航空发动机EngineCAD微机集成系统的开发与研究

本文介绍在航空发动机研制与改型设计阶段中采用最新技术的EngineCAD微机集成设计系统。该系统可以实现对涡喷、涡扇、涡轴和涡桨航空发动机部件图和总图的参数化实时设计,在参数化设计过程中提供发动机信息数据库、结构数据库的交互式查询,为设计提供所需的信息、数据和结构图形支持,可达到快速地生成供方案论证应用的各种航空发动机部件图、总图及各种信息,能快速实现多方案对比设计。      

航空发动机高空模拟试车台架参数化设计研究

试车台架参数化设计是提升航空发动机试验效率的有效手段。通过对航空发动机高空模拟试车台架进行分析,确定其典型结构并提取结构特征、关键参数和约束关系。按照功能对试车台架进行模块化划分,建立零组件的参数化模型和数字样机。运用WAVE技术、模块化技术和参数化设计技术建立试车台架参数化设计系统,实现了试车台架模块化、半自动化、全三维快速设计。实际应用表明,建立的参数化设计系统可有效降低台架返修次数,减少工作量,缩短设计周期和提高设计效率。     

航空燃油离心泵参数化设计方法研究综述

燃油离心泵是航空发动机控制系统的关键动力元件，结合当前航空燃油离心泵技术发展和设计需要，本文总结对比了离心泵典型参数化设计及优化设计方法。首先分析了离心泵四种参数化设计方法的技术特点及其局限，考虑到离心泵参数设计方法中存在的随机性和盲目性问题，进一步补充分析了离心泵的结构优化方法，包括基于启发式算法的全局优化方法、基于梯度的优化设计方法和基于代理模型的优化设计方法三类，并指出了三类优化设计方法亟待解决的科学和技术问题。在此基础上，通过分析国外航空发动机燃油离心泵的发展状况，指出了我国航空发动机燃油离心泵所面临的技术挑战、问题和技术发展方向，并立足于现有国内设计基础，给出了夯实我国航空燃油离心泵设计能力需开展的基础性研究工作。     

特征建模技术在航空发动机典型结构件参数化设计中的应用

对航空发动机典型结构件参数化设计中特征建模技术的应用进行了研究。介绍了特征建模技术,分析了航空发动机典型结构件的特征信息,提出了基本特征体素的概念,将其应用在参数化设计中,解决复杂结构件的参数化问题。     

特征建模技术在航空发动机典型结构件参数化设计中的应用

介绍了参数化设计特征建模技术,并对航空发动机典型结构件的特征信息进行了分析,提出了基本特征体素的概念,将其应用在参数化设计中,用以解决复杂结构件的参数化问题。     

参数化发动机结构方案设计系统的研究

介绍在微型计算机上以ＡｕｔｏＣＡＤ图形软件为支持软件，研究并开发了适合于涡扇、涡喷、涡轴等类型航空发动机的部件及总体结构方案图的设计系统。由于采用参数化的绘图方式、设计、绘图与修改极为方便。设计工作使用Ｅｎｇｉｎｅ系统可以在很短的时间内，完成多方案的部件及总体结构方案设计，为航空发动机进行初步总体结构设计提供简便、快捷、多方案优化选择的方法，Ｅｎｇｉｎｅ系统可以大大地改善发动机结构设计的速度和质量。     

多目标遗传算法在H_∞鲁棒控制器设计中的应用

引入了基于频域理论的H∞回路成形鲁棒设计方法对某型航空发动机进行控制器设计,对设计过程中的关键技术进行了研究。在控制器设计过程中,引入多目标遗传算法对能使系统奇异值形状满足设计要求的权函数参数进行全局寻优,有效提高了控制器的设计效率和设计的准确性。同时对传统的控制回路结构进行了改形,改善了控制器性能。最后在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了硬件在回路仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

基于Qt的航空发动机性能测试软件设计与实现

为了提高航空发动机安装到无人机上工作前的可靠性和安全性,本文以某型无人机航空发动机为对象,针对其性能测试需求,介绍了某型航空发动机性能测试系统的硬件组成结构,利用Qt5.9.3设计了某型航空发动机性能测试上位机软件的具体方法,完成了某型航空发动机全性能测试,实现了发动机的在线控制、参数采集与实时显示。最后给出了用该发动机性能测试软件进行监控的结果。     

