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。     

风扇/增压级单元体装配平衡工艺分析

大涵道比涡扇发动机风扇/增压级单元体是具有特殊结构的转静子组合件,其装配平衡技术是发动机的核心技术也是工艺技术难点。对此需要在传统工艺技术的基础上进一步研究和创新,研究一套适用于该类结构单元体的装配平衡工艺技术方案并完成典型单元体的应用,从而解决同类发动机风扇/增压级单元体装配平衡技术难题,同时为发动机装配平衡工艺技术研究积累经验。     

航空发动机智能化装配技术体系构建探索

为了研究国内航空发动机装配技术转型及发展趋势,运用离散装配和流程装配生产理念,借鉴国外在飞机和航空发动机装配,采用脉动节拍化生产成功应用经验,针对国内航空发动机装配工艺特点,提出适用于国产航空发动机单元体装配与总装装配,基于智能物流与产线系统深度融合的“多对一或多对多”混合装配新模式的发展思路和实施路线,为保障装配质量和效率,在新装配模式下,构建探索智能化装配的技术体系。     

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。     

基于风扇退化的涡扇发动机寿命衰减双参数评估方法研究

由于涡扇发动机不同单元体之间存在耦合性,采用单一性能退化参数预测发动机剩余寿命明显是不全面的。本文根据风扇故障导致涡扇发动机退化机理,引入Frank Copula函数描述二元性能参数之间的相关性,并且采用二元非线性Wiener过程来构建性能退化模型,然后基于MCMC (Markov Chain Monte Carlo)方法进行模型参数估计,实现涡扇发动机剩余寿命预测。最终,通过涡扇发动机的仿真数据集来验证该方法的适用性。证明基于Copula函数的二元非线性Wiener过程建模为发动机剩余寿命预测提供了理论基础和技术支持。     

高压转子维修单元体跳动评价方法

为了提升航空发动机高压转子维修单元体的装配质量，针对当前高压转子维修单元体跳动评价方法中普遍存在的沿程 测量误差问题，通过分析维修单元体转子偏心量与组合转子偏心量之间的影响关系，同时避免复杂的空间坐标变换计算，建立了 高压组合转子结合面偏心量快速预估模型，提出以支承轴颈处偏心量来评价高压转子维修单元体跳动的方法。采用该方法可快 速预估组合转子中间结合面偏心量范围，也可对批量压气机转子和涡轮转子实施最优配对。结果表明：在满足高压组合转子跳动 设计要求的前提下，改进后的跳动评价方法使高压转子维修单元体不合格率从最高约67%降低到约8%，有效提升了转子装配质 量，提高了装配效率。该跳动评价方法对于航空发动机转子装配、组合转子配对以及连接质量评估等工作的开展具有较强的工程 指导意义。     

基于LPV模型的航空发动机控制器Kalman滤波器设计

针对航空发动机LPV模型,设计了1种改进Kalman滤波器设计方法,并应用于某型涡扇发动机控制系统中。涡扇发动机宽工况变化过程的仿真结果表明,该滤波器可实现对系统输出和状态的有效跟踪和滤波,较好地检验了该方法的有效性。     

商用航空发动机数字化装配工艺设计系统

基于模型的定义技术在航空发动机结构设计中应用广泛。针对商用航空发动机装配工艺设计工具应用问题,以产品数 据模型为核心,提出基于TeamCenter&Cortona3D集成的设计思路。打通产品装配工艺设计业务链,构建基于模型的数字化装配工 艺设计环境,自上而下实现基于模型的装配工艺任务规划、基于模型的装配工艺/ 工装设计与仿真验证,实现面向装配制造的工艺 设计,从而提高商用航空发动机装配工艺设计效率和质量,缩短产品研制周期。     

非线性反演控制律在航空发动机多变量控制中的应用

主要研究了非线性反演控制规律设计方法在航空发动机控制中的应用.首先基于小偏差线化模型建立了航空发动机的非线性仿射模型, 讨论了非线性反演控制规律的设计方法.最后, 针对某型涡扇发动机运用非线性反演控制规律设计方法设计了双转子转速控制规律, 并给出了仿真结果, 仿真结果表明这种控制规律的设计方法在航空发动机控制中是可行的.      

基于定部件效率的航空发动机通用性能仿真系统构建

根据飞机设计阶段对航空发动机性能仿真简便、快速和有效的要求,在基于定部件效率的航空发动机性能仿真方法基础上,对航空发动机部件进行通用性建模,并采用面向对象技术构建通用航空发动机性能仿真系统。采用定部件效率模型对航空发动机性能进行仿真,降低了航空发动机性能仿真过程的专业性要求;同时,采用面向对象技术建立通用的航空发动机性能仿真系统,提高了仿真代码的重用性及仿真系统的适用性。利用该仿真系统建立双转子混排涡扇发动机和自由涡轮式单转子涡轮螺旋桨发动机仿真对象模型,并对某型双转子混排涡扇发动机稳态特性进行仿真,验证了仿真系统的有效性。     

航空发动机盘类转子柔性装配工装构型研究

针对航空发动机装配工艺过程、工装设计工艺过程及发动机盘类转子部件的共性,结合机器人理论,将串并联机构应用到航空发动机构型中,研究并设计一个适合不同类型不同型号航空发动机的柔性工装构型.详细介绍了其基本原理及设计关键技术,并用有限元方法进行静力学验证其可行性.对航空发动机数字化装配的实现和生产效率的提高进行了探索.     

