整机结构设计的新评估方法—结构效率

开展整机动力学的研究工作,是保证在役发动机安全使用和在研发动机成功设计的迫切需要。本文从整机动力学的角度,提出一种量化各种结构设计对整机性能收益的评估方法—结构效率,进一步揭示其内涵,建立初步分析方法。通过某转子/支承系统的结构优化算例,指出了结构效率在整机结构设计中的优越性,并对结构概率的进一步研究前景和研究重点进行了论述。     

序言

基于国内、外航空发动机研制、生产、使用中的故障及经验 ,在我国从 1 985年开始了一项航空发动机结构完整性的研究计划。该计划由国家拨款 ,在中国航空发动机总公司的直接领导下 ,由沈阳航空发动机研究所具体组织实施。该计划的目的在于有效地改进我国航空发动机的可靠性和耐久性 ,以保证发动机结构的安全 ,延长使用期和降低寿命期费用。该计划涉及下列研究领域 :1 .航空发动机的使用载荷和载荷谱。2 .航空发动机用材料性能。3.航空发动机结构设计准则 ,包括分析方法和程序 ,试验与测试技术和要求。1 985～ 1 989年期间共开展研究课题 6 2…     

固体火箭发动机的低易损性问题

从"谢菲尔德"号驱逐舰沉没的教训,揭示了固体火箭发动机低易损性设计的重要性.分析、讨论了研制钝感推进剂、采用新型复合材料壳体和壳体采用特殊结构设计等新技术在发动机低易损性设计中的应用.对我国开展战术导弹固体火箭发动机低易损性的研究和应用提出了建议.     

某涡喷发动机密封环研制

简要论述了某涡喷发动机密封环在发动机中的工作原理, 结合发动机的研制, 阐明了密封环结构设计、机械性能计算、材料选择、制造加工方法。研制的密封环, 经发动机各项试验考核, 寿命和密封可靠性均符合涡喷发动机总体设计要求。     

前功率输出式涡轴发动机涡轮结构布局改进

本文介绍了国外前功率输出式涡轴发动机的主要涡轮结构布局形式,针对国内研制的前功率输出式涡轴发动机功重比低、效率低、油耗大、可靠性不高的现状,提出了在涡轮结构设计中的改进思路,并对影响结构设计改进的关键技术进行了分析。     

液体火箭发动机增材制造技术研究进展

针对增材制造技术在国内外液体火箭发动机领域的应用成果和研究现状,分别综述了增材制造在发动机的制造技术和流程、制造工艺标准以及在发动机推力室、涡轮泵、阀门、总装及其他组件和整机中的应用研究,并展望了增材制造技术在液体发动机中的发展方向,指出在液体发动机领域,增材制造应该在应用广度和深度、结合增材制造特点的发动机结构设计方...     

冲压发动机板壳结构可靠性的研究现状与展望

为提高推重比,板壳结构在冲压发动机结构设计中被广泛采用。但板壳结构易出现振动引起的疲劳失效以及屈曲变形等失效模式,影响了冲压发动机的研制和使用。针对冲压发动机的发展需求,综述了国内外对板壳结构振动问题、声疲劳分析方法以及热屈曲问题的研究工作,指出应当从理论、试验和数值仿真角度,系统、全面地研究高温环境下板壳结构可靠性的...     

间冷回热循环发动机回热器结构设计与工艺研究

介绍了一种基于间冷回热航空发动机特点的回热器结构设计方案和工艺实现方法。根据回热器在间冷回热发动机中的使用环境和使用要求,结合U形管式回热器的结构特点及管式换热器的理论计算结果,设计了一种U形管回热器结构方案。同时,针对目前国内的工艺制造水平,简述了该方案加工制造中的关键工艺及解决措施,为U形管式回热器的加工制造提供了一个工艺参考。     

航空发动机整体叶盘维修解决方案

随着航空发动机结构设计的发展,整体叶盘和整体叶环等新结构在新型航空发动机中的应用越来越广.     

转子结构布局及其力学特性优化设计

针对高推质比航空发动机结构设计，提出了航空发动机转子结构布局优化设计方案。对总体结构布局的优化可以有效提高材料使用效率，获取更优的力学特性，减小结构质量以提高推质比。介绍了转子结构布局的研究内容，给出了结构布局优化设计方法，并通过对高负荷转子结构系统的布局优化设计，验证了结构布局设计方法的可行性。算例结果表明:该方法可使结构效率损失系数降低0.335，方法的创新对航空发动机转子系统初始结构设计具有指导意义，对转子结构设计方案筛选和缩短设计周期具有重要的作用。      

民用航空发动机使用经济性研究

为了在发动机研制过程中进行直接使用成本分析,从设计中降低其直接使用成本,对民用发动机使用经济性进行了初步研究。从所有权成本、燃油成本和维修成本等方面分析了民用航空发动机直接使用成本的组成,分别给出了计算方法,并从这些组成的角度给出了提高发动机使用经济性的途径;在维修成本压缩空间最大的前提下,对发动机送修成本模型和送修策略制定方法进行了总结。     