航空发动机结构力学性能定量分析方法

为了对航空发动机的结构特征与力学特征之间的内在联系进行有效的定量分析,根据现代航空发动机结构功能特征,基于结构效率的概念及内涵,建立了结构力学性能的定量分析方法。针对典型高涵道比涡扇发动机的整机结构系统,通过建立适当的评估参数分析了结构抗变形能力和力学环境适应能力,并得到了结构效率系数。研究结果表明:与现有设计准则不同,采用该方法可以定量评估部件及整机结构设计水平或结构改进对航空发动机力学性能的综合收益,并能指出结构薄弱点,从而指导结构优化设计。     

《航空发动机》1998年第1～4期总目次

序号题 目作者 期(页)1 厚薄叶片间置叶排设计研究结构与设计2 涡轮盘榫槽高温复合疲劳裂纹扩展规律3 单级轴流式压气机的性能改进4 发动机涡轮叶片镀NiCrAlY涂层技术研究及应用5 某型发动机附件机匣中心传动锥齿轮故障分析6 火焰筒头部涡流器空气对燃油喷雾特性的影响7 航空发动机故障分析程序研究8 PW4000发动机2.9放气系统故障分析9 处理机匣参数优化研究10 发动机燃气温度控制系统设计中的几个问题11 航空发动机主轴承设计12 燃油控制系统原理图参数化设计试验与测试13 优化叶型叶栅中的二次流14 某型发动机中介机匣1/6扇形段内壁附…     

涡轮盘结构概率设计体系的研究

 基于涡轮盘结构确定性设计流程,将概率设计理念融入设计过程中,发展了涡轮盘结构的概率设计流程,初步建立了涡轮盘结构的概率设计体系。以涡轮盘结构的传统设计流程为基础,提出涡轮盘结构的概率设计准则,并建立了涡轮盘的概率设计流程。以某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳失效为例,按照文中建立的概率设计流程,将形状优化设计结果作为初始结构方案完成了涡轮盘的低循环疲劳概率设计。通过与原设计结果对比表明,按照概率设计观点进行涡轮盘的结构设计能够兼顾结构静强度性能和结构强度可靠性,在满足可靠度的前提下降低涡轮盘的质量,有效地提高其设计质量,初步验证了涡轮盘概率设计流程的有效性和可行性。     

基于遗传算法的负弯度翼型亚音速多点设计

针对飞翼布局飞机常用的负弯度翼型在单点优化设计时,缺乏对非设计点气动性能考虑的问题,建立了基于遗传算法的亚音速翼型多点设计优化平台,并将其应用于一个负弯度翼型的2点设计优化过程;结果表明,优化后的翼型与初始翼型相比,在巡航设计点和待机设计点的性能分别有了一定程度的改善,实现了多点设计的目的,也说明了所建立的翼型设计平台的可行性,为飞翼布局飞机的设计发展提供了良好的基础。     

鲁棒技术在飞机总体设计中应用的新发展

在回顾传统鲁棒设计方法的基础上，详细论述了鲁棒技术在多学科环境中，尤其是在飞机总体设计中的应用状况和最新发展，侧重讨论了多学科鲁棒设计中的不确定性分析、敏度分析和鲁棒设计模拟，并给出了多学科鲁棒设计的一般流程。对鲁棒设计领域中的不确定性、鲁棒设计和多学科3个专业术语进行了定义，并在最后展望了鲁棒设计在工程领域的研究前景。     

复合材料中央翼上壁板结构设计

目前大部分文献关注于复合材料零件结构设计,但是复合材料零件在设计结构的同时也是材料设计,所以铺层的设计是复合材料零件关乎成败的细节设计。通过对某型民机复合材料中央翼上壁板的设计,详细阐述了复合材料零件的铺层优化设计过程,总结出了诸多有意义的实际工程应用经验。     

DESIGN OBJECT MODEL AND DESIGN PROCESS MODEL OF COMPUTER AIDED AIRCRAFT CONCEPTUAL DESIGN SYSTEM

ＤＥＳＩＧＮＯＢＪＥＣＴＭＯＤＥＬＡＮＤＤＥＳＩＧＮＰＲＯＣＥＳＳＭＯＤＥＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＡＩＤＥＤＡＩＲＣＲＡＦＴＣＯＮＣＥＰＴＵＡＬＤＥＳＩＧＮＳＹＳＴＥＭＳｈｅｎＺｈａｎｇ（ＡｉｒｃｒａｆｔＣＡＤＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎ...     

