基于直升机飞行性能需求的涡轴发动机设计参数选取方法研究

以直升机性能计算方法为基础,辅以考虑尺寸效应及设计能力的涡轴发动机设计方法,建立了以直升机旋翼桨盘载荷及最大起飞功重比为特征参数的直升机/涡轴发动机性能约束分析模型、任务分析模型及基于直升机飞行性能需求的涡轴发动机设计参数选取模型。针对涡轴发动机部件/系统设计能力及直升机飞行性能需求,首先开展了给定涡轴发动机循环参数下的流量匹配计算,然后开展了涡轴发动机循环参数选取研究。研究表明,所建立的直升机/涡轴发动机性能约束分析模型、任务分析模型可实现给定飞行任务的直升机/涡轴发动机性能耦合设计;在给定涡轴发动机循环参数条件,由于尺寸效应,涡轴发动机部件效率受进口流量的影响,其设计点功率并不随流量等比例变化,从而使得直升机起飞总重呈现非等比例变化;在涡轴发动机循环参数选择时,在满足直升机飞行性能需求下,存在涡轴发动机耗油率与单位功率之间权衡下的循环参数选取,使得直升机起飞总重最小。     

参数限制对涡轴发动机过渡态控制的影响

通过研究涡轴发动机的限制参数,提出了涡轴发动机控制系统中可能采用的限制规律并建立了一个带多种限制模块的数字控制器,以某型涡轴发动机数学模型为控制对象,对带限制参数和不加限制的过渡态控制进行了仿真对比,给出了地面和空中的仿真结果,结果表明不同的限制参数组合会对发动机的过渡态性能产生不同的影响,在控制系统中合理选取限制参数及限制值能够优化发动机过渡态性能。      

涡轴发动机稳定性实验研究

为了评定涡轴发动机的稳定性,采用了可移动插板式压力畸变发生器评定方法对其稳定性进行评定,通过分析喘振时的压力信号,得到了临界状态下的各种参数和临界畸变指数,在此基础上间接地比较了四台发动机的稳定性的好坏,并且发现该发动机由于离心压气机首先失稳从而引起发动机喘振,且低转速下对喘振的容忍能力要高于高转速状态,这些结论可以作为该型涡轴发动机改进和设计使用的参考依据.     

涡轴发动机技术参数与发展趋势评估

为了给先进涡轴发动机总体性能设计和尺寸与重量计算提供技术参数选择依据,本文收集10台一至四代国外典型的涡轴发动机技术参数,建立总体性能计算和尺寸与重量联合计算的涡轴发动机技术参数评估模型并开发计算程序,利用计算程序对收集的技术参数进行评估,获得涡轴发动机技术参数的水平和发展趋势,并预测下一代先进涡轴发动机的技术参数;以技术参数发展趋势为基础,研究各部件主要的气动、结构、强度、材料参数变化对涡轴发动机性能的影响。获得的涡轴发动机技术参数发展规律及其对发动机性能参数的影响,为先进涡轴发动机总体设计提供了依据。     

涡轴发动机性能参数的等效换算

涡轴发动机采用自由涡轮物理转速为常数的调节规律不能保证发动机在工作条件变化时的完全相似,论证了传统相似换算公式在涡轴发动机上存在过大误差.利用某型涡轴发动机数学模型开展仿真研究,提出了涡轴发动机试验性能参数的等效换算方法.在某型发动机上的初步应用表明采用该方法可以有效减小功率和耗油率的换算误差,从而为制定涡轴发动机的试验性能修正标准和出厂验收考核规范奠定了基础.      

涡轴八发动机的发展问题研究

根据涡轴8发动机的生产、使用现状，以及我国加入WT0后所面临的竞争压力，从技术潜力和市场前景两个方面分析了涡轴8发动机发展的有利因素，并从多方面提出了涡轴8发动机发展的可行途径。     

基于ANSYS的涡轴发动机组合压气机转子参数化仿真系统的开发

分析了涡轴发动机组合压气机转子的结构特点和设计特点,并将参数化设计思想引入到组合压气机的设计分析中,利用ANSYS提供的APDL和UIDL开发工具,开发了涡轴发动机组合压气机参数化有限元分析系统,实现了某涡轴发动机组合压气机转子各级叶片、各级轮盘、各级叶盘以及整级组件的全参数驱动的有限元建模及分析.     

某型国产发动机压力传感器故障分析

从某型国产涡轴发动机压力传感器基本组成和工作原理出发,针对故障现象和特点,开展故障原因分析,得出了相应的结论,并提出了改进的合理建议,有利于提高发动机的可靠性。     

涡轴发动机健康管理技术研究

基于涡轴发动机的健康管理技术,开发了用于台架试验和试飞阶段的涡轴发动机的健康管理(Engine Health Management,EHM)系统,介绍了该系统所采用的若干技术,包括总体概貌及软件系统的总体构架,监视参数的统计方法,提出了系统的改进方案,并讨论了涡轮叶片寿命预测方法及损伤预测步骤.该系统已在中国首款自行研制的涡轴发动机的台架试验和试飞中得到应用和验证,对类似系统的开发具有一定的参考和借鉴作用.     

