涡喷发动机涡轮转子模糊可靠性分析与计算

航空发动机涡轮转子处于高温高压的工作环境,这类零部件单纯从设计可靠性角度来考虑具有较大的局限性,比如无法量化评估实际使用环境下的涡轮转子的可靠性情况.建立了考虑工作环境因素的涡轮转子磨损模型,结合模糊数学模糊集与隶属函数的理论提出了评估随时间变化的对涡轮转子进行模糊可靠性分析与计算所依据的模糊可靠性数学模型.通过量化分析涡轮转子磨损量的影响因素确定了相应的隶属函数,利用该模糊可靠性模型实现计算基于时间的涡轮转子磨损的模糊可靠度.     

虑及多转速的核心机转子高速动平衡试验

为满足航空发动机整机动平衡对转子不平衡振动精稳抑制的需求，采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方 法，开展了核心机转子动平衡试验。以核心机转子系统为对象，研究在高压压气机转子第4、9级盘上配重抑制高压涡轮振动的可 行性。综合考虑核心机转子在多转速下的振动状态，以残余振动平方和及残余振动最大值为目标函数，采用优化算法对配平方案 进行优化，制定了核心机转子高速动平衡方案。在核心机转子系统试验台上分别进行了单平面-单转速、单平面-多转速、双平面- 单转速以及双平面-多转速动平衡的试验。结果表明：采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方法能使因不平衡引起的 核心机转子振动在工作转速区间内均有所减小。     

某微型发动机转子高速动平衡试验研究

介绍了某微型发动机转子在高速动平衡试验台上,在一阶临界转速附近进行柔性转子动平衡的方法,步骤。介绍了临界转速及平衡转速确定的方法和结果。高速转子去平衡结果表明,在平衡转速下,使转子达到了较高的平衡精度,振幅明显下降,能安全越过临界转速,并降低了转子传给发动机机匣的振动和减少了轴承负荷。     

双转子临界转速的简易分析方法及应用

采用纯弯曲及弯扭耦合两种传递矩阵法和子结构传递矩阵法计算具有畸形结构的双转子系统的临界转速，提出了用线性插值法确定双转子临界转速的简便方法和由不平衡响应系统位能峰值转速确定双转子系统计及阻尼影响的临界转速，本文分析方法有较大的工程应用价值。     

高速柔性转子动力特性分析与试验研究

某燃气发生器转子工作转速超过第一阶弯曲临界转速,对该高速转子的动力特性和平衡平面的灵敏度进行了计算和分析。根据计算对该转子支承形式进行了调整,并用模拟转子进行了动力特性试验,计算和试验结果表明合适的支承形式和减振措施,可使该转子顺利通过弯曲临界转速,在工作转速下平稳运行。      

航空发动机高压转子转速摆动故障分析与排除

针对某型发动机高压转子转速摆动故障,详细分析了油门杆稳定时地面和空中多次出现高压转子转速无规则摆动、其 他参数随动的故障现象,阐述了高压转子转速受综合电子调节器、燃油系统、转速调节系统等控制的控制原理,剖析故障机理,制 定了故障树。结合故障树,列举了进口温度感受附件、综合电子调节器、燃油系统、转速调节系统等4种故障。采用故障树分析法 找出故障原因,分析薄弱环节。经对4种故障原因逐条分析,排除了进口温度感受附件、综合电子调节器、燃油系统等因素,确定 转速调节系统中加速控制器未完全退出工作是转速摆动的原因。针对波动量较大的发动机,调整加速性至合理范围,进行地面试 车和飞行等外场排故验证。结果表明：发动机工作参数正常,高压转子转速摆动现象消失,发动机推力稳定。故障得以排除。     

脉冲爆震涡轮发动机转子系统优化设计

为研制某脉冲爆震涡轮发动机样机,根据总体设计要求设计了相应的空心轴转子-轴承结构系统。基于有限元法建立 了该转子系统的理论分析模型,采用数值积分方法开展了考虑脉冲爆震非定常周期气动载荷作用的转子系统动力学特性计算。 将在临界转速处转子的振动幅值最小化作为优化目标,以转子系统各阶临界转速与发动机慢车转速及工作转速之间的裕度作为 约束条件,结合转子强度的相关要求,基于NSGA-II多目标优化算法对转子系统的支承位置、刚度及转子结构的几何参数进行了 优化设计。结果表明：优化后的转子-轴承系统满足总体设计要求,临界转速与工作转速之间的裕度超过20%,且保证了前3阶临 界转速对应的振动幅值最小化。研究方法和结果可为脉冲爆震涡轮发动机转子系统结构设计和优化提供参考。     

