自然风条件下露天试车台推力修正的数值模拟研究

为研究航空发动机在露天试车台的推力修正方案,开展航空发动机在不同自然风风速(0到5m/s)、风向(0到90°)下露天试车的数值仿真计算。分析不同自然风条件露天试车发动机进气道周围和进气道气动交界面流场分布特点,发现已往基于测量二次气流的室内试车台推力修正方法无法用于露天试车台;通过内流法推导出适用于露天试车台的航空发动机进气附加阻力计算公式,在此基础上结合仿真结果计算露天试车台发动机进气附加阻力和台架迎风阻力,并分析的风速对各项修正阻力的影响规律,给出台架迎风阻力与环境风速之间的拟合关系式,研究不同风向的侧风对台架阻力的影响规律。研究结果为实际露天基准试车试验开展提供理论研究帮助,并为测量推力修正给予指导。     

基于紧固件载荷变形曲线的结构有限元分析

讨论了紧固件载荷变形曲线数值分析方法,提出了基于紧固件载荷变形曲线有限元建模方法。利用三层搭接板试验结果,验证了基于紧固件载荷变形曲线的有限元建模方法有效性,并同工程中传统紧固件建模方法进行了对比研究。结果表明,采用紧固件载荷变形曲线的模型化方法更能模拟紧固件真实刚度,得的计算结果接近于试验实测结果。提出的模型化方法可为工程结构总体有限元分析或细节有限元分析中紧固件模型化提供参考。     

薄壁机匣螺栓连接结构多目标优化设计

为增大薄壁机匣安装边螺栓连接结构强度、减小其振动和重量,以满足现代航空发动机更高性能的要求,对机匣结构参数进行了优化设计。选取安装边高度、安装边厚度、机匣厚度和螺栓个数为参数变量,结构质量、一阶固有频率和最大等效应力为目标函数,根据Box-Behnken方法设计的样本点和有限元计算结果建立二阶响应面模型,基于层次分析获取权系数,并利用遗传算法对机匣结构进行多目标优化设计。最后,针对优化后的结构进行模态试验和有限元验证。研究表明,模态试验结果与有限元计算误差小于6%,同时优化显著提高了一阶固有频率,使其结构质量和最大等效应力分别降低5.28%和13.64%,验证了本文提出的优化方法的有效性和可行性。     

基于NARX神经网络的试车台压缩机模型辨识方法研究

针对试车台供气抽气系统压缩机工作范围广、动态特性预测困难的问题,提出了基于NARX神经网络的试车台压缩机模型辨识方法。在对供气抽气系统结构和运行原理分析的基础上,将压缩机及调节阀作为整体进行建模,研究系统各参数变化对压缩机流量的影响机制。为改善NARX神经网络的辨识精度,引入Gamma Test方法确定网络的最佳时延阶次。基于所建立的神经网络模型,预测了试车台供气、抽气压缩机多工况切换过程的实时流量,最大相对误差分别为0.53%和0.59%。研究所提出的方法可准确反映试车台压缩机流量的动态特性,为实现试车台高精度流量控制提供了技术基础。     

试车台供气压缩机组并网控制方法

针对中国试车台供气压缩机组并网主要采用人工操作的现状,提出一种基于规则的专家系统,开展了供气压缩机组的并网仿真及相关验证实验。基于某型试车台供气压缩机组的结构,构建机组中压缩机、管网、换热器以及各个不同口径蝶阀的动态仿真模型;基于蝶阀连续动作阀位信号构建蝶阀执行机构动态模型;分析历史运行数据,构建基于规则的专家系统。在MATLAB/Simulink平台上搭建试车台供气压缩机组的并网仿真模型,进行并网控制仿真,并进行实验验证。实验结果表明,压缩机入口压力平均相对误差为3.12%,压缩机出口压力平均相对误差为0.44%,压比平均相对误差为3.23%。并网过程中实际机组最大压比为3.69,最小压比为2.27,满足机组安全要求,证明该控制策略具备可靠性。     

惯组结构热变形控制方法研究

针对降低外界温度变化对惯性仪表输出精度影响的目标，开展惯性结构热变形控制方法的研究，建立基于伽辽金有限元方法的一维单向稳态热传导有限元方程和热变形方程，提出了4种控制热变形的结构优化设计方法，并进行了有限元仿真分析论证和试验验证，为后续惯组产品的热设计提供了依据。     

露天试车台——研制大飞机发动机的保障

航空发动机的研制工作依赖于大量试验验证,尤其是民用航空发动机,其研制过程中的考核科目多,试验周期长、风险大,许多试验科目必须在露天试车台上进行。加快规划、建设露天试车台是保障大飞机及民机发动机研制的必备条件。     

单组元肼推力器温度场仿真及试验

针对5N单组元肼推力器，建立了在轨运行过程中推力室热控组件的传热模型；应用有限元方法进行了热分析和仿真计算；并对计算结果进行地面热真空试验验证。对于进一步开发、研制具有新型结构和热控性能的姿控推力器和具有相似结构的多种推力器具有一定的借鉴和指导意义。     

航发高温内腔温度场模型的建立与仿真分析

航空发动机内腔温度高、变化快,传统接触测试方法需要破坏结构或加载传感器于内腔获取温度数据。针对这种高温测量应用需求,从热传导和热弹性理论出发,理论分析了温度场作用下的钢质薄板变形特性。基于热弹性的基本方程和边界条件,研究了符合轴对称原则的金属薄板的应力、应变、位移、温度之间的数学关系,建立了多项式方程求解金属薄板温度位移模型。依据金属薄板材料参数和边界约束条件,有限元仿真分析了金属薄板的热变形状态,仿真结果与建立的模型计算数据比对验证基本一致,初步验证了温度计算模型的可靠性,为微变形内推温度测量提供可能。     

航空发动机露天试验及试验能力建设

航空发动机研制过程依赖于大量的试验验证,尤其是整机研制涉及的考核项目多、试验周期长、风险大。随着航空技术 的进一步发展,对航空发动机研制的要求不断提高,也极大地促进了试验基础设施的建设以及试验技术的发展。作为航空发动机 研发的重要环节,露天试车台的建设及其试验能力关系到航空发动机的研发周期、研制水平和装机后发动机的运行稳定性,多功 能的露天试车台逐渐成为航空发动机试验中不可缺少的部分。通过介绍露天试车台的试验内容以及概述国外几种典型的露天试 车台建设情况及其相关研究,同时从测试角度详细分析建设露天试验能力需要考虑的要素,对中国加快露天试车台和试验能力建 设提出了建议。