环境友好型航空润滑油添加剂的研究现状及发展趋势

论述了对环境友好型航空润滑油的生态评价以及研究环境友好型航空润滑油添加剂的重要性。综述并分析摩擦改进剂、极压抗磨剂等可改善摩擦学性能的环境友好型航空润滑油添加剂的研究现状及研究内容,总结了环境友好型航空润滑油添加剂的主要发展方向。     

纳米SiC微粒对钢/铝合金摩擦副摩擦学特性研究

用钢/铝合金摩擦副在M-200环块试验机上进行摩擦磨损试验,研究纳米SiC微粒作为润滑油添加剂对润滑油润滑性的影响。用扫描电子显微镜观察摩擦块的磨损表面形貌,结果表明:高载荷条件下(大于700N),纳米SiC微粒的添加显著降低了钢/铝合金摩擦副的磨损量和摩擦系数;纳米微粒添加量为0.3wt%,润滑油的润滑性最好。     

高负荷涡轮进口导向叶片叶型设计及验证

针对涡轮进口导向叶片进口马赫数低、前部负荷小的特点,采用前缘截断思路构建了高负荷涡轮叶型,并采用Pritchard 11参数法进行重构设计。采用数值计算和平面叶栅试验开展了研究和分析。结果表明:高负荷叶型吸力面前缘马赫数显著提升,增加了叶片前部负荷。喉部峰值马赫数基本不变,但位置前移,负荷分布均匀性提高。叶型的马赫数特性和攻角特性表明,高负荷叶型在不同攻角和马赫数下,均能获得较低的总压损失,其中在设计马赫数,叶型负荷提升1倍的情况下,总压损失系数降低259%。      

支持单人制机组运行的机载监视应用系统

随着新一代航空运行体系要求飞机的运行更精确,驾驶舱系统和地面管制系统的工作负荷也随之增加。机载监视应用系统承担着授权的空中交通管制服务处理功能,在机内机组高负荷工作状态、失能状态下,协同飞行管理系统和（或）地面机组承担包括自主分离保证、战术航路,冲突解决和/或自动着陆、场面运行等航路运行的管理,旨在降低机组和管制员的工作负荷。为满足单人制机组运行下机组资源管理的要求,可采用智能等级的分析方法开展机载监视应用系统功能的分析和捕获工作。     

离子注入抑制摩擦温升的研究

 离子注入抑制摩擦表面的温升,是减少粘着磨损、提高摩擦副耐磨性的新途径。本文采用离子注入技术抑制航空柱塞泵配流副试件摩擦表面的温升,获得显著的效果。当逐级改变负载时,离子注入试件摩擦表面的温度平均下降３５℃；当逐级改变润滑油流率时,试件表面温度平均下降４６℃。并初步探讨了离子注入抑制摩擦温升的机理。     

氟硅油的抗磨添加剂及其摩擦学性能评价

采用四球抗磨损试验机评价三(甲基硅氧基)磷酸酯和1,3-双(二氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷在氟硅油中的抗磨性能,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X-Ray光电子能谱(XPS)分析了添加剂对摩擦性能的影响.结果表明:三(甲基硅氧基)磷酸酯较好改善了钢球的磨斑形貌,摩擦表面只发生了轻微擦伤;1,3-双(二氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的抗磨效果与含氯氟硅油接近,添加1.0%的钢球磨斑直径从1.15mm降到了0.59mm,摩擦因数从约0.30降到约0.12,磨痕表面的犁沟深度和数量均明显减少.     

低雷诺数高负荷低压涡轮叶型的气动设计

采用平面叶栅实验和数值模拟研究了不同负荷分布设计以及基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计对高负荷低压涡轮叶型流动损失的影响规律.研究表明:在低雷诺数状态下前加载负荷分布设计对高负荷低压涡轮叶型的二维气动性能更有利;二维展向凹槽处理的非光滑型面设计能够有效改善高负荷低压涡轮叶型在低雷诺数状态下的气动性能,但同时可在一定程度上恶化叶型在高雷诺数状态下的气动性能;基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计与后加载负荷分布设计的结合能够在更为宽广的雷诺数工况范围内改善叶型的气动性能.      

超临界压力下航空煤油结焦换热综述及实验

综述了航空发动机CCA(cooled cooling air)冷却方式,对利用航空发动机外涵空气和航空煤油作为冷源两种不同技术路线的技术效能进行了对比,结果表明后者具有明显的优势.对国内外超临界压力下航空煤油结焦机理、结焦影响因素、结焦抑制以及换热、流动特性研究现状进行了综述,结果表明煤油温度、压力、表面材料对结焦有影响作用,加入相应添加剂可以有效抑制结焦,流动不稳定的影响因素以及浮升力对换热影响的判据.针对国内燃油RP-3进行了超临界流动结焦、静态结焦、以及流动换热的初步实验研究,结果表明压力、进口温度、材料表面特性影响煤油热氧化结焦,质量流量、流动方向、实验段弯曲对煤油换热有所影响.     