多支点柔性转子系统临界转速稳健设计方法

基于响应面法和容差模型提出了定量考虑参数变差影响的转子系统临界转速稳健设计方法。该方法利用响应面模型获得多参数、多目标之间的函数关系,并以多阶临界转速分布为约束条件、以临界转速对支承刚度变差敏感度最低为设计目标。对小涵道比涡扇发动机低压转子系统临界转速稳健设计结果表明:在考虑各支点支承刚度变差情况下,采用多参数、多目标稳健设计方法,可保证多支点柔性转子系统的临界转速特性在满足设计要求的同时,转子系统临界转速对支承刚度变差的敏感度最低,验证了该方法的有效性。      

涡桨发动机低压模拟转子动力特性研究

对某涡桨发动机低压模拟转子的动力特性进行了研究。基于梁单元的有限元法,建立了转子的分析模型,借助转子动力学分析软件SAMCEF/ROTOR对转子的前三阶临界转速和振型进行了计算,并在高速旋转试验器上实现了全转速范围内的动力特性试验。研究表明,在额定工作转速范围内,低压模拟转子有两阶临界转速,前两阶振型均为刚体振型,止口定心传扭结构设计合理,在全转速范围内能够可靠工作,为同类转子的动力特性分析和试验提供了参考。     

对转发动机模拟低压转子高速动平衡试验研究

对工作在三阶弯曲临界转速以上的对转发动机模拟低压转子进行高速动平衡试验研究,实测得到了转子在额定工作转速范围内高速动平衡前和高速动平衡后振动幅值随转速的变化曲线,完成了全转速范围内的高速动平衡操作,取得了良好的平衡效果,掌握了该转子的平衡规律,基本解决了型号研制过程中的一项关键技术.     

基于MATLAB的海上目标威胁程度仿真研究

介绍了MATLAB模糊逻辑工具箱的基础知识和基本用法,以及海上目标威胁程度等级计算的基本方法,并在此基础上提出了运用MATLAB模糊逻辑工具箱进行海上目标威胁程度等级的仿真。根据海上目标威胁程度等级计算的基本要求和模糊推理系统的构造方法,确定了系统各变量的隶属度函数,制定了系统的模糊规则。仿真结果表明,运用MATLAB模糊逻辑工具箱进行海上目标威胁程度等级的仿真,建立系统隶属度函数和模糊规则非常快捷、方便,各输入变量对输出变量目标威胁程度等级的影响非常直观。     

基于模糊滑模观测器的永磁同步电机进给系统速度估计

为解决目前伺服系统中采用机械位置传感器所存在的诸多缺点,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)进给系统的模糊滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。针对传统滑模观测器的抖振问题,采用Sigmoid函数代替传统理想开关函数,并引用模糊控制器自适应调整滑模增益以减小抖振,实现软切换连续控制。估计反电动势可以直接由控制函数的输出获得,省略了传统观测器中的低通滤波器和相角补偿。利用李亚普诺夫函数证明了设计的滑模观测器的渐进稳定性。仿真结果表明:设计的模糊滑模观测器能够对PMSM转子速度进行精确辨识,并有良好的动、稳态性能。     

基于定性和定量关系的液体火箭发动机故障诊断

针对定性故障诊断系统的固有缺陷，利用模糊数学知识，在符号有向图上加入定量信息，形成定性定量模型，通过计算和比较被诊断模式对已知故障类型的模式的隶属度来确定系统的故障。该方法比较充分地利用了系统被监测参数的数值资源，对故障模式具有较强的识别和区分能力。     

模糊超体神经网络及其在火箭发动机故障分离中的应用

提出了一种用模糊集表示火箭发动机故障模式的神经网络二次分离器,模糊集是由模糊超体聚集形成的集合体,模糊超体在一次分离中表现为由半径和球心确定的n维超球,在二次分离中是一个由夹角、球心和方向矢量确定的部分超球。神经网络二次分离学习算法与一次学习算法相比,提高了训练样本的分离精度,增强了神经网络对故障的敏感性。      

基于CCFHTLS算法的异步电动机转子故障检测

定子电流经低通滤波器处理后产生高斯有色噪声,限制了异步电机转子故障检测算法的辨识精度。针对该问题,提出一种抑制高斯有色噪声的异步电机故障检测技术。首先对采集到的定子电流进行预处理,利用逆同步旋转变换剔除基波,避免了直接检测时基波对故障辨识精度的影响。然后利用互相关函数(CCF)处理技术对高斯有色噪声的抑制作用,提出基于CCFHTLS算法的电机转子故障诊断技术。针对异步电机转子断条和偏心故障的识别进行试验,结果表明CCFHTLS算法可以有效抑制高斯有色噪声,并保留故障有用信息,显著地提高了故障检测的分辨率。     