超临界机翼气动设计的准则、流程和设计实例

以计算空气动力学为基础,提出超临界机翼的气动设计准则和设计流程。翼型设计准则是:非设计状态音速区压力平坦;延迟后缘分离;设计状态迎角接近于零和局部最小厚度约束等。机翼设计准则是:在约束条件下诱阻最小;满足纵向稳定性要求;上翼面等压线型态和考虑结构弹性变形等。设计过程可分为两个阶段,即总体优化和机翼气动设计优化。后者的步骤是基本翼型设计、初始机翼外形设计、机翼巡航外形设计和机翼型架外形设计。对设计实例进行风洞试验后表明:尽管新机翼的平均厚度比某干线运输机厚14％,但安装该机翼的干线运输机巡航效率仍比前者高12％。     

基于设计体系的高性能多级压气机综合设计技术

综合设计技术在压气机设计中的作用极其重要.压气机设计体系建设取得了很大进步,但目前尚没有1种设计体系能够自动完成高性能多级压气机设计,为此,需要设计者在设计中掌握并能够灵活运用综合设计技术.应用综合设计技术完成2个成功设计实例:改进设计20世纪80年末期的某4级轴流压气机的第2级,使整机绝热效率提高2.4％;21世纪初期综合运用已有设计技术完成整机绝热效率达0.9的某型5级轴流压气机设计.分析表明:设计者只有掌握了综合设计技术并能够熟练运用已有的设计体系,才能够充分发挥设计体系的重大作用,从而设计出理想的高性能压气机.     

计算机辅助飞机总体方案设计系统设计对象模型与设计过程模型

介绍计算机辅助设计系统的概念及基本要求,以及计算机辅助飞机总体方案设计系统的特点与要求。模型问题是建立系统的首要问题,根据设计理论的概念,建立了设计对象模型及设计过程模型。设计对象模型用于综合所有设计工具;设计过程模型用于描述设计过程与设计活动。通过飞机总体参数选择阶段系统的开发,说明所建立的模型是正确的、有效的。     

Application of multi-objective optimization to axial compressor preliminary design

The axial compressor is one of the most challenging components for aero engine design. The highly complex and multi-disciplinary design process is built up from several separate design phases differing with respect to the number of details. Typically, meanline prediction is the first step of the aerodynamic design process where the goal is to provide a first guess and proper choice of basic design parameters. As a preliminary design procedure it is one of the most important parts of the compressor design process since a poor design decision on these parameters cannot be corrected by subsequent development efforts. The design of a compressor is always a compromise between contradicting requirements like high efficiency, low number of stages and high surge margin. This is typical for multi-criterion optimization problems requiring a high number of design analyses and a well-designed procedure for finding trade-off solutions. The paper will show how to automate a given Rolls-Royce preliminary design process in order to find Pareto-optimal trade-off solutions for design conditions. The aspect of process acceleration is also an important goal to release the design engineer from time-consuming parameter studies. Essential elements for speeding up the design process are the use of modern process integration tools, multi-criterion decision concepts, and nonlinear programming algorithms. Results will be shown based on a given Rolls-Royce compressor design for multi-objective optimization with respect to maximum efficiency, maximum surge margin, and maximum overall pressure ratio, where different deterministic and stochastic algorithms are used.     

Research on disruptive design pre-identification in the preliminary design phase of aero engine flow pass multidisciplinary optimization

In aero engine design, determining whether the preliminary design will have disruptive effects on the detailed design is the key to multidisciplinary design optimization in the preliminary design stage. In order to adapt to the non-orthogonal parameter value range caused by the self-constrained parametric modeling method, a non-orthogonal space mapping method that maps the optimal Latin hypercube sampling points of the traditional orthogonal design space to the non-orthogonal design space is proposed. Based on the logical regression method in machine learning field, a kind of feasible domain boundary identification method is employed to identify whether the sample spatial response meets the relevant criteria. The method proposed in this paper is used to identify and analyze the key technologies of the high-pressure turbine mortise joint structure. It is found that the preliminary design of the aero engine may lead to the failure to obtain a mortise joint structure meeting the design requirements in the detailed design stage. The mortise joint structure needs to be pre-optimized in the preliminary design stage.