高负荷低压涡轮内部非定常流动机理及其控制策略研究进展

低压涡轮湍流问题是制约高性能航空发动机研制的难点之一。为了理清低压涡轮内部湍流流动机理,并掌握相应的控制策略,获得计及非定常流动特征的高负荷低压涡轮气动设计方法,基于课题组长期从事高负荷低压涡轮的研究基础之上,结合国内外低压涡轮大量研究工作,系统地介绍了尾迹扫掠下低压涡轮叶片吸力面附面层发展演化过程、端区二次流非定常特征变化以及相应的流动损失机制及其抑制方法。优化叶片载荷分布在一定程度上能够减小叶型损失和二次流损失;尾迹扫掠能够诱导吸力面附面层发生转捩从而减小叶型损失,同时也有助于抑制端区二次流的发展,但在不同雷诺数下,尾迹的作用效果可能不同;对于高/超高负荷低压涡轮,特别是在低雷诺数条件下,需要借助有效的流动控制手段来抑制分离。     

上游尾迹入射角对压气机叶片负荷的影响

压气机叶片负荷的提高使得叶片表面边界层更容易分离,利用上游叶排产生的非定常尾迹能够抑制边界层分离.运动圆柱代替上游转子,在保证下游叶片进气速度大小及攻角不变的情况下,改变圆柱运动速度以获得上游尾迹与下游静叶吸力面不同的夹角,发现在低负荷小分离情况下静叶损失系数与上游尾迹入射角无关;高负荷大分离情况下静叶损失系数随上游尾迹入射角的增加而降低.分析尾迹作用下高负荷静叶通道内流场,当进入静叶通道的尾迹与叶片吸力面近似平行时,尾迹诱导边界层增厚.使得叶片表面分离泡随时间大幅值脉动,损失增加;当尾迹与叶片吸力面的角度逐渐垂直时,尾迹抑制了边界层分离,同时叶片表面分离泡位置近似不变,其原因是尾迹以负射流形式进入边界层内部,补充了边界层内部低能流体,使得损失减小.      

热膜测试技术在涡轮叶栅边界层测量中的应用

为了更加精确地测量附面层流动状态,并验证表面热膜测试技术的可靠性,利用表面热膜测量了低雷诺数定常来流条件下高负荷涡轮叶栅通道内叶片吸力面附面层的流动状态,并与表面静压实验测得结果进行对比。结果表明,利用表面热膜测得的准壁面剪切力以及相关的统计参数能够准确捕捉到附面层分离泡和转捩的位置,对于高负荷低压涡轮叶型附面层流动测量是可靠有效的。     

氟硅油的润滑性能

对含γ-三氟丙基侧链的氟硅油在四球机上的润滑性进行了研究.结果表明,其润滑性不如酯类润滑油.可通过两条途径改进氟硅油的润滑性:加入润滑添加剂或是改进氟硅油的分子结构.含氯和含磷化合物作为添加剂虽能提高氟硅油的润滑性,但与氟硅油的相容性不好.通过在γ-三氟丙基侧链优化引入元素Cl,可明显提高氟硅油的润滑性能,其极压性能还优于酯类润滑油,并在齿轮试验机上得到了验证.含Cl氟硅油还具有优异的高温氧化安定性,对金属不产生腐蚀.     

防腐型合成航空润滑油台架评定

通过航空发动机在地面台架上的长期试车对新研制的防腐型合成航空润滑油进行了考核和评价.试车过程中对发动机滑油系统参数进行了实时监测和分析,并且定期抽取发动机滑油系统中的滑油,化验被试滑油的粘度、酸值、闪点及金属元素的变化情况,分析滑油品质随着发动机工作时间增长的变化规律.该项整机试验结果表明,被试的防腐型润滑油不仅拥有优异腐蚀抑制性能,其润滑抗磨和高温抗结焦能力同样突出,能够满足发动机的长期使用要求.     

低负荷和高负荷压气机叶栅气动性能的实验和数值模拟

为了明确采用高负荷设计及一般设计（低负荷）方法的压气机气动性能和流动转捩的差异,进行了不同攻角下的叶栅吸力面流谱绘制和参数测量实验。并基于实验边界条件,采用γ-θ转捩模型开展数值研究。结果表明:与低负荷叶栅相比,随着攻角的增大,高负荷叶栅主流附面层由附着流变为分离流,尾迹的宽度和损失强度增加,并与角区分离融合为一个“带状”损失区。而低负荷叶栅的角区分离仍为紧贴壁面的开式分离,主流附面层仍然附着在壁面上。结果表明:高负荷设计增强了叶栅内逆压力梯度,这使得流动更容易分离,表现为表面形状因子呈现大范围的“峰谷”型分布,转捩模式也由局部旁路转捩变为全叶高范围的分离泡转捩。      

高负荷涡轮叶栅气动性能试验

在环形涡轮叶栅低速风洞上,对某型高负荷涡轮静叶栅进行了吹风试验.应用五孔球头测针,详细测量了在三个冲角下由栅前至栅后7个横截面内气流参数沿叶高和节距的分布.试验结果表明,沿叶高变负荷结合叶片弯曲,在满足高负荷要求的条件下能够控制边界层的集聚、转捩与分离.在主流区采用前加载叶型,保证叶片能承担高负荷.在两个端壁区采用后部加载叶型,并通过叶片正弯进一步降低气动负荷,从而减小端壁横向压力梯度,削弱端壁横向二次流.正、负冲角仅影响叶片前缘吸力面或压力面的静压分布,引起气动负荷的增加与减小.研究的高负荷涡轮叶栅具有良好的冲角适应性.      

F—22航空电子系统重构设计研究

简述了重构技术在综合航空电子系统发展中的作用;详细分析了 Ｆ－ ２２ 航空电子系统执行重构的过程,包括故障前操作、故障检测、恢复方案确定与实现以及返回操作; 最后对 Ｆ－ ２２ 航空电子系统重构与“宝石柱”计划重构设计进行了初步的比较     

前后可调变弯度导叶在高负荷风扇中的应用

针对某高负荷双级风扇非设计转速裕度不足的问题，通过NUMECA三维(CFD)数值模拟软件，对比分析了可变弯度导叶(VIGV)前后可偏转调节对导叶气动性能的影响，以及导叶大角度范围内变弯度调节对提高风扇中低转速性能的作用。结果表明:可变弯度导叶偏转调节后的叶型实际弯角是影响导叶气动损失的重要因素之一；通过导叶前段适当变角度调节能减小导叶的实际弯角，推迟了导叶吸力面气流分离的出现，拓宽了变弯度导叶低损失可调角度范围；同时导叶适当的前后偏转调节能够降低导叶对缝隙位置的敏感性；此外前后可调变弯度导叶能够使高负荷风扇非设计工况实现更高的绝热效率，在90%转速、80%转速、70%转速和60%转速下的风扇绝热效率分别提高了2.04%、5.48%、6.18%和6.82%；且由于风扇喘振边界进一步远离风扇阀门线，使得风扇中低转速的稳定工作范围显著拓展。      

非牛顿特性对重载点接触热弹流润滑的影响

采用近似完全数值解法对HKD-1型航空润滑油进行了重载点接触热弹流分析,将两种不同流变模型下的计算结果进行比较,并进行了试验验证.结果表明:重载情况下,润滑油的非牛顿特性较显著,非牛顿特性对于弹流润滑中润滑油的温度、剪应力和拖动力影响较大,对压力分布影响较小.采用牛顿模型计算误差非常大,采用Evans-Johnson模型计算精度较高.滑滚比增加,油膜温升增加显著,压力变化不大,只是二次压力峰的峰值有所减小.      

ZDPH低合金钢表面第三体形成及演变的实验研究

选用自主研制的摩擦制动用高纯净低合金钢(ZDPH钢)及铜基粉末冶金材料为配对摩擦副材料,对10组环形摩擦试样分别进行1~10min的摩擦实验,研究摩擦材料表面第三体的形成过程及演变规律。结果表明:表面第三体可以在一定的摩擦速度和压力条件下形成;随着摩擦时间的增加,表面第三体会分别经历初生阶段和长大阶段,最终趋于稳定,覆盖率、平整度和致密度升高;第三体是由摩擦副材料磨屑及各自氧化物的混合物组成,在摩擦压力和表面高温的共同作用下,第三体经历着形成—破坏—形成的动态过程,其表面具有氧化色斑、粘着颗粒、粘着坑及少量剥离特征,局部存在摩擦副材料的直接转移,显微硬度测试显示第三体的硬度高于摩擦副基体材料。     

局部喘振的发生机理

为了深入研究高负荷压气机的失稳机制,明确失稳先兆局部喘振现象的发生机理,总结了某跨声压气机在均匀进气不同工作转速下失稳过程的实验结果,继而对其在进气畸变条件的失稳过程开展实验和数值研究.结果发现:在均匀进气条件下,局部喘振在低转速时并未发生,而发生于高转速情况下,推断局部喘振的发生与压气机叶根区域的相对高负荷有关.随后在高转速下降低叶根负荷,则局部喘振现象不再发生;而在低转速下升高叶根负荷,则局部喘振现象发生.所以得出结论,压气机叶根相对高负荷确实为局部喘振的发生条件.对于所研究的压气机,如果近失速点叶根扩散因子超过0.6,则会发生局部喘振现象.