涡轴发动机简化实时模型研究

涡轴发动机数控系统传感器故障诊断需机载的发动机数学模型,由于缺乏部件特性数据,根据某型发动机地面试车稳态数据和动态数据,建立涡轴发动机慢车以上状态简化数学模型。该模型具有较好的实时性,稳态模型采用插值算法,动态模型针对不同参数分别采用动态系数法和转子动力学方法。数值仿真结果表明：该简化模型具有较高的动态和稳态精度,可以满足传感器故障诊断的需求。     

直9涡轴8发动机的历程记录仪

本文简要介绍了适合直9涡轴8系列发动机使用的历程记录仪的硬件结构及软件设计原则。通过100多台的外场改装使用证明,记录仪改装简单、工作可靠,取得了满意的效果。     

提高航空发动机可靠性的途径

航空发动机可靠性问题的特征之一是综合性和多重性。为提高航空发动机寿命及可靠性,降低故障率,应在设计过程中确保较高的固有可靠性,并在加工制造过程中保证其质量和可靠性;同时,应通过大量部件试验及整机试车验证其可靠性。在使用及维护过程中,保持其可靠性。     

高推重比航空发动机调节规律分析

针对先进高推重比涡扇发动机采用的调节规律进行了研究。通过对采用不同调节规律下的混合加力涡扇发动机非安装性能进行对比,分析了高推重比发动机采用的调节规律的优越性。     

某型发动机无失效数据的Bayes可靠性分析

在定时截尾试验中,有时会遇到无失效数据,特别是在高可靠性、小样本问题中更容易产生无失效数据。对某型发动机的无失效数据,在失效概率服从不完全Beta分布时,给出了失效概率的Bayes估计,并在引进失效信息后,给出了失效概率的Bayes估计和综合估计,从而可以得到该型发动机可靠度的估计。     

航空活塞发动机机体疲劳优化设计方法

机体可靠性差是航空活塞发动机适航取证过程中的技术难题。以某型发动机下机体为研究对象,通 过模型仿真得到机体的瞬态载荷曲线并进行拟合,按实际安装对其进行约束,采用 Goodman方法进行高周疲 劳分析,计算机体疲劳安全系数;提出一种分离式主轴盖的设计方法,优化下机体结构,在相同载荷的条件进行 对比分析;采用威布尔数学模型对机体可靠性指标进行计算验证,并对优化后的机体进行耐久测试。结果表 明:下机体疲劳安全系数、整机寿命、可靠性大幅提升,该设计方法对提高类似结构可靠性有一定的借鉴意义。     

An Overview of Performance Characteristics, Experiences and Trends of Aerospace Engine Bearings Technologies

In this paper, the operating conditions, technical requirements, performance characteristics, design ideas, application experiences and development trends of aerospace engine bearings, including material technology, integration design and reliability, are reviewed. The development history of aerospace engine bearing is recalled briefly at first. Then today＇s material technologies and the high bearing performances of the bearings obtained through the new materials are introduced, which play important roils in the aeroengine bearing developments. The integration design ideas and practices are explained to indicate its significant advantages and importance to the aerospace engine bearings. And the reliability of the shaft-bearing system is pointed out and treated as the key requirement with goals for both engine and bearing. Finally, as it is believed that the correct design comes from practice, the pre-qualification rig testing conducted by FAG Aerospace GmbH ＆ Co. KG is briefly illustrated as an example. All these lead to the development trends of aerospace engine bearings from different aspects.     

双V型火焰稳定器的研制和应用

双Ｖ型火焰稳定器是一种结构新颖的低阻火焰稳定器，具有点火性能好，流动损失小，燃效率高等优点，其应用改善了发动机的总体性能，提高了发动机空中接通加力的可靠性，叙述了双Ｖ型火争稳定器的工作机理，性能增益，研制和应用情况。     

重视和加强航空发动机可靠性工作

论述了航空发动机可靠性的重要性，从提高思想认识、加强组织管理、排故延寿、型号研制、基础研究等方面，提出了加强可靠性工作的建议。     

对军用航空发动机可靠性参数体系选择和指标确定的探讨

在对国外军用航空发动机可靠性参数体系和指标的统计及应用原则进行探讨、分析的基础上，对国内某系列发动机的使用情况和故障进行了统计分折，借鉴国外对军用航空发动机可靠性定量要求的经验，综合国情提出了我国军用航空发动机可靠性参数体系和指标的建议。     

发动机研制中可靠性工作的总体思路和方法研究

结合当前我国发动机型号研制中可靠性工作存在的问题,本文论述了航空发动机研制中可靠性工作应把握的总体思路和方法。通过对航空发动机通用规范中可靠性工作条款内容的分析,提出了发动机可靠性应以确定型号研制规范和研制过程中的故障归零工作为重点的具体建议,着重指出必须加强从事发动机一线设计工程技术人员的可靠性工作理念和掌握基本的理论方法,发动机的可靠性才能从根本上得到保证。