研究了泵端和涡轮端支承总刚度变化对转子系统临界转速和稳定性的影响,给出了失稳转速随支承总刚度的变化规律,为液体火箭发动机涡轮泵转子系统结构设计、诊断与维护提供理论依据.     

航天器力学试验回顾、启发与展望

中国航天器的研制与火箭的发展密切相关,航天器力学试验也是借鉴了火箭研制中力学试验的经验。振动试验至今仍沿用了x、y、z 3个方向分别进行振动试验的方法;1997年ESTEC建立了HYDRA 6自由度振动试验系统,开始了以x向为主的6自由度振动试验的新方法,这对我国航天器振动试验技术是一个重要的启迪。     

专家知识在在轨管理中应用的设想

随着在轨航天器的种类和数量日趋增多,航天器工作状态的实时监测诊断成为我国航天器长期管理中的重大工程技术课题。文章提出了一种面向对象的航天器实时监测、故障诊断知识描述语言的设计思想,该描述语言具有较强的可扩展性和继承性,能够适应在轨航天器日益增多对地面管理提出的自动化、智能化的迫切要求。