д—30ку—154发动机的技术改进及可靠性趋势分析

针对Д—30ку—154发动机(以下简称Д30发动机)使用中暴露出来的金属屑、钛火、低压涡轮轴断裂等严重危及飞行安全的故障问题,俄罗斯有关设计、制造部门一直在进行努力,通过改进发动机的结构设计和发动机修理的技术措施来提高发动机使用的可靠性。关于Д30发动机技术改进措旖的组织实施,或许是为了慎重起见,     

航空发动机主要承力件的材料性能数据要求

航空发动机研制的各个阶段需要对零件进行结构强度和寿命设计、分析试验验证,而零件的材料及其性能数据是研制先进发动机的基础。这些数据的获取是一项系统工程,耗资费时,需予以高度重视。本文总结了数十年发动机结构设计与强度工作的经验,从设计准则与工程实用观点出发,对发动机主要承力件的材料性能数据提出了要求,并制定了便于使用的材料性能数据要求明细表,同时,对供新机使用的材料性能数据的获取与组织工作提出了建议。     

WP6、WP6甲发动机振动故障的分析与处理

分析了WP6、WP6甲发动机在使用过程中发生振动故障的特点和原因;提出了在翻修、使用中的预防措施;总结出了对发动机振动故障的检查和处理方法.     

WZ-6发动机改用天然气的结构方案试验研究

本文介绍了WZ-6发动机燃烧室由烧液体燃料改烧天然气燃料的结构设计方案、部件调试过程和试验结论,以及整机调试和试运转情况。实践证明,WZ-6发动机改烧气体燃料的结构设计方案是成功的。      

基于思维导图方法的复合材料中介机匣设计

为了进一步降低中介机匣质量,达到下一代航空发动机总体给定的质量指标,应用复合材料对现有的全钛合金中介机匣进行改进结构设计。在目前中国复合材料性能与国际先进水平尚有一定差距的情况下,利用思维导图方法对中介机匣的功能和主要结构特征以及主要限制条件进行了详细分析,从工程实际角度出发,确立了复合材料中介机匣的结构设计准则,运用次要承力部位上使用复合材料的结构设计手段,完成了复合材料中介机匣的结构设计,实现了中介机匣减质约8%的目标,满足了总体指标要求。     

航空发动机附件机匣结构设计及齿轮强度分析

以适应某型航空发动机功能要求设计的附件机匣为研究对象,将国内外先进设计理念融入结构设计和强度分析中。采用高可靠性结构设计方法进行齿轮、轴承等重要传动部件设计;分析了齿轮疲劳强度,考虑了壳体、轴的实际刚度对齿轮疲劳强度的影响,使分析结果更接近真实情况。该附件机匣随发动机累计试车超过300 h仍工作状态良好,表明其结构设计合理,能够满足发动机附件传动功能要求。     

某型航空活塞发动机排气门烧蚀机理

针对某型航空活塞发动机在运行中因使用国产高铅燃油而时常发生较严重的排气门烧蚀故障的问题,通过对该型发动机上全新、使用过以及已烧蚀排气门的微观金相分析,结合该型发动机的结构设计和实际运行环境分析这种排气门烧蚀故障的发生机理,认为排气门运行温度过高导致排气门密封面上的抗腐蚀保护层被破坏掉是导致排气门烧蚀的根本原因,而高铅燃油中的铅沉积在排气门密封面上导致排气门散热不良是排气门过热的主要原因.据此提出改用低铅燃油减少铅沉积以改善排气门散热条件、降低排气门运行温度的解决方案,经实际运行测试证明排气门密封面上的抗腐蚀保护层得到了有效保护,解决了该型发动机的排气门烧蚀故障.      

涡轮叶片锯齿冠结构设计的实践与思考

涡轮叶片锯齿冠的设计对于保证发动机的可靠性、寿命和安全至关重要。简要介绍了锯齿冠结构设计的指导思想、技术要求、依据和程序;重点分析了中国自行研制的某型高性能加力式双转子涡轮喷气发动机低压涡轮锯齿冠结构设计的特点,并进行了试车考核,收到了良好效果。     

磁浮多电航空发动机的研究现状及关键技术

介绍了国际上磁浮多电发动机的研究现状、发展趋势及其核心关键技术如高温磁悬浮轴承、高温位移传感器、附件电传动技术、备用轴承和多电发动机的结构设计。介绍了美国的IHPTET计划中有关磁浮多电发动机的研制情况,IHPTET计划和美国的德雷伯实验室(DraperLaboratory)、Synchrony公司等多个单位进行了长期的合作,共同研制该发动机的核心关键技术"高温磁悬浮轴承",从目前掌握的资料分析,IHPTET计划中的磁浮多电发动机将采用Synchrony公司研制成功的"高温磁悬浮轴承"。1997年底,欧共体制定了类似的AMBIT研究计划,期望率先研制出以磁悬浮轴承支撑的航空发动机,参加该计划的有英国、德国、法国、奥地利和瑞士等5个国家。