基于虚拟仪器的数字式气动失稳仿真系统的研制与应用

设计了基于航空发动机动态压力失稳特征的数字式仿真系统,重点阐述了基于虚拟仪器技术仿真系统的优化搭建过程及其关键技术,并在某型涡扇发动机消喘系统研制过程中成功地进行了应用。结果表明,新的优化方案能对发动机的失稳特征进行有效控制,其实时性和适用性均有实质提高。     

基于实时模型的涡扇发动机加速供油规律设计方法

针对某型涡扇发动机建立了实时模型,并将实时模型计算与试验结果进行了对比,得出该实时模型对模拟航空发动机加速过程具有一定的精度。通过改变航空发动机加速过程控制逻辑,并引入压气机裕度这一限制条件,获得了1种航空发动机加速供油规律设计方法。在实时模型中采用该方法,能够快速准确地获得航空发动机的加速供油规律;同时能够直观地得到航空发动机加速过程的动态特性。结果表明:通过验算得到设计的加速供油规律符合航空发动机加速要求。     

单元体结构发动机总体结构尺寸控制与分析

在单元体结构发动机中,在各小的维修单元体或大的单元体内部,通过逐级控制一些关键尺寸,来满足单元体本身互换性要求,同时满足发动机总体结构设计的要求,这也是单元体发动机设计和装配中需重点关注的问题。以国外某发动机为例,通过尺寸链的分配和必要时在内部设置调整环,使单元体内部的这些关键的总体结构特征尺寸达到一定的精度要求,贯穿至发动机总体结构设计和协调、传装及总装装配的各环节中,使发动机总体结构尺寸如转、静子轴向间隙等更加合理可靠,避免发生干涉等问题。     

涡扇发动机部件特性的滤波自动修正更新方法

针对航空发动机部件制造装配以及性能蜕化引起的平均模型与个体发动机之间的性能不匹配问题,提出一种基于非线性滤波算法的发动机部件特性自动修正方法。根据发动机部件级平均模型输出与个体量测数据的残差,利用数据处理策略结合无迹卡尔曼滤波算法的不可测部件特性变化估计,自动更新发动机部件特性,建立发动机个体物理模型。通过小涵道比涡扇发动机仿真验证,结果表明该方法可自动修正发动机部件特性,相比较平均模型,通过该方法修正的发动机个体模型中各截面温度、压力计算偏差均在0.5%以内,有效提高涡扇发动机个体物理模型稳态、动态精度。     

大涵道比涡扇发动机型号标准体系建设实践

介绍了围绕大涵道比涡扇发动机的研制需求,结合发动机的研制过程,全面总结国内外发动机研发经验和型号标准体系构建经验的基础上,纳入行业级以上标准(国家标准、国家军用标准、航空行业标准、其它行业标准)、企业标准、已定型发动机型号标准、发动机专用标准规范以及相关国外标准,构建大涵道比涡扇发动机标准体系的实践。     

计算机模拟技术在航空发动机设计中的应用

通过对过去30多年来航空燃气涡轮发动机性能计算机模拟技术研究的回顾,总结了发动机性能模拟技术的研究方法,分析了发动机模拟技术的现状,提出了发动机计算机模拟技术的三个层次概念,并对目前国内现有技术进行了总结,提出以发动机仿真为目标的发动机性能仿真应是未来发展的方向;还以基于第二层次数学模型的某计算机模拟软件为手段,通过对某型涡扇发动机设计参数的分析和发动机使用过程中各种影响因素的预测分析等．阐述了基于计算机模拟技术的航空燃气涡轮发动机设计技术,分析了计算机模拟技术在发动机设计中的应用。     

航空发动机全飞行包线稳态划分方法研究

航空发动机在鲁棒控制器设计过程中存在飞行包线区域难以系统划分的问题,为此,提出基于推力耗油率特性和基于动压耗油率特性的航空发动机飞行包线划分法。根据某型涡扇发动机在全包线范围内稳态工作时的推力、耗油率及动压特性,结合大气条件的客观规律,通过两种划分方法将飞行包线划分为65 个区域,用每个区域对应标称点的参数代替其周围小偏差区域和边界点参数。通过对该发动机全包线内各区域标称点与边界点参数的对比,证明两种方法均对全飞行包线划分有效,可为后续航空发动机控制器设计提供理论基础。     

多核心机的涡扇发动机原理分析

说明了多核心机的涡扇发动机的结构原理。其结构与常规的三轴涡扇发动机的主要区别在于：发动机的核心机部分由环绕发动机轴线均布的多个子核心机单元体所组成,并采有了中压空气冷却措施,是一种具有独特结构和热力循环的新结构概念的涡扇发动机。通过对多核心机的涡扇发动机的热力循环论计算和结构原理分析,论述了超高压比的条件下具有的突出优点。多核心设计可以克服超高压比条件下常规涡扇发动机的压气机效率和稳定工作裕度严重下降的困难,实现超高压比,低耗油度,由于采用了中压空气冷却,在燃烧室出口温度不变的条件下,提高燃烧室加温比和发动机的单位推力,多核心机可缓解部件可靠性设计的诸多技术难题,加之采用单元体结构设计,使其具有高的可靠性,安全性和可维护性。     

航空发动机单元体设计的维护实践

航空发动机单元体的设计思想是现代发动机设计的基础,它是为了提高发动机的维修性而发展的一种设计方法,并普遍应用在西方生产的航空发动机上.