对火箭陀螺高速向心球轴承摩擦系数的研究

在运用滚动轴承理论、摩擦学滚动理论及弹性力学原理对火箭陀螺高速向心球轴承(简称高速球轴承)滚珠及内圈(或外圈)受力情况进行系统分析及研究的基础上,提出一组可直接计算高速球轴承摩擦系数的理论公式。从导出公式所示解析关系可清晰地看出,高速球轴承摩擦系数不仅与轴承内外径、滚珠对内圈(或外因)的滑动摩擦系数、滚珠半径及数量有关,而且还直接与轴承转速和当量动载荷等参数密切相关。     

直线气浮导轨静特性数值分析

气浮导轨具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点,近年来在测量仪器、精密机械中得到了广泛的应用。本文针对直线气浮导轨这一基础部件进行了体润滑分析,给出了二维可压缩气润滑的等参有限元润滑方程,进而采用牛顿拉普逊法对非线性润滑方程线性化求解,求得二维润滑区压力分布。对直线气浮导轨的承载能力、气体流量、开式导轨刚度、闭式导轨刚度进行了计算,并给出了它们随供气压力、气膜厚度变化的特性曲线。计算表明:对于精密机械、测量仪器使用闭式气浮导轨更为有利。     

油膜轴承动态特性参数及转子不平稀的统一识别

将转子不平稀作为引起转子－轴承系统振的主要原因，本文提出了一种现场、在线识别转子系统油膜轴承动态特性参数及转子不平衡的时域方法。     

加力燃烧室试验燃气分析取样探针设计与验证

为了满足航空发动机加力燃烧室高温低压环境下燃气分析测试对取样探针的应用要求,设计了一种双层冷却腔结构的混合取样探针,采用增材制造技术加工成型,通过试验和数值模拟,对其取样性能进行了验证和分析。研究结果表明：内、外腔分别采用空气和水作为冷却介质,可获得满足标准要求的样气,燃烧性能测试结果满足工程应用需求;探针取样性能与流场环境参数存在较强的线性相关性,其中压力影响最大,采用多元线性最佳子集回归分析方法获得的多个拟合方程拟合偏差最大不超过4%,可用于一定范围内该类探针取样性能的预测;本文采用的取样探针流-固热耦合数值模拟方法可信度较高,各性能参数计算误差在8%以内,可辅助探针流动与换热结构设计。     

控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩异常波动机理

在角接触球轴承动力学分析基础上,建立了公-自转耦合的控制力矩陀螺轴承组件非线性动力学微分方程组和摩擦力矩理论计算式,开展了轴承保持架结构、滚道加工精度和轴承预紧力等参数对控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩特性的影响研究,分析了某型号控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩异常波动的机理。分析结果表明：保持架外径表面与套圈引导挡边之间碰摩以及钢球与保持架兜孔间碰摩是引起该型号控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩异常变化的主要因素。合理的轴承原始径向游隙可有效消除轴承保持架外径表面与套圈引导挡边之间的碰摩现象,且避免控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩明显异常波动。     

不同工况下表面粗糙度对水润滑轴承启动性能的影响

为研究水润滑轴承的瞬态启动过程,联立瞬态压力场、温度场控制方程及主轴运动方程,构建水润滑轴承瞬态启动模型,从主轴运动、润滑性能及轴承温度等方面,分析不同表面粗糙峰高度（1 μm,2 μm及4 μm）下的水润滑轴承启动性能参数变化规律。结果表明：在轴承启动初期主轴发生强烈的瞬间振动,导致膜厚、压力、承载力、摩擦系数等主要参数发生瞬间急剧变化,且主轴振动随表面粗糙峰高度的增大而更加强烈;降低粗糙峰高度可促进水膜承载,使固体接触压力、接触承载力和摩擦系数降低,但最小膜厚也会随之减小;轴承运行中存在某一个转速使得轴承温度达到最高值,而随着粗糙峰高度的增加,该最高温度值及其对应的主轴转速均随之增大,这会加剧轴承高温失效风险。     

多腔室凹槽对涡轮叶顶流动传热特性影响的数值研究

现代航空发动机为获得更大输出功率和推重比,涡轮进口温度不断提高,因此高温燃气在无围带动叶叶顶间隙的泄漏引起叶顶热负荷急剧增加,甚至导致叶片烧蚀、失效,严重影响涡轮运行安全。为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,本文以GE-E3第一级叶栅为研究对象,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS）方程和湍流模型研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:在多腔室凹槽中,叶顶换热系数随着叶顶空腔数量的增加而逐渐减小,凹槽腔室内刮削涡可有效降低泄漏流量。格栅结构在凹槽中起到“气动篦齿”作用,在0至20%的流向区域内泄漏流控制效果显著。Case7的叶顶换热系数最小,比Case1降低了40.44％;Case2和Case3可显著抑制叶顶泄漏量,与Case1相比分别降低了33.82％、28.90％。     

基于脉冲调制的共频带定位系统抗远近效应研究

在共频带定位系统中由于远近效应的影响,近场强定位信号可能对远场弱定位信号形成压制干扰,导致远场信号无法被捕获,进而影响系统的定位精度。针对该系统存在的远近效应问题,本研究利用脉冲调制法对其进行抑制。首先,分析了远近效应产生的原因;其次,对脉冲调制的关键参数占空比和脉冲图案设计进行了深入研究,设计得到了一种适用于本系统的脉冲调制方案;最后,从理论和仿真两方面对所设计的脉冲调制方案进行性能分析。仿真结果表明:在经过脉冲调制后,受到远近效应影响的弱信号被捕获的概率大幅提升;同时,在强弱信号功率比为40dB以内时,使用脉冲调制技术可以有效的改善弱信号捕获性能。