基于单元体的军用航空发动机寿命控制和管理

结合我国航空发动机可靠性和寿命管理的现状,借鉴西方经验,依托国内研究成果,阐述了单元体发动机寿命控制与管理的基本要素、程序和方法,重点就关键件安全寿命、单元体翻修寿命和最低放行寿命等寿命控制的核心问题进行了分析。指出对于采用单元体设计的发动机的寿命控制和管理的核心是从全寿命角度对发动机的工程应用进程进行控制和管理,以工程可行的方法保证发动机安全、经济的使用,及按标准化的程序执行合同,使与发动机及其附件、地面维修和使用支持有关的承包商在设计、研制、技术批准、制造和大修过程中能以管理有序的方式与用户进行配合,以取得可靠性、安全性、经济性和性能的最佳折衷。     

航空发动机最低放行寿命评定研究

为实现军用航空发动机的寿命控制和管理,基于现代航空发动机效费分析的基本理念,主要研究了单元体/大部件寿命控制模式下军用航空发动机最低放行寿命(MISSL)的确定方法。基于发动机使用安全性、使用经济性、使用性能衰减等因素的综合分析考虑,建立了航空发动机最低放行寿命评价指标体系层次分析模型,确定了各层次指标权重系数,应用灰色综合评判方法,建立了航空发动机最低放行寿命综合评判模型。结合某型涡扇发动机寿命控制的工程实际,综合评定了其最低放行寿命,得出了国内该型发动机最低放行寿命为400小时的结论。     

民用航空发动机单元体送修工作范围决策

为了对航空发动机单元体送修工作范围的制定提供决策支持,实现决策的自动化和智能化,在分析航空发动机送修目标的基础上,提出了一种面向目标的单元体送修工作范围决策方法,从时寿件、适航指令/服务通告、硬件损伤、软时限、排气温度裕度五个方面分两步进行单元体送修工作范围的制定.针对决策过程中单元体性能恢复分配存在的难点,建立了以成本最小为目标的优化模型,分别采用动态规划和启发式算法对模型进行了求解,通过对求解结果的比较,给出了两种算法的适用环境.最后将提出的决策方法应用于一个原型系统,在某个航空公司的试用表明了提出的决策方法是有效的,能够满足航空公司的需求.      

真空炉的发展及其新型设计

真空热处理炉是当前重点发展的热处理设备,现以海斯炉的系列产品为例,列举了各类热处理炉的结构特点和性能。如间歇式真空热处理炉,半连续式、连续式真空热处理炉,有几个加热室的连续真空热处理炉,加压气淬真空热处理炉,真空渗碳炉,真空烧结炉,真空钎焊炉等。为了提高设计效率,降低成本,增加可靠性,开展了单元化炉体设计,将构成炉子的各部件模式化,按需要将各单元组合构成新型炉。并列举了克服油淬、气淬变形的措施。     

单元体结构发动机总体结构尺寸控制与分析

在单元体结构发动机中,在各小的维修单元体或大的单元体内部,通过逐级控制一些关键尺寸,来满足单元体本身互换性要求,同时满足发动机总体结构设计的要求,这也是单元体发动机设计和装配中需重点关注的问题。以国外某发动机为例,通过尺寸链的分配和必要时在内部设置调整环,使单元体内部的这些关键的总体结构特征尺寸达到一定的精度要求,贯穿至发动机总体结构设计和协调、传装及总装装配的各环节中,使发动机总体结构尺寸如转、静子轴向间隙等更加合理可靠,避免发生干涉等问题。     

面向核心机单元体独立交付的总体结构设计

面向航空发动机核心机单元体的独立交付需求,基于核心机单元体的总体结构设计实践,从机匣同轴度、转子动平衡、接口控制、包装运输、验收交付5个方面对相关设计内容进行了总结。在此基础上,提出了可独立交付核心机单元体的总体结构设计原则:通过优化机匣结构设计和控制加工精度保证机匣同轴度;通过分级平衡设计、联轴器结构设计和平衡精度设计保证转子动平衡结果的可靠性和稳定性;通过接口控制、包装运输和验收交付过程控制,保证单元体的接口通用性、转运安全性和交付质量受控。     

航空发动机涡轮结构参数对EGTM的影响研究

针对维修后的发动机试车EGTM偏低的现象，从高压涡轮气路结构参数的层面上进行分析，并依据一些重要学术分析和大修厂的历史数据资源，确定明显影响EGTM的相关结构参数，利用主成分分析法（PCA）进一步提取与EGTM变化相关的参数。建立SVM模型，预测维修后的EGTM，依据参数量变对EGTM的影响，分析如何调整涡轮结构参数达到提高EGTM的目的,从而为维修后EGTM仍不理想、需再次返厂维修的发动机提供有效的维修建议。     

高压转子维修单元体跳动评价方法

为了提升航空发动机高压转子维修单元体的装配质量，针对当前高压转子维修单元体跳动评价方法中普遍存在的沿程 测量误差问题，通过分析维修单元体转子偏心量与组合转子偏心量之间的影响关系，同时避免复杂的空间坐标变换计算，建立了 高压组合转子结合面偏心量快速预估模型，提出以支承轴颈处偏心量来评价高压转子维修单元体跳动的方法。采用该方法可快 速预估组合转子中间结合面偏心量范围，也可对批量压气机转子和涡轮转子实施最优配对。结果表明：在满足高压组合转子跳动 设计要求的前提下，改进后的跳动评价方法使高压转子维修单元体不合格率从最高约67%降低到约8%，有效提升了转子装配质 量，提高了装配效率。该跳动评价方法对于航空发动机转子装配、组合转子配对以及连接质量评估等工作的开展具有较强的工程 指导意义。     

飞机型架设计中的空间角度计算

本文根据投影几何的基本原理和角度之间的基本关系,提出建立基本单元体的方法,共推导出7个基本公式和25个导出公式。从而简化了飞机型架设计过程中的空间角度计算,压缩了公式的数量。     

姿态控制发动机的热计算

目前在各种卫星上已广泛地使用单元肼催化推进系统.由于肼发动机简单、可靠,再加上采用了结构简单的“吹下”式输送系统,不存在高压气源,因而特别适用于较长寿命的卫星.目前发动机设计仍主要凭经验,靠大量试验来确定其性能参数.本文试图通过热计算,为肼发动机的结构设计提供依据.最后将计算结果与收集的大量数据进行了比较,证明计算方法是可靠的,可用于发动机设计.