涡扇发动机低压轴断裂故障在线检测方法

针对低压轴断裂易引起涡轮飞转的问题,需在运营环境中进行涡扇发动机低压轴断裂的机载在线检测。采用机载测量的高压物理转速和低压物理转速等参数,建立了基于物理转速变化率和转差关系的低压轴断裂故障在线检测方法。通过发动机工况仿真识别了能够准确区分正常加减速过程、喘振过程和断轴过程的物理参数,设置了检测判定逻辑和判定阈值。结果表明:在断轴后的0.1 s内,低压转速变化率出现瞬间最小值;在0.2 s内,高压转速变化率变为正值。该方法检测响应时间为0~0.5 s,可以实时检测出低压轴断裂故障,有利于控制系统及时采取停车等处理措施以防止核心机被损坏,不会由于发动机正常停车、加减速、喘振和高压轴断裂而导致虚警,检测可靠性高,具有较高的工程实用性。     

涡轮泵长程寿命的模糊可靠性设计和评估

根据涡轮泵的主要失效模式,建立了涡轮泵模糊可靠性设计方法。即对各部件进行模糊可靠性分配,再对涡轮叶片静强度、转子工作转速、转子轴疲劳强度、端面密封及轴承进行模糊可靠性设计,从而获得涡轮泵整机的可靠度。此处基于涡轮泵寿命服从威布尔分布,用模糊可靠性理论推导出涡轮泵长程寿命的可靠性评估公式。实例验算表明,评估值与预估值一致,设计与评估方法可行。     

Research on the Algorithm of Avionic Device Fault Diagnosis Based on Fuzzy Expert System

Based on the fuzzy expert system fault diagnosis theory, the knowledge base architecture and inference engine algorithm are put forward for avionic device fault diagnosis. The knowledge base is constructed by fault query network, of which the basic element is the test-diagnosis fault unit. Every underlying fault cause’s membership degree is calculated using fuzzy product inference algorithm, and the fault answer best selection algorithm is developed, to which the deep knowledge is applied. Using some examples, the proposed algorithm is analyzed for its capability of synthesis diagnosis and its improvement compared to greater membership degree first principle.     

Fuzzy logic applications to multisensor-multitarget correlation

A consistent tactical picture requires data fusion technology to combine and propagate information received from diverse objects and usually vague situations. The information may be contained in two types of data; numerical data received from sensor measurements, and linguistic data obtained from human operators and domain experts. In real world situations, the numerical data may be noisy, inconsistent, and incomplete, and the linguistic information is imprecise and vague. To deal with these two types of data simultaneously, fuzzy sets and fuzzy logic provide a methodology to obtain an approximate but consistent tactical picture in a timely manner for very complex or ill-defined engineering problems. A functional paradigm for fuzzy data fusion is presented. It consists of four basic elements: (1) fuzzification of crisp elements, (2) fuzzy knowledge base derived from numerical input/output relations and humans, (3) fuzzy inference mechanism based on a class of fuzzy logic, (4) defuzzification of fuzzy outputs into crisp outputs for use by a plant. For real-time practical systems, the on-line determination of a fuzzy membership function from a given set of crisp inputs is vital. To this end, a methodology for estimating an optimal membership function from crisp input data has been implemented. This is based on the possibility/probability consistency principle as proposed by L.A. Zadeh. A relationship between the fuzzy membership function and the confidence level of statistical input data has been developed and it serves as a design parameter for fuzzification. This technique has been applied to a two-dimensional multisensor-multitarget tracking system. Fuzzy system performance evaluations have been presented. With simulated data in the laboratory environment, the simulation has been performed to evaluate the Mission Avionics Sensor Synergism (MASS) Systems. These results show better performance for the data correlation function using the fuzzy logic techniques.     

基于系统响应特征的指尖密封泄漏特性分析

结合指尖密封动态工作特点,通过研究转速和转子不平衡力与转子跳动之间的关联规律,得到转子的位移激励,构建了指尖密封系统的动态计算模型,依据指尖密封的系统响应特征研究其泄漏间隙的获取办法,进而基于泄漏间隙特征建立了指尖密封动态泄漏量计算方法.针对某型发动机转子进行了动态泄漏量分析,结果表明:在转子每个转动周期内,指尖密封的动态响应跟随转子激励周期性变化,由此产生的动态迟滞泄漏间隙也随时间而周期性变化,迟滞泄漏的大小随着密封上下游压差的增加而增大,随着转子转速的升高先增加后减小;设置一定的装配过盈量能够一定程度地减小迟滞泄漏;指尖密封磨损后迟滞泄漏规律表现出先减小后增加再降低的变化趋势;与国内外试验结果的对比分析初步验证了提出的计算方法,为指尖密封动态性能设计方法研究提